Felesége a jegyekkel a kezében az aulában várakozott, de a férje nem érkezett meg az előadás kezdetéig. Sőt, később sem: aznap délután a titkosrendőrség hírhedt Ljubjanka börtönébe hurcolták a hivatalából. Közölték vele, hogy szabotázzsal vádolják, mert meghamisította az időjárás-előrejelzéseket, hogy aláássa az aszály elleni harcot. Hithű kommunista volt, Sztálin hűséges híve, ezért először azt hitte, összekeverik valakivel. Később rá kellett jönnie, hogy őt teszik felelőssé a rossz állami döntésekből következő csapnivaló mezőgazdasági termésért. Tíz év kényszermunkára ítélték. Ezután is úgy gondolta, túlkapás áldozata, Sztálin bizonyára nem tud sorsáról.

Emléke úgy maradt fenn, hogy büntetését a távoli Szoloveckij-szigeteken töltötte, ahol egy kolostorból kialakított Gulag-táborban dolgoztatták. Itt egy egykori kolostor könyvtárába időnként beengedték a jó magaviseletű rabokat. Mivel a szakmája volt a szenvedélye, Wangenheim engedélyt kért rá, hogy méréseket készíthessen a környéken felgyülemlett hómennyiségről és más időjárási adatokról. Azt is megengedték neki, hogy lerajzolhassa a sarki fényt, a különböző felhőalakzatokat, később pedig már a helybeli állat- és növényvilágot is. Rajzait és akvarelljeit egy külön füzetbe gyűjtötte. Naplót is vezetett négyéves kislánya számára, amelybe megfigyeléseit és irodalmi igényű reflexióit rögzítette. Meteorológiai témájú előadásokat is tartott rabtársai számára. Lenyűgöző előadó volt: a foglyok rajongva hallgatták, amit a sarkvidéki kutatásokról, a sztratoszféra meghódításáról, a Holdra és a Marsra való utazás megvalósíthatóságáról jövendölt.

Néhányszor feleségének is írhatott levelet, ezekben örök szerelméről biztosította, és optimista volt saját jövőjével kapcsolatban. „Sétáim során beszélek a Holdhoz, és megkérem, hogy adja át üdvözletemet kedvesemnek. Egyszerre ragyog rád is, mint rám” – írta egyszer költői lelkesedéssel. Három és fél évvel a letartóztatása után azonban az államvédelemtől érkezett levél a feleség számára, amelyben közölték, hogy férje büntetését újabb 10 évvel meghosszabbították, és egyúttal megvonták tőle a levelezés jogát is. Soha többé semmilyen információ nem érkezett felőle. Csak a Szovjetunió összeomlása után derült ki, hogy a levél minden szava hazugság volt. Wangenheimet 1937. november 7-én, a Nagy Októberi Forradalom 20. évfordulóján – egyfajta perverz ünnepi aktusként – 1115 másik rabbal együtt kivégezték. Hivatalosan egy nacionalista összeesküvésben való részvétellel vádolták őket. Valójában egyszerűen kellett a hely az újabb raboknak.

A meteorológus naplója és rajzai az egykori kolostor könyvtárából kerültek elő. Lánya, Eleonóra, aki ismert paleontológus lett, megtudta az igazságot. Elzarándokolt apja tömegsírjához, és egy emlékalbumot állított össze a tiszteletére. Ennek alapján írt a történetből regényt Sztálin meteorológusa címmel Olivier Rolin, francia író.

A 81 éves Eleonora Wangenheim 2011-ben, 77 évvel apja letartóztatása után kiugrott egy moszkvai bérház kilencedik emeletéről. Nem sokkal később Vlagyimir Zsirinovszkij, a radikális javaslatairól ismert orosz politikus a Dumában követelte az orosz Meteorológiai Szolgálat feloszlatását, és vezetőinek kirúgását, mert a szervezet nem tudott megjósolni egy moszkvai felhőszakadást. Mindez persze már csak halvány visszfénye a sztálini időknek...