De meteorologie stelt zich ten doel de verschijnselen, die zich in den dampkring voordoen, waar te nemen, met elkander in verband te brengen en op grond van de bekende natuurkundige en mechanische wetten te verklaren. Welke de aard is der problemen waarmede deze wetenschap zich moet bezighouden kan men het best inzien door een ideaal programma op te maken, waarnaar men zou wenschen te arbeiden, indien men het onderzoek naar willekeur kon uitvoeren.
In de eerste plaats zou men dan de warmte moeten meten, die de zon aan de aarde mededeelt, daar deze warmte de oorzaak is van alle bewegingsverschijnselen in den dampkring. Men zou dan moeten nagaan of deze door de zon uitgestraalde energie gedurende lange jaren als constant kan worden beschouwd dan wel onderhevig is aan veranderingen, ook van betrekkelijk korten duur. Vervolgens zou men moeten onderzoeken, wat het lot is der verschillende zonnestralen in den dampkring: welke worden opgeslorpt door lucht, waterdamp en koolzuur, welke naar alle zijden door stofdeeltjes worden teruggekaatst en welke worden doorgelaten. Omgekeerd zou men moeten nagaan de warmte, die de aarde uitstraalt, en dus verliest; daar de klimaten binnen historische tijden ongeveer dezelfde blijven, moeten winst en verlies van warmte ongeveer tegen elkander opwegen. Men zou vervolgens, gewapend met deze gegevens, kunnen berekenen, welke temperatuursverschillen op aarde moeten ontstaan b.v. aan den equator en de polen. De luchtdrukverschillen, die een gevolg zijn van deze temperatuursverschillen, zou men moeten bepalen en hieruit kunnen afleiden, welke stroomingen er in de lucht moeten ontstaan, m. a. w. de circulatie in den dampkring moeten vaststellen.
Ook de circulatie der stroomen in de oceanen, die, niet minder dan de luchtstroomingen, er toe bijdragen om de temperatuursverschillen te verevenen, zou men moeten berekenen. Ware die circulatie volkomen bekend, ons waarnemingsmateriaal vollediger en onze wiskundige kennis minder beperkt, dan zou men hieruit kunnen besluiten tot de omstandigheden waaronder en de plaatsen waar middelpunten van lagen (depressies) en hoogen druk ontstaan en van de wegen, die de depressies moeten doorloopen. Op grond van deze kennis zou men stormen kunnen voorzien en tijdvakken van fraai of buiïg weer kunnen voorspellen en, door bij alle deze berekeningen rekening te houden met de verdeeling van land en zee, zou men voor elke plaats op aarde het klimaat van te voren kunnen bepalen.
Het spreekt van zelf dat op alle hier gestelde vragen, wier beantwoording men wenscht, nooit een volledig, of zelfs maar een bevredigend antwoord zal kunnen gegeven worden; zij vormen een ideaal doel waarnaar men streeft en blijft streven, ook al weet men dat het bereiken niet mogelijk is. Dit heeft trouwens de meteorologie met alle andere wetenschappen gemeen; den aangeduiden rationeelen weg kan men niet volgen: stuksgewijs moeten de reusachtige problemen worden aangevat, zoowel van den theoretischen als van den empirischen kant, naar mate onze waarnemingen veelvuldiger, scherper en uitgebreider, de wiskundige en mechanische hulpmiddelen volmaakter worden. Alle in het programma genoemde problemen zijn ter hand genomen en gedeeltelijk beantwoord, volkomen opgelost is geen enkel. De energie, die de aarde van de zon ontvangt, is gemeten, maar tot nog toe met eene onvoldoende nauwkeurigheid; in groote trekken is de circulatie in den dampkring en in de oceanen bekend; maar omtrent de voorwaarden voor ’t ontstaan van depressies en de oorzaak van hare bewegingen verkeert men nog in ’t onzekere. Met behulp van vliegers en luchtballons heeft men in de laatste jaren de toestanden in de hoogere lagen van den dampkring onderzocht, maar vele vragen, die hieromtrent kunnen worden gesteld, moeten nog onbeantwoord blijven. Van eene voorspelling van koude of warme zomers en winters is nog geen sprake en eene veel juistere en uitgebreider kennis van ’t geen er geschiedt boven ’t uitgestrekte gebied der oceanen, dan wij thans bezitten, is noodig voor eene krachtige ontwikkeling der algemeene meteorologie. De draadlooze telegrafie, die ’t mogelijk maakt waarnemingen op zee gedaan terstond over te seinen, zal misschien een krachtig hulpmiddel zijn om te komen tot een juist begrip van de circulatie in ’t algemeen en voor de ontwikkeling der weersvoorspelling eenige dagen vooruit.
Terwijl volgens het ideaal programma de kennis der klimaten (klimatologie) een gevolg zou moeten zijn van de meer algemeene kennis der circulatie in den dampkring en dus, naar wetenschappelijke rangorde, achteraan zou moeten komen als verificatie der theoretische gevolgtrekkingen, is dit zuiver empirische onderdeel der meteorologie in werkelijkheid vooraan gekomen. De wenschelijkheid eener grondige kennis van het klimaat waarin men leeft, ook voor praktische doeleinden, de groote belangstelling, die men altijd heeft gesteld in alles wat het weer betreft, is de oorzaak geweest van het feit, dat reeds langen tijd reeksen van meteorologische waarnemingen zijn verricht vóór de meteorologie als wetenschap was geboren.
Dit tijdstip kan men stellen op 1817, toen Alexander von Humboldt eene kaart uitgaf waarop, zoo goed als dit toenmaals mogelijk was, de gemiddelde temperaturen voor vele plaatsen op aarde aanschouwelijk waren voorgesteld door lijnen van gelijke temperatuur (isothermen). Hij toonde op deze wijze duidelijk aan welken grooten invloed de verbreiding van land en zee op het klimaat heeft, bracht voor ’t eerst verband tusschen tot nog toe alleenstaande feiten en behandelde derhalve het probleem op wetenschappelijke wijze. Dove zette dezen arbeid voort en zijne in 1852 gepubliceerde kaart van isothermen voor de geheele aarde en elke maand was de grondslag voor allen volgenden arbeid en wekte de algemeene belangstelling in zulk eene mate op, dat hij, met recht, de vader der meteorologie wordt genoemd.
In Nederland waren reeds in de 18de eeuw goede reeksen van meteorologische, of beter klimatologische waarnemingen verricht, o. a. door Prof. Musschenbroek van 1729—1758 te Utrecht en te Leiden, door Prof. van Swinden te Franeker van 1761—1783, terwijl de langste reeks van oude waarnemingen is het register gehouden van 1743—1860 op Zwanenburg, halfweg Haarlem—Amsterdam. De wetenschappelijke beoefening echter der meteorologie in Nederland vangt aan met Buys Ballot, die, met Krecke, op 1 Dec. 1848 waarnemingen begon op Sonnenburgh te Utrecht en die de eerste was, die inzag dat alle luchtstroomingen (winden) de gevolgen zijn van drukverschillen, zoodat niet de thermometer, maar de barometer als het voornaamste instrument moest worden beschouwd van de studie der meteorologie in ’t algemeen en van de kennis van het weer in ’t bijzonder.
In 1857 deed hij aan de Akademie van Wetenschappen mededeeling van de naar hem genoemde wet, die zegt dat, op ’t noordelijk halfrond, als men den wind den rug toekeert, de lage luchtdrukking aan de linkerhand ligt. Langs spiraalvormige banen nadert aldus een luchtdeeltje, onder den invloed van de wenteling der aarde om hare as, het centrum van depressie, waarbij de draaiende beweging geschiedt (in noordelijke breedte) van rechts naar links, d. i. in eene richting tegengesteld aan die van de wijzers van een uurwerk.
Deze wet heeft een helder inzicht gegeven in het mechanisme van cyclonen, typhonen en tornado’s met hunne stormen en van de anticyclonische drukverdeeling met fraai, helder weer en is nog steeds de voornaamste wet, die de meteorologie heeft kunnen formuleeren.
Reeds terstond bij ’t begin zijner waarnemingen had Buys Ballot ingezien van hoeveel nut eene juiste kennis der meteorologische toestanden op den oceaan zou zijn voor de toen nog bloeiende zeilvaart en het is door dit vooruitzicht op een belangrijk praktisch nut dat Thorbecke, na een bezoek aan Buys Ballot’s inrichting (1853), gunstig werd gestemd voor de oprichting van een meteorologisch instituut als staatsinstelling. Officieel geschiedde dit op 31 Jan. 1854, zoodat op dien datum van 1904 het Koninklijk Nederlandsch Meteorologisch Instituut gedurende een halve eeuw had bestaan. Tot aan zijn dood (Febr. 1890) heeft Buys Ballot aan het hoofd gestaan der door hem in het leven geroepen instelling. Vooral op het gebied der zeevaart en visscherij heeft het instituut veel nut gesticht door de samenstelling van werken, die hebben geleid tot bekorting der handelswegen en daardoor tot besparing van tijd en geld en door waarschuwingen van op handen zijnde stormen. Het instituut, sedert 1893 niet meer te Utrecht, maar te De Bilt gevestigd, bestaat thans uit een hoofdobservatorium en twee filiaalinrichtingen, de eene gevestigd te Amsterdam (sedert 1881), de andere te Rotterdam (1889). In het hoofdobservatorium zijn drie afdeelingen gevestigd: eene voor het verrichten en bewerken van waarnemingen te land, eene voor de verzameling en bewerking van waarnemingen ter zee, en eene voor de studie van aardmagnetisme en aardbevingen (seismologie).
Drie malen daags worden van ongeveer 50 plaatsen in Nederland, Engeland, Frankrijk, België, Duitschland, Scandinavië en van de Azoren telegrammen ontvangen betreffende de weersgesteldheid. Op grond van de ochtendtelegrammen worden terstond weerkaart jes geteekend, waarop ook de verwachting van het weer voor het volgend etmaal wordt vermeld en die, evenals de telegrammen zelve, tegen geringe vergoeding worden toegezonden aan allen die dit wenschen. Voorts worden daar de waarnemingen verzameld en bewerkt van 4 hoofdstations, n.l. Groningen, Helder, Maastricht en Vlissingen, van 15 stations der 2de en 3de orde en van ongeveer 100 regenstations. De waarnemingen, die betrekking hebben op luchtdrukking, temperatuur, windrichting en snelheid, drukking van den waterdamp, betrekkelijke vochtigheid, bewolking, duur van zonneschijn en regen, worden gepubliceerd in jaarboeken, waarvan thans 55 deelen (tot en met 1903) zijn verschenen. Bovendien bevatten deze jaarboeken ook waarnemingen betreffende het aardmagnetisme.
De waarneming van onweders en optische verschijnselen, verricht door ongeveer 200 vrijwillige waarnemers, worden gepubliceerd in eene afzonderlijke uitgave (sedert 1880). Voorts worden maandelijksche overzichten in graphisehen vorm uitgegeven ten gebruike van ingenieurs, landbouwers en allen die er belang bij hebben te weten welk weder er heeft geheerscht, eene kennis, die o. a. vaak noodig is bij processen, ten einde te kunnen beoordeelen of er al dan niet overmacht door weersomstandigheden heeft plaats gehad. Bij de afdeeling „waarnemingen ter zee” worden jaarlijks ongeveer 150 meteorologische journalen ontvangen, afkomstig van de schepen van verschillende scheepvaartmaatschappijen en van oorlogsschepen; op dit oogenblik (1904) bestaat de verzameling dier journalen uit ongeveer 5000 nummers. Voor de indiening van verdienstelijke journalen worden door de koningin belooningen toegekend aan de gezagvoerders der schepen in den vorm van gouden en zilveren medailles. De gegevens in deze journalen vervat worden gebruikt voor de samenstelling van werken betreffende stroomen en meteorologische toestanden in en boven verschillende gedeelten van de oceanen. Eene lijst van alle uitgaven van het instituut, die sedert de oprichting het licht zagen (bijna 100) is gedrukt en geeft een goed begrip van den verrichten arbeid.
Bij de filiaalinrichtingen te Amsterdam en Rotterdam worden tijdmeters onderzocht, kompassen geregeld, scheepslantarens gekeurd, tijdseinen gegeven en sextanten gekeurd; van uit deze instelling te Amsterdam worden waarschuwingen verzonden naar vele kustplaatsen indien er stormen worden verwacht (stormwaarschuwingsdienst). Ook in Indië (Batavia) is een observatorium van den eersten rang gevestigd, dat den titel draagt van Koninklijk Magnetisch en Meteorologisch Observatorium en zijn ontstaan te danken heeft aan de bemiddeling van Alexander von Humboldt en de bemoeienis van Buys Ballot.
De waarnemingen vingen aldaar aan op 1 Jan. 1866, zoodat op dit oogenblik (1904) eene reeks van 38 jaren voor meteorologisch onderzoek beschikbaar is, vervat in 26 jaarboeken, die, behalve de bovengenoemde meteorologische en aardmagnetische gegevens, ook observaties bevatten van luchtelectriciteit en aardbevingen en trillingen. Buitendien geeft het Bataviaasch observatorium boekdeelen uit, bevattende regenwaarnemingen verricht op 216 stations verdeeld over den geheelen Archipel; van dit werk zijn thans (1904) 25 jaargangen verschenen.
