Hjem

Geofysisk institutt

Litt faghistorikk

Det Geofysiske institutt ble opprettet i 1917 og i løpet av få år oppnådde instituttet en helt utrolig internasjonal anerkjennelse for sin vitenskapelige innsats.

Arne Foldvik
Arne Foldvik
Foto:
GFI

Av professor emeritus Arne Foldvik

Jeg skal omtale den faglige utviklingen ved instituttet frem til annen verdenskrig. Men først skal vi se på det faglige grunnlaget som forelå før instituttet ble dannet.

Henrik Mohn (1835-1916) regnes som grunnleggeren av meteorologi og fysisk oseanografi i Norge. Han opprettet DNMI , organiserte en systematisk meteorologisk og klimatisk utforskning av landet og fikk igang stormvarsler og daglige værvarsler. I to avhandlinger, den første publisert på fransk med Cato Guldberg i 1880, het Om bevegelser i atmosfæren, den andre publisert i 1887, Nordhavets dybder, temperatur og strømninger forsøkte han å utrede bevegelsene i atmosfære og hav ut fra fysiske lover. Den siste avhandlingen representerte resultatene fra Den norske nordhavsekspedisjonen, med D/S Vøringen.

Fridtjof Nansen var marin zoolog, men gikk over til fysisk oseanografi etter Fram ferden da han ble professor i Kristiania i 1897. Nansen innså snart at vår kunnskap om sjøvannets fysiske egenskaper var utilstrekkelige. Det metodiske arbeidet med å klarlegge havvannets fysiske egenskaper kom igang ved at ICES, det internasjonale rådet for havforskning, startet et Centrallaboratorium i Kristiania. Dette ble ledet av Nansen frem til 1908, og senere av Martin Knudsen under navnet Normalvannslaboratoriet i København. Allerede i 1901 kom Martin Knudsens ¨Hydrografiske Tabeller¨ som gir tettheten som funksjon av temperatur og saltholdighet-selve grunnlaget for ethvert studium av havet. Men tettheten er også en funksjon av trykket og Nansens assistent Vagn Walfrid Ekman fikk ansvaret for en undersøkelse av havvannets sammentrykkelighet. Resultatet ble publisert i 1908. Disse to glimrende arbeidene utgjør vår kunnskap om sjøvannets natur eller tilstandsligning. Den er empirisk og mye mer komplisert enn gassligningen for atmosfæren. Dette var et viktig steg på veien for å gjøre oseanografien til en eksakt vitenskap.

Det foregikk også en lang prosess med instrument-utvikling som ledet frem til vendetermometeret og vendevannhenteren, begge utviklet med vesentlige bidrag fra Nansen. Laboratoriebestemmelse av saltinnholdet i sjøvannet ved hjelp av titrering med sølvnitrat ble utviklet til perfeksjon og dermed hadde man redskapene for studier av temperatur, salt og tetthetsflatene i havet. En rekke forskjellige typer mekaniske strømmålere så også dagens lys.

Samtidig foregikk det en revolusjonerende utvikling av dynamikken. Vilhelm Bjerknes publiserte i 1898-1901 en serie " Vorlesungen über hydrodynamiche Fernkräfte nach C.A. Bjerknes´ Theorie". Dette var en videreføring av hans far, C.A.Bjerknes teorier om oscillerende kuler. Men avhandlingen presenterer også to berømte sirkulasjonssetninger som har vært av avgjørende betydning for å forstå bevegelser i luft- og vannmasser som skyldes oppvarming- og avkjølings prosesser. Disse setningene danner et teoretisk fundament for fysisk oseanografi og meteorologi.

Den unge Bjørn Helland-Hansen kom til Bergen i 1900 som vitenskapelig assistent ved Fiskeristyret (det senere Fiskeridirektoratet). Helland -Hansen ble tidlig godt kjent med forskningsfronten i fysisk oseanografi etter opphold hos Nansen og Martin Knudsen i Kristiania, og hos Vilhelm Bjerknes i Stockholm. Nansen hadde lagt en plan for utforskningen av Norskehavet og denne ble gjennomført av Helland-Hansen i 1901-04. Data fra disse toktene utgjorde hovedgrunnlaget for det store klassiske verket "The Norwegian Sea" av Helland-Hansen og Nansen 1909. Helland-Hansen videreutviklet Bjerknes sirkulasjonssats til beregning av havstrømmer og la sammen med svenskene Ekman og J.W. Sandstrøm fundamentet for moderne fysisk oseanografi.

Johan Hjort var direktør for Fiskeristyrelsen I Bergen og i 1906 ble Helland-Hansen styrer for Den Biologiske Stasjon ved Bergens Museum. Disse institusjonene drev internasjonale forskerkurs som varte uavbrutt fra 1902 og frem til 1. verdensskrig. I denne perioden fremsto Bergen som et Mekka for fysisk oseanografi.

I 1910 prøvde Universitetet I Kristiania å få et professorat for Helland Hansen, sterkt støttet av Nansen og V. Bjerknes som nå var professor i Kristiania. Regjeringen la frem forslag om personlig professorat i Kristiania, men Stortinget ville ikke være med å svekke det viktige havforskningsarbeidet som ble drevet I Bergen og vedtok i 1911 lønnstillegg for Helland Hansen i Bergen. Uten Stortingets beslutning den gang hadde vi temmelig sikkert ikke kunne feiret 75 års jubileum her I dag.

Det er ikke her mulig å gi en dekkende beretning om den allsidige aktiviteten ved instituttet i mellomkrigstiden. La meg bare gi en tilfeldig smaksprøve fra årsberetningene. I 1921 heter det at Helland-Hansen og Nansen har fortsatt arbeidet med å finne årsakene til klimavekslingene! I 1922 finner vi at temaet for en ekspedisjon til det østlige atlanterhavet med Armauer Hansen er Havets innflytelse på klimaet. Vi finner også en figur som viser temperaturfordelingen nedover i havet til 1200 meter og samtidig temperaturen i atmosfæren opp til 1000m. Den siste profilen ble tatt med drage. Vi ser at forskningstemaene var de samme som i dag.

Det Geofysiske Institutt ble opprettet 1917 etter forslag fra Bjørn Helland Hansen til styret for Bergens Museum. Dette var tenkt som et ledd i utviklingen mot et matematisk-naturvitenskapelig fakultet. Det ble opprettet tre avdelinger, avd. A, hydrografi, avd B meteorologi og avd. C jordmagnetisme og kosmisk fysikk.

Avdeling A for hydrografi (fysisk oseanografi) videreførte det daværende Havforskningslaboratoriet og overtok forskningsfartøyet "Armauer Hansen". Helland Hansen ledet oseanografi-avdelingen fra starten av.

Vilhelm Bjerknes ble kallet til et professorat som fysiker og geofysiker for å lede den meteorologiske avdelingen. Bjerknes var da professor i Leipzig og arbeidet med å utvikle metoder for praktisk værvarsling. Dette arbeidet ble sterkt hindret av krigen : de tyske medarbeiderne ble innkalt til tjeneste, flere falt, og matsituasjonen var meget vanskelig. Bjerknes ønsket ikke å forlate Leipzig, men han innså at det var lite han kunne gjøre der. Bjerknes kom til Bergen 1917.

Avdelingen for jordmagnetisme og kosmisk fysikk (nordlysforskning og studier av luftelektrisitet) ble først startet opp 10 år senere i 1928 da Ole Kristian Krogness ved Det Geofysiske Institutt i Tromsø ble utnevnt til professor og tilsatt i stillingen. Mer om dette senere.

Så allerede fra starten av i 1917 ble Det Geofysiske institutt ledet av verdens fremste forskere i oseanografi og teoretisk meteorologi. Men de var ikke alene. Bjerknes kom ikke tomhendt til Bergen. Allerede i 1905 holdt han en gjesteforelesning i Washington, USA hvor han redegjorde for hvordan værvarslingsproblemet kunne løses i prinsippet. Foredraget vakte meget stor interesse og The Carnegie Institution of Washington tilbød Bjerknes et årlig pengebidrag på ca. 2500 dollar som satte han i stand til å lønne to til tre Carnegie assistenter. Dette bidraget fikk han i 35 år! Assistentene var unge, entusiastiske studenter da de startet hos Bjerknes, og i tidens løp besatte disse assistentene en lang rekke ledende stillinger i geofysikk verden over:
Den første var J.W. Sandstrøm som senere ble direktør for Meteorologiska Byrån i Stockholm. TH Hesselberg - senere mangeårig direktør for Meteorologisk Institutt. Olav Devik- meget kjent geofysiker og senere ekspedisjonssjef i KUD, Oslo. Så fulgte H.U. Sverdrup, kanskje den internasjonalt mest kjente norske oseanograf noensinne: vitenskapelig leder for Maud ekspedisjonen, leder for SCRIPPS Institution of Oceanography i California i mange år, direktør for polarinstituttet i Oslo, professor og dekanus ved UiO og hjernen bak "Sverdrup planen" som medførte en storstilt utbygging av universitetene i Oslo og Bergen tidlig på 60-tallet. Så fulgte Halvor Solberg senere professor i meteorologi ved UiO og Jacob Bjerknes som var sønn til Vilhelm og fikk en lysende karriere både her i Bergen og senere ved sitt virke som professor ved University of California. Det var Jacob Bjerknes som først begynnte å studere vekselvirkninger mellom storstilte anomalier f.eks. i Stillehavet og i Atlanterhavet, av typen El Ninjo. Dette er et tema i moderne klimaforskning. Andre unge forskere som deltok i arbeidet var Carl-Gustav Rossby, meget kjent teoretiker og professor i USA. Tor Bergeron, en annen svenske ga også vesentlige bidrag til forskningen i Bergen.

Vilhelm Sverdrup kom til Bergen sammen med sine unge Carnegie assistenter Solberg og J. Bjerknes for å ta opp igjen arbeidet fra Leipzig. Men det var vanskelige tider i Norge også, knapphet på det meste og myndighetene krevde større selvforsyning av matvarer. Alt som kunne styrke jordbruk og fiske ble prioritert høyt hos myndighetene og Bjerknes lykkedes i å overbevise statsminister Gunnar Knudsen om at man hadde en mulighet for å etablere en varslingstjeneste ved bl.a. å organisere et tett nett av observasjons stasjoner. En værvarslingstjeneste ble etablert i 1918 og J. Bjerknes og Solberg ble ansatt til å lede avdelingene h.h.v. i Bergen og Oslo. Værvarslinga for Nord-Norge ble etablert like etter. Studiet av værkartene førte raskt til fysiske tolkninger. Frontene ble oppdaget og tildelt en viktig rolle i Jack Bjerknes syklonmodell, publisert (1919). Sammen med to avhandlinger av J. Bjerknes og Solberg (1921,22) samt Tor Bergerons arbeider om okklusjonsprosessen og luftmasse-begrepet danner dette utgangspunkitet for det som kalles Bergensskolen i meteorologien. Det er helt utrolig at disse oppdagelsene ble utført og publisert på så kort tid.

I 1925 sluttet V. Bjerknes ved Geofysisk instituttfor å overta et professorat i Oslo. Hans etterfølger i Bergen ble H.U. Sverdrup som hadde vært vitenskapelig leder for Roald Amundsens 7-årige Maud ekspedisjon (1918-25). Det enorme observasjonsmaterialet som i stor grad ble behandlet av Sverdrup har gitt Maud ekspedisjonen ry som en av de viktigste forskningsferder i Arktis gjennom tidene. Maud verket ble på over 2000 sider og som med- arbeidere fikk Sverdrup bl.a. amanuensis i meteorologi Håkon Mosby og amanuensis i oseanografi Jonas Ekman Fjeldstad. Teoretikeren Fjeldstad bearbeidet ekspedisjonens tidevannsmålinger fra Sibirkysten, frie tidevannsbølger i Norskehavet, vindstrøm og og varmelednig i havet samt indre bølger, for bare å nevne noen av arbeidene. Han studerte også tidevannsbølger i den faste jord ved hjelp av et sinnrikt instrument-arrangement i jernbanetunnellen under kjelleren i Geofysisk institutt. Fjeldstad overtok et dosentur i oseanografi i Oslo i 1939.

Håkon Mosby bearbeidet det store strålingsmaterialet innsamlet på Maud ekspedisjonen. Han deltok på Lars Christensens første Norvegia-ekspedisjon til Sydishavet i 1927 som bl.a. ga han materialet til doktoravhandlingen "The Waters of the Atlantic-Antarctic Ocean". Mosbys interesse for bunnvannsdannelsen i Weddell havet og i Norskehavet har hatt stor betydning for Geofysens forskning etter siste verdenskrig. Jeg skal ikke gå nærmere inn på Mosbys betydelige innsats. Den vil bli nærmere belyst av Gade senere i dag. Men la meg få nevne at Mosby korrekt forutsa at bunnvannsdannelsen i Weddell havet skyldtes avkjøling og isfrysing på de grunne shelfene i det sydlige Weddellhavet. Problemet var å få målinger som kunne bekrefte teorien. Denne interessen lå nok i bunnen for Mosbys engasjement for å få utviklet en pålitelig og robust strømmåler som kunne forankres på store dyp og gi målinger over lange perioder. Resultatet av denne prosessen, hvor Geofysisk institutt spilte en betydelig rolle også under testingen, ble Aanderaas strømmåler som i dag produseres av Aanderaa instruments her i Bergen. Firmaet er en ledende leverandør av dataloggere både til oseanografi og meteorologi.

Tilbake til H.U.Sverdrup. En kuriøs aktivitet var Nautilus ekspedisjonen i 1931 med en utrangert amerikansk u-båt og innkjøpt for 1 USD. Nautilus ble utrustet for å gjøre vitenskapeløige observasjoner under isen. Det endte heldigvis godt og Nautilus hviler i dypet utenfor Askøy hvor den ble senket. Sverdrup ble kallet til CMI i 1931 og arbeidet der med Maud materialet CMI var den gang lokalisert til Geofysen. I 1936 reiste Sverdrup til USA for å overta stillingen som direktør for SCRIPPS Institute of Oceanography i California. Her skrev han sammen med to medarbeidere Johnsen og Fleming standardverket The Oceans, også kalt oseanografien bibel. Enhet 1 Sv.

Professoratet i teoretisk meteorologi etter Sverdrup ble overtatt av Jack Bjerknes og Sverre Pettersen ble ny sjef for VpV. I 1939 søkte begge om permisjon for å reise til USA. Men så kom krigen og J. Bjerknes ble værende i USA. Pettersen ble under krigen sjef for alliert værvarslingstjeneste under krigsoperasjoner og spilte en viktig rolle under forberedelsene til invasjonen i Normandie. C.L. Godske ble vikar for Bjerknes og skulle senere spille en meget viktig rolle for utviklingen av det nye universitetet i Bergen. Vi vil få høre mere om Godske av Kåre Utåker senere i dag.

Som tidligere nevnt kom avdeling C, avdeling for jordmagnetisme og kosmisk fysikk først igang i 1928 med Ole Andreas Krogness. Krogness hadde tidligere tilbragt flere år på Haldde Observatoriet for b.l.a. nordlysstudier, og senere som bestyrer for Det Geofysiske Institutt i Tromsø. Det var betydelig interesse for faget i Norge noe som skyldtes pionerene Christopher Hansteens grunnleggende studier av jordmagnetismen og senere Kristian Birkelands teori om at nordlyset skyldtes elektrisk ladede partikler fra sola som ble trukket inn mot jordas magnetiske poler hvor de fikk atmosfæriske gasser til å lyse. Krogness ble tilsatt som professor med plikt til å forestå Det magnetiske Byrå som også omfattet den magnetiske stasjonen på Dombås. Krogness døde allerede i 1935, bare 48 år gammel, og ble etterfulgt av Bjørn Trumpy som ledet avdelingen de neste 24 årene. Karsten Storetvedt vil orientere om den videre utviklingen av avd C.

I denne skissemessige fremstillingen av utviklingen ved Geofysisk institutt frem mot 2. verdenskrig har jeg måttet utelate en rekke hendelser og personer. Men det skulle allikevel fremgå at Geofysen har en fortid som det er all grunn til å være stolt over. Og med den utviklingen som nå er i gang vil det helt sikkert bli grunn til stolthet over instituttet også i fremtiden.

Du kan lese mer om viktige personer her