Rilevazioni strumentali
Alcune prime rilevazioni con strumenti risalgono al XVII secolo e diventano significativamente più numerose e affidabili a partire dalla metà del XVIII secolo. Tuttavia, devono sempre essere analizzate in modo critico. Questo vale per gli strumenti stessi, il loro posizionamento, la tempistica delle letture e qualsiasi modifica di queste condizioni. I primi termometri non erano resistenti alle intemperie e di solito venivano appesi all'interno degli edifici. A volte erano anche esposti al sole. In generale, le rilevazioni della temperatura nelle isole di calore degli insediamenti più grandi sono troppo alte. Nel migliore dei casi, queste condizioni quadro possono essere verificate utilizzando i registri di funzionamento. Questo è l'unico modo per omogeneizzare le rilevazioni, cioè per renderle paragonabili a distanza di tempo e spazio. Solo la serie HISTALP dal 1774 in poi è omogeneizzata per la regione alpina (Auer et al. 2007). La serie di temperature omogeneizzate di Parigi risale al 1659 (Rousseau 2012).
Le rilevazioni odierne vengono effettuate il più lontano possibile dagli insediamenti, nelle cosiddette capanne meteorologiche a due metri dal suolo. Per le rilevazioni in altre condizioni, è necessario specificare l'entità dell'errore di misurazione.
Dispositivi di misurazione
Padre Louis Cotte, canonico della Cattedrale di Laon, era uno scienziato associato all'Académie des Sciences di Parigi e alla Societas Meteorologica Palatina di Mannheim (Baden-Württemberg), che ha creato una vasta rete internazionale di misurazione meteorologica. I suoi Mémoires mostrano i migliori strumenti meteorologici del suo tempo. I barometri erano comuni nelle famiglie benestanti fin dall'inizio del XVIII secolo.
Questo termometro di vetro al mercurio è stato fabbricato attorno al 1790 da Pierre Casati, fabbricante di strumenti di Lione. Era uno dei primi termometri che applicava la scala inventata nel 1742 e che portava il nome del suo inventore, l'astronomo svedese Anders Celsius (1701-1744). Però la sua scala era orientata verso il basso con un valore di 0 ºC per il punto di ebollizione e 100 ºC per il punto di congelamento dell'acqua. Nel 1743, Jean-Pierre Christin, membro della "Société Royale" di Lione ha invertito la scala in modo che il punto di congelamento corrispondesse a 0 ºC e il punto di ebollizione a 100 ºC. Questa iscrizione si trova sulla scala di questo termometro che può indicare valori di temperatura dai -35 ºC ai 100 ºC. Dalla metà del XVIII secolo i termometri erano largamente diffusi nelle famiglie agiate.
La Società Economica di Berna nel 1760 fece costruire per la loro rete di rilevamenti meteorologici un pluviometro, che riduceva le perdite dovute all'evaporazione facendo scorrere l'acqua raccolta in un imbuto raccoglitore attraverso un tubo stretto fino a un serbatoio. Una verifica statistica delle misurazioni delle precipitazioni ha dimostrato che la loro qualità è paragonabile a quella delle misurazioni di oggi (Pfister 1975). A differenza di barometri e termometri che erano prodotti in grandi quantità e venduti dai bottegai, i singoli pluviometri dovevano essere fabbricati da artigiani sulla base di disegni. Ciò potrebbe essere la ragione per cui le misurazioni delle precipitazioni prima del XIX secolo erano piuttosto rare. Inoltre, dato che i pluviometri erano spesso esposti al vento e ai fenomeni meteorologici ne sono rimasti eccezionalmente solo pochi e sono conosciuti in genere solo per disegni e pubblicazioni.
Nel 1808 al molo di Basilea, dove il Reno lascia la Svizzera, venne installato un indicatore di livello per le acque del Reno e fino ad oggi sono rilevati quotidianamente i livelli del fiume. In questa serie di deflusso in Svizzera, ininterrotta da 200 anni, si manifestano i livelli estremi di piena e di magra che permettono di ricondurre alla presenza di periodi di precipitazioni e di siccità estreme (Pfister, Weingartner, Luterbacher 2006; Wetter et al. 2011).
Pionieri della misurazione strumentale in Svizzera
Johann Jakob Scheuchzer (1672-1733), medico municipale della città di Zurigo, naturalista e scienziato universale fu il primo a fare misurazioni strumentali della pressione atmosferica, della temperatura dell'aria e delle precipitazioni, che eseguiva nella sua casa a Niederdorf a Zurigo dal 1708 al 1733 – però in modo incompleto. Egli misurava inoltre il livello d'acqua della Limmat tramite un indicatore di livello. Ne pubblicava in parte i risultati su giornali scientifici quali «Mémoires de l’Académie des Sciences» di Parigi e «Philosophical Transactions» di Londra. Scriveva i suoi commenti in latino, la lingua della scienza di allora (Pfister 1999: 27). La sua opera principale in tre volumi Natur-Geschichte des Schweitzerlands (Storia naturale della Svizzera) è stata digitalizzata ed è accessibile pubblicamente.
Frédéric Moula (1703-1782), un matematico di una famiglia di profughi ugonotti dal 1753 fino alla sua morte a Neuchâtel ha tenuto un diario meteorologico sul quale annotava tre volte al giorno le misurazioni termometriche e barometriche usando un termometro di Fahrenheit. Già nel XIX secolo il matematico e naturalista neocastellano Charles-Guillaume Kopp aveva annunciato la pubblicazione del diario meteorologico completo che però non è mai stata realizzata. Soltanto il meteorologo Max Schüepp ha calcolato le medie mensili basate sulle misurazioni giornaliere della temperatura di Moula (Schüepp 1961) che sono state integrate in Euro-Climhist (serie 12).
Johann Jakob d’Annone (1728-1804), giurista, dal 1759 insegnava diritto romano, numismatica, matematica e storia naturale. Nel 1766 gli è stato affidato un professorato di eloquenza all’università di Basilea e nel 1779 diventò professore di codice e diritto feudale. Viene considerato un «rappresentante dell’epoca enciclopedica» (Andreas Staehelin). Cinque delle sue numerose pubblicazioni riguardano la meteorologia e altre cinque trattano delle pietrificazioni, il suo vero e proprio campo specialistico (Staehelin 1957: 321). Dal 1755 fino alla sua morte nel 1804 nella sua casa ubicata a Heuberg 16 a Basilea misurava quotidianamente la temperatura e la pressione atmosferica e osservava i fenomeni meteorologici Bider, Schüepp e von Rudloff (1959) hanno omogeneizzato le serie di misure della temperatura (serie 11) ma le temperature estive ricostruite sono sempre ancora un po' troppo alte (Auer et al. 2007).
I meteorologici ginevrini del tardo XVIII secolo
Dopo il 1760 erano quattro gli scienziati che si occupavano di osservazioni meteorologiche e misurazioni e la Société des Arts (Società delle Arti) fondata nel 1776 promuoveva lo scambio scientifico (Grenon 2010).
Charles Benjamin, Barone de Lubières (1714-1790) discendente di una famiglia di profughi ugonotti e membro del Gran Consiglio dal 1770 al 1789 misurava giornalmente la temperatura, la pressione atmosferica e le precipitazioni e registrava la direzione del vento, l’estensione della nuvolosità e lo sviluppo vegetativo. Durante l’estate viveva a Petit Saconnex, vicino alla città di allora e durante l’inverno soggiornava a Ginevra in Rue de Beauregard. Le sue osservazioni conservate a Sauverny nell’archivio dell’osservatorio dell’università di Ginevra sono state analizzate solo recentemente (Gautier 1843; Häderli 2015). Sono di valore particolare rispetto alla storia del clima le sue misurazioni delle precipitazioni dal 1771 fino al 1777 alle quali dal 1778 seguono quelle dell’osservatorio (Grenon 2010) (serie 9).
Guillaume-Antoine Deluc (1729-1812) fratello del famoso fisico e geologo Jean-André Deluc era membro del Gran Consiglio della sua città natale Ginevra. Fin da giovane si entusiasmava per le osservazioni naturalistiche, in prima linea meteorologiche e geologiche (fossili). Con suo fratello ha scalato parecchie vette nel Massiccio del Monte Bianco. Guillaume-Antoine Deluc dal 1768 ha tenuto un diario meteorologico con misurazioni strumentali (Gautier 1843: 3) che sono state analizzate da Schüepp (1961) e Häderli (2015) (serie 7).
Marc-Auguste Pictet (1752-1825), consulente giuridico del Gran Consiglio si dedicava alla fisica e alla meteorologia. Dal 1779 era responsabile delle osservazioni eseguite all’osservatorio fondato nel 1773 (Grenon 2010).
La serie delle precipitazioni di Ginevra (1771 fino ad oggi) una delle più lunghe in Europa è composta dalle misurazioni di Lubières (1770-1777), da quelle dell’osservatorio (1778-1863) e da quelle rilevate della stazione/dalle stazioni di misura dell’attuale MeteoSvizzera. Per la prima volta sarà pubblicata in Euro-Climhist, ma per il periodo prima del 1864 i valori non sono ancora stati omogeneizzati (Sigrist 1990).(serie 9). Nel 1782 la “ocietas Meteorologica Palatina scelse Ginevra come ubicazione per le misurazioni e il bibliotecario di Ginevra Jean Senebier (1742-1809) effettuava le misurazioni (Grenon 2010). La Societas Meteorologica Palatina muniva le sue stazioni di misurazione in Europa con strumenti unitari, uniformando anche i momenti di misurazione e ne pubblicava i risultati in un annuario.