Extreme monsoonal rainfall deficits in India

Summary Data from 306 stations in India, for the 70 years (1901–70) of summer (June–September) monsoonal rainfall, are grouped into 32 sub-regions. Extreme event theory is used to analyse the return periods of extreme rainfall deficits within each of these sub-regions, using the log-Pearson type III frequency distribution in a spatial rather than a temporal context. The resultant estimates for 2, 5 and 10 year return periods are compared with the patterns derived from the Gaussian frequency distribution applied to the 306 stations individually; the 50 and 100 year return period estimates are also considered.

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Zusammenfassung Die Daten über den sommerlichen Monsunregen (Juni–September) aus 70 Jahren (1901–70) von 306 Stationen in Indien werden in 32 Teilgebiete gruppiert. Zur Analyse der wiederkehrenden Perioden extremen Regendefizits in jedem dieser Teilgebiete wird die Theorie extremer Ereignisse verwendet, wobei die log-Pearson-Häufigkeitsverteilung vom Typ III eher in einem räumlichen als zeitlichen Zusammenhang verwendet wird. Die sich daraus ergebenden Schätzungen für wiederkehrende Perioden von 2, 5 und 10 Jahren werden mit den Mustern verglichen, die mit Hilfe der auf alle 306 Stationen einzeln angewandten Gaußschen Häufigkeitsverteilung gewonnen wurden. Die Abschätzung 50jähriger und 100jähriger Ereignisse wird ebenfalls besprochen.

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With 6 Figures     

On bioclimatological aspects of Harmattan dust haze in Nigeria

Summary Saharan dust which is transported from the Tibesti region of Africa into the tropical atmosphere and its significant effects are discussed in relation to aeronautical and ecological problems. Incidence of Harmattan dust haze in Nigeria between November and March during the Northern Hemisphere winter is described and the major health hazards associated with its occurrence are discussed.Results suggest that while large deposits of loess-rich dust may aid soil fertility at the fringes of the Saharan dust source, the increasing trend of frequency of occurrence and intensity of dust in Nigeria may worsen the health hazards in the north such as acute respiratory infections, pneumonia and bronchitis. This may become serious in the immediate future in the southern parts of Nigeria which hitherto had been spared the menace of severe Harmattan dust haze.

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Über bioklimatische Aspekte des Hannattan-Staubdunstes in Nigeria

Zusammenfassung Der Sahara-Staub, der aus dem Gebiet von Tibesti in Afrika in die tropische Atmosphäre transportiert wird, und seine signifikanten Auswirkungen werden in Beziehung zu aeronautischen und ökologischen Problemen besprochen. Der Einfall von Harmattan-Staubdunst in Nigeria zwischen November und März im Winter der Nordhemisphäre wird beschrieben und die damit verbundenen Gesundheitsgefährdungen werden diskutiert. Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß, während große Ablagerungen von lößreichem Staub die Fruchtbarkeit des Bodens am Rande der Staubquelle der Sahara fördern, die zunehmende Tendenz von Häufigkeit und Intensität der Staubeinfälle in Nigeria durch akute Infektionen der Atmungsorgane, Pneumonie und Bronchitis eine Gefährdung der Gesundheit im Norden verursacht. Dies mag in der unmittelbaren Zukunft in südlichen Teilen von Nigeria, die bisher von der Gefahr starker Harmattan-Staubeinfälle verschont waren, gefährlich werden.

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With 6 Figures     

Measurement of solar UVB radiation in the English Midlands

Summary Measurements of solar radiation in the ultraviolet B band have been made at Sutton Bonington in the English East Midlands and relationships with more routinely measured meteorological variables have been established. On clear days, linear relationships have been found between the logarithm of irradiance and airmass and between the ratio of UVB to visible irradiance and the cosine of solar zenith angle. The ratio of diffuse to global radiation (D/I) in the UVB band is always greater than 0.5 and on clear days there is a linear relationship with (D/I) for the visible and full solar wave-bands, suggesting an effect of atmospheric turbidity. Such relationships may enable UVB exposures to be estimated without the need for special instrumentation.

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Messung der UVB-Sonnenstrahlung in Mittelengland

Zusammenfassung In Sutton Bonington in den East Midlands von England wurden Messungen der ultravioletten Sonnenstrahlung im B-Spektrum vorgenommen. Es wurden dabei Beziehungen zu routinemäßig gemessenen meteorologischen Variablen festgestellt.An klaren Tagen wurden lineare Beziehungen zwischen dem Logarithmus der Bestrahlung und der Luftmasse und zwischen dem Verhältnis von UVB zur sichtbaren Strahlung und dem Cosinus des Zenitwinkels der Sonne festgestellt. Das Verhältnis Himmelsstrahlung zu Globalstrahlung (D/I) im UVB-Spektrum ist immer größer als 0,5. An klaren Tagen besteht eine lineare Beziehung zu (D/I) für den sichtbaren und den vollen Wellenbereich des Sonnenlichtes, die den Eindruck einer atmosphärischen Trübung erzeugt. Solche Beziehungen machen es möglich, UVB-Bestrahlung ohne spezielle Instrumente abzuschätzen.

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With 6 Figures     

Simple models of the valley-plain circulation Part I: Minimum resolution model

Summary A minimum resolution model of thermally induced valley-plain circulations is presented. Slope winds and cross-valley circulations are treated as subgrid motions and are incorporated via aK-ansatz. Using this model one can determine the dependence of the valley-plain circulation on the valley's geometry, on the effectivity of the subgrid motions and on stratification. The relative importance of advective processes is assessed and the response to heating with a diurnal cycle is examined.

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Einfache Modelle der Ausgleichströmung zwischen Gebirgstälern und dem Vorland. Teil I: Modell mit minimaler Auflösung

Zusammenfassung Ein Modell mit extrem niedriger Auflösung wird auf das Problem der thermisch induzierten Ausgleichsströmung zwischen einem Gebirgstal und einer vorgelagerten Ebene angesetzt. Hangwinde und die zugehörigen Zirkulationen in der Talatmosphäre werden im Modell als subskalige Bewegungen angesehen und durch einenK-Ansatz erfaßt. Das Modell erlaubt es, Aussagen über die Abhängigkeit der Talwinde zum Zuschnitt des Tals, von der Wirksamkeit der subskaligen Bewegungen und von der Schichtung zu machen. Die Bedeutung der Temperaturadvektion läßt sich abschätzen. Ferner wird die Reaktion der Zirkulation auf Antriebe mit Tagesgang untersucht.

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With 3 Figures     

Ein Beitrag zur praktischen Absch?tzung der Ausdehnung von Erdbebenherden

Zusammenfassung Eine gleichmäßige Zunahme der Laufzeitdifferenz zwischen Kompressions- und Scher welle mit der Distanz vom Erdbebenherd erweist sich für den Ostalpenraum als gegeben. Es wird ein Durchschnittswert der Zuwachsrate von 0,12 Sekunden pro Kilometer Herddistanz erhalten. Aufgrund dieser einfachen Beziehung ist es möglich, aus den Daten zweier seismischer Stationen die flächenmäßige Anordnung der Epizentren einer Bebenserie zu bestimmen. Dadurch kann einerseits die Verlagerung der Epizentren im Verlaufe des Bebengeschehens und andererseits auch das Gesamtausmaß des seismisch aktiven Raumes (Herdvolumen) ermittelt werden. Dies wird anhand der Bebenserien in Friaul gezeigt.

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A contribution to a practical estimation of the dimensions of earthquake foci

Summary First, the uniform increase of the travel time difference of compressional and shear waves in dependence on focal distance is examined for the Eastern Alps. The result is a mean rate of 0.12 seconds per kilometre of distance. Because of this simple relation it is possible to estimate the distribution of epicentres in the case of earthquake series by only two seismic stations. Thus, the migration of foci as well as the full size of the active seismic area (earthquake volume) can be evaluated. In the following, this procedure is applied to the earthquake sequences in Friuli, Northern Italy.

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Mit 5 Abbildungen     

The summer radiation and heat budget of the Arctic and Antarctic

Summary For two pairs of arctic and antarctic stations, one coastal and one mountainous, an intercomparison between the summer radiation and surface energy budgets was carried out. The station pairs were similar in both latitude and altitude. It was found that the global radiation was larger for both antarctic stations. This is the result of a smaller Earth-Sun distance and cleaner atmosphere in Antarctica. Cloudiness, and for the arctic mountainous station substantial screening of the sun, also contributed. Further, large differences were found in the albedo. In the Arctic, the summer surfaces considered were bare tundra and melting snow, with respective albedos of 20 and 59%, while in Antarctica the surfaces considered were melting and dry snow, with albedos of 67 and 83% respectively.This results in a less positive radiation balance at both antarctic stations, despite the higher incoming global radiation. In turn, less sensible heat transfer from the surface to air results in lower temperatures in the Antarctic. The reduced rate of evaporation in Antarctica results in a drier atmosphere and less cloudy conditions.

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Zusammenfassung Für jeweils zwei arktische und antarktische Stationen, von denen jeweils eine an der Küste, eine in den Bergen liegt, wurden Vergleiche in bezug auf sommerliche Strahlungs- und Oberflächenenergiebilanz angestellt. Die Stationen liegen auf vergleichbarer Höhe und Breite. Es hat sich gezeigt, daß die Gesamt-Einstrahlung in den antarktischen Stationen größer war, aufgrund geringerer Erde-Sonnen-Distanz und der reineren Atmosphäre. Bewölkung und vor allem die für die arktischen Gebirgsstationen ausschlaggebende Sonnenabschirmung tragen auch zu dieser Differenz bei. Weiters wurden starke Albedounterschiede beobachtet. In der Arktis waren die Beobachtungsoberflächen im Sommer offene Tundra und schmelzender Schnee mit einer Albedo von 20 bzw. 59%, während die Antarktisoberflächen, nasser und trockener Schnee, eine Albedo von 67 bzw. 83% aufwiesen.Dies ergibt eine weniger positive Strahlungsbilanz für die beiden antarktischen Stationen trotz höherer Gesamteinstrahlung. Infolgedessen bewirkt die geringere Wärmeabgabe des Bodens an die Luft niedere Temperaturen in der Antarktis. Geringere Verdunstung ergibt somit geringere Bewölkung und eine trockenere Atmosphäre über der Antarktis.

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With 5 Figures     

Gypsum crusts and fly ash particles on carbonatic outcrops

Summary A study of the alterations caused by chemical weathering on carbonatic outcrops in the South of France (near Marseille) has revealed the presence of gypsum crusts. An analogy with carbonatic surfaces (marbles and limestones) located in urban areas (monuments and buildings) has therefore been evidenced. An analytical investigation of the morphology, typology and inner structure of the crusts found is presented in this paper.Furthermore, reference is also made to the identification of fly ash particles embedded in the altered layer: this occurrence enables a limitation of the crust-growth period to the present century. Some hypotheses as to the role played by these particles in the formation of the altered layer have also been advanced. In this regard, the study of particles emitted by coal combustion, one of the major sources of energy, as far as their environment impact is concerned, is of unquestionable importance.

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Gipskrusten und Flugascheteilchen auf Carbonat-Schichtköpfen

Zusammenfassung Die Untersuchung der durch chemische Verwitterung verursachten Änderungen an Carbonat-Schichtköpfen im Süden von Frankreich (bei Marseille) hat das Vorhandensein von Gipskrusten gezeigt. Eine Analogie zu carbonaten Oberflächen (Marmor und Kalkstein) in Stadtgebieten (Monumente und Gebäude) ist damit erwiesen. Eine analytische Erforschung der Morphologie, Typologie und inneren Struktur der gefundenen Krusten wird in dieser Arbeit vorgelegt.Ferner wird auch Bezug genommen auf die Identifizierung der in die geänderte Schicht eingelagerten Flugascheteilchen. Dieses Vorkommen ermöglichte eine Begrenzung der Periode des Krustenwachstums auf das gegenwärtige Jahrhundert. Einige Hypothesen über die Rolle, die von diesen Teilchen bei der Bildung der geänderten Schicht gespielt wird, werden auch vorgebracht. In dieser Hinsicht ist die Untersuchung der bei der Kohleverbrennung — das ist eine der größten Energiequellen — ermittelten Teilchen, insofern ihr Einfluß auf die Umgebung betrachtet wird, unzweifelhaft von Bedeutung.

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With 4 Figures     

Time variation of the size-distribution of stored condensation nuclei

Summary Stored aerosols belonging to the Aitken nucleus size range are investigated both experimentally and theoretically. Using the exhaustion method of diffusion, it is found that they tend to be composed of particles of different size ranges. The processes of sedimentation, diffusion and coagulation of aerosols in closed containers are discussed in the light of the results. It is considered that turbulence affects the results obtained.

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Zusammenfassung Gespeicherte Aerosole von der Größenordnung von Aitken-Kernen werden experimentell und theoretisch untersucht. Bei Benützung der Diffusionsmethode durch Evakuierung wird festgestellt, daß die Aerosole die Tendenz zeigen, sich aus Partikeln verschiedener Größenordnung zusammenzusetzen. Die Vorgänge der Sedimentation, Diffusion und Koagulation von Aerosolen in geschlossenen Behältern werden im Lichte der Meßresultate diskutiert; dabei wird auch die Wirkung von Turbulenz berücksichtigt.

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Résumé L'auteur examine, des points de vue expérimental et théorique, des aérosols conservés de l'ordre de grandeur des noyaux de Aitken. En utilisant la méthode de diffusion par evacuation, on constate que les dits aérosols ont la tendance à se composer de particules de différents ordres de grandeur. Sur la base des résultats obtenus, l'auteur discute les phénomènes de la sédimentation, de la diffusion et de la coagulation des aérosols en vase clos. Il tient compte alors des effets de la turbulence.

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With 1 Figure     

Untersuchungen zur Globalstrahlung

Zusammenfassung Für das Meteorologische Observatorium Wahnsdorf werden die achtjährigen Registrierungen der Globalstrahlung aus dem Zeitraum von 1937 bis 1941 und von 1947 bis 1949 untersucht. Als Meßgerät diente eine Solarimetersäule vonMoll-Gorczynski in Verbindung mit einem Schreibgerät. Die Ergebnisse werden benutzt, um die Abhängigkeit der Globalstrahlung von Sonnenhöhe, Sonnenscheindauer und Bewölkungsmenge zu bestimmen. Es wird geprüft, wie weit die von anderen Autoren entwickelten Formeln zur Berechnung der Globalstrahlung durch das Wahnsdorfer Zahlenmaterial bestätigt werden, und es werden neue Formeln entwickelt, um den Einfluß der Bewölkungsmenge und der Sonnenscheindauer genauer als bisher zu erfassen.

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Summary The records of the global radiation of sun and sky for the eight years 1937 to 1941 and 1947 to 1949 have been studied at the Meteorological Observatory of Wahnsdorf. A solarimetric pile ofMoll-Gorczynski has served for measuring in combination with a recording instrument. The results are employed to determine the dependency of the global radiation on sun's altitude, duration of sunshine, and cloudiness. It is examined how far the formulae of other authors for the calculation of the global radiation are confirmed by the records gained at Wahnsdorf; new formulae are developed, in order to embrace henceforth more accurately the influence of cloudiness and duration of sunshine.

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Résumé On étudie huit ans d'enregistrements du rayonnement global réalisés à l'Observatoire météorologique de Wahnsdorf (1937 à 1941 et 1947 à 1949). L'instrument était une pile solarimétrique deMoll-Gorczynski reliée à un enregistreur. Ces mesures servent à établir la dépendance du rayonnement global vis à vis de la hauteur solaire, l'insolation et la nébulosité. On examine dans quelle mesure les formules d'autres auteurs pour le calcul du rayonnement global sont vérifiées par les observations de Wahnsdorf; on établit einfin de nouvelles formules permettant de mieux tenir compte de l'influence de la nébulosité et de l'insolation.

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Mit 3 Textabbildungen.     

The seasonal cycle of the global zonally averaged energy balance

Summary The annual and seasonal cycle of the global zonally averaged storage and transport of moist static energy (MSE), the surface eddy flux of MSE, and the radiation budget at the top of the atmosphere (TOA) and surface are investigated in this paper. We use the GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) zonal mean data to compute the storage rate, divergence, and poleward flux of MSE. Surface eddy fluxes are determined based on an empirical formula developed from available climatological data. Radiative fluxes at the TOA and surface are computed from a radiation model. A number of significant features are illustrated by the present analysis in regard to the global annual and seasonal energy balance of the earth-atmosphere system. The storage/release rate of MSE is greater in spring and autumn than in summer and winter. The rate of poleward transport of MSE has a maximum at ~40°N and ~35°S with a value of ~3 × 10¹⁵ W. In terms of the radiation budget, the persistent ITCZ minimum and subtropical maxima of the IR flux distribution are reproduced well in the radiation parameterization program. The incoming solar flux maximum shifts from ~20°N in spring to ~40°N in summer due to the poleward increase in the fraction of daytime. Finally, an examination of the global surface energy balance reveals that the surface net fluxes derived from parameterizations for eddy and radiative fluxes agree well with values derived from observations. This agreement appears to imply that on the global mean, the physical parameterizations used in the present study are reliable in modeling the seasonal surface flux components.

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Zusammenfassung Der jährliche und jahreszeitliche Gang der globalen Zonenmittel der Speicherung und des Transports von latenter Energie (MSE), des Oberflächen-Eddy-Flusses der MSE und des Einstrahlungsbudgets an der Atmosphärengrenze (TOA) als auch auf der Erdoberfläche werden untersucht.Wir verwenden die GFDL Zonenmitteldaten, um die Ladung, Divergenz und den polgerichteten Fluß der MSE zu errechnen. Die Oberflächen-Eddy-Flüsse werden aufgrund einer empirischen Formel bestimmt, die mittels verfügbarer klimatologischer Daten erstellt wurde. Strahlungsflüsse auf der Oberfläche und der Atmosphärengrenze werden mittels eines Einstrahlungsmodells errechnet. Eine Reihe signifikanter Erscheinungen werden in der vorliegenden Analyse dargestellt mit Hinblick auf das globale jährliche und jahreszeitliche Energiegleichgewicht des Erde-Atmosphäre-Systems. Die Ladungs- und Entladungsrate des MSE ist im Frühjahr und Herbst größer als im Sommer und Winter. Die Spitzen des polgerichteten Transports der MSE liegen bei 40° N und 35° S mit einem Wert von ca. 3 × 10¹⁵ W. In bezug auf das Einstrahlungsbudget werden die persistenten ITKZ-Minima und die subtropischen Maxima der IR-Flußverteilung gut von dem Einstrahlungsparameterisierungsprogramm dargestellt. Die Sonneneinstrahlungsflußspitzen verschieben sich von 20° N im Frühjahr nach 40° im Sommer aufgrund der gegen den Pol hin zunehmenden Tageslänge. Zuletzt zeigen die Untersuchungen des globalen Oberflächenenergiegleichgewichts auf, daß die Oberflächennettoflüsse, abgeleitet von der Parameterisierung für Eddy- und Einstrahlungsflüsse, mit den beobachteten Werten gut übereinstimmen. Diese Übereinstimmung impliziert offensichtlich, daß im globalen Durchschnitt die physikalische Parametrisierung, die in dieser Studie angewendet wurde, verläßliche Modelle der jahreszeitlichen Oberflächenflußkomponenten liefern kann.

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With 8 Figures     

On the predictability of low-level flow during ALPEX

Summary The growth of error energy from initially uncertain states is a characteristic of global forecast models that is absent or markedly diminished in limited area forecasts. The enhanced regional predictability is presently studied with a limited area boundary layer model applied to a European region centered on the Alps. The results are remarkably insensitive to initial data, and a qualitative explanation of this is sought in terms of Thompson's (1957) and Lorenz's (1969) predictability analysis. It appears that the high predictability of regional models is an artifact of the overwhelming role that the prespecification of external boundaries plays in this problem. In cases that Dirichlet boundary conditions are imposed at the perimeter of the limited forecast region, the larger scale flow components, including most of the advecting flow are determined completely independently of internal dynamics and vorticity fluctuations, a condition that does not promote uncertainty growth.The simplest relaxation of this constraint is accomplished by imposing Neumann boundary conditions with zero gradient of forecast variables at the outer boundary. In this case the boundary values depend completely upon the interior forecast, and there is no theoretical reason to expect that error growth should be limited. Nevertheless, present results show that the only significant forecast errors associated with initial uncertainties in these cases are trapped near external boundaries. An explanation of this phenomenon and its generality is discussed. Our forecast results and analysis of error spread from boundaries suggest that topography may enhance local predictability.Although the predictability of a regional boundary layer model is high with respect to initial errors of even rather large magnitude, the same is not true with respect to large uncertainties in the representation of topography and surface, radiative and dissipative effects. Substantial variations of the parameterization of these processes through changes of the model equations produce boundary layer solution divergence with doubling time scales as short as one day. The uncertainty growth associated with smaller (and more realistic) perturbations of these processes remains to be studied.

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Über die Voraussagbarkeit von bodennahen Strömungen während ALPEX

Zusammenfassung Das Anwachsen der Fehler auf Grund anfänglich unsicherer Zustände ist ein Charakteristikum globaler Vorhersagemodelle. Diese Beschränkung ist nicht vorhanden oder stark vermindert in Vorhersagen für begrenzte Gebiete. Die verbesserte regionale Vorhersagbarkeit wird gegenwärtig an einem Grenzschichtmodell untersucht, welches auf einen Teil Europas mit den Alpen im Zentrum angewandt wird. Die Ergebnisse sind auffallend im empfindlich gegenüber den Anfangsdaten. Eine qualitative Erklärung dafür kann anhand der Vorhersagbarkeitsanalyse von Thompson (1957) und Lorenz (1969) durchgeführt werden. Die hohe Vorhersagbarkeit regionaler Modelle erscheint als Ergebnis der überwältigenden Rolle, die die Vorgabe der äußeren Ränder in diesem Problem spielt. In Fällen, wo Dirichlet-Randbedingungen an der Peripherie des begrenzten Vorhersagegebietes aufgezwungen werden, erfolgt die Bestimmung der großräumigen Strömungskomponenten inklusive des größten Teils der advektierenden Strömung, unabhängig von der internen Dynamik und den Wirbelfluktuationen. Diese Bedingung fördert das Anwachsen von Unsicherheiten nicht.Die einfachste Lockerung dieser Beschränkung wird durch Einführung von Neumann-Randbedingungen mit der Vorhersagevariablen ohne Gradienten an den äußeren Rändern erreicht. In diesem Fall hängen die Randwerte vollständig von der Vorhersage im Inneren ab und es besteht kein theoretischer Grund, eine Beschränkung des Fehlerwachstums zu erwarten. Dennoch zeigen die gegenwärtigen Ergebnisse, daß die einzigen wesentlichen Vorhersagefehler in Zusammenhang mit Anfangsunsicherheiten in diesen Fällen auf den Randbereich beschränkt sind. Eine Erklärung dieses Phänomens und seine Allgemeingültigkeit wird diskutiert. Unsere Vorhersageergebnisse und die Analyse der Fehlerausbreitung von den Rändern aus legt nahe, daß die topographie die lokale Vorhersagbarkeit verbessern kann.Obwohl die Vorhersagbarkeit eines regionalen Grenzschichtmodells in bezug auf die verhältnismäßig großen Anfangsfehler hoch ist, ist dies nicht so in bezug auf die großen Unsicherheiten in der Wiedergabe der Topographie und der Oberfläche sowie Strahlungs- und dissipativer Effekte. Wesentliche Variationen der Parametrisierung dieser Prozesse durch Änderungen der Modellgleichungen erzeugen Divergenzen in den Grenzschichtlösungen, die sich schon in einem Tag verdoppeln. Das Wachstum der Unsicherheit verbunden mit kleineren (und realistischeren) Störungen dieser Prozesse bleibt noch zu untersuchen.

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With 14 Figures     

On the transposition of short duration rainfall intensity data in mountainous regions

Summary Maximum rainfall amounts for various durations at low level and high level stations in an area exposed to the same general moisture inflow are compared. It is found that ratios between low level and high level values increase with durations. These ratios are used to obtain frequency analyses of maximum short duration rainfall for high level stations with a relatively short record from available long station records at the lower elevations.

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Zusammenfassung Es werden die maximalen Niederschlagsmengen verschiedener Dauer an Stationen der Niederung und an Höhenstationen, die der gleichen allgemeinen Feuchtezufuhr ausgesetzt sind, miteinander verglichen. Dabei wird festgestellt, daß die Quotienten der Werte beider Arten von Stationen mit der Dauer der Niederschläge zunehmen. Diese Beziehungen werden für eine Frequenzanalyse von Maximalwerten kurzdauernder Niederschläge für Höhenstationen mit relativ kurzen Beobachtungsreihen auf Grund von längeren Beobachtungsreihen von Stationen der Niederung ausgenutzt.

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Résumé On a comparé entre elles les quantités maximum de précipitations de différentes durées relevées à des stations de plaine et de montagne exposées à des afflux généraux d'humidité comparables entre eux. On a alors constaté que les quotients des chiffres relevés aux deux sortes de stations augmentait avec la durée des précipitations. On a alors utilisé cette relation dans l'analyse des fréquences de précipitations maximums de courte durée. On a également pu compléter des séries relativement courtes provenant de stations de montagne au moyen de plus longue séries provenant de stations de plaine.

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With 2 Figures     

Sensitivity analysis of the 1-D convective cloud model outputs on the dynamical parameters

Summary Forced 1-D time-dependent numerical model of Cb cloud is used to analyse the sensitivity of the model products on dynamical parameters. The model considers the processes of horizontal entrainment, forced lifting through the cloud base as well as the six forms of water substance: water vapour, cloud water, cloud ice, rain, snow and hail. Atmospheric soundings for deep storm situation are used as initial and evironmental conditions.The maxima model values of vertical velocity, cloud water, rain water and ice mixing ratios, temperature excess, cloud top height and radar reflectivity are under the strong influence of the parameters of entrainment, amplitude of initial vertical velocity and forced vertical velocity. The most visible influence is that of forced vertical velocity on the ice content.The model values agree well with observations in one case for selected dynamical conditions.

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Zusammenfassung Ein 1-D-zeitabhängiges numerisches Modell einer Cumulonimbuswolke wird für eine Sensitivitätsanalyse der Modellergebnisse nach dynamischen Parametern herangezogen. Im Modell werden Prozesse des horizontalen Entrainments und der erzwungenen Hebung durch die Wolkenbasis sowie Wasser in sechs Erscheinungsformen beachtet: Wasserdampf, Wolkenwasser, Wolkeneis, Regen, Schnee und Hagel. Atmosphärische Sondierungen von heftigen Sturmsituationen werden als Anfangs- und Randbedingungen verwendet.Die maximalen Modellwerte der Vertikalgeschwindigkeit, des Wolken- und Regenwassers und des Eismischungsverhältnisses, des Temperaturüberschusses, der Höhe der Wolkenobergrenze und der Radarreflektivität werden stark von den Entrainmentparametern und der Amplitude der ursprünglichen wie der erzwungenen Vertikalgeschwindigkeit beeinflußt. Am sichtbarsten ist der Einfluß der erzwungenen Vertikalgeschwindigkeit auf den Eisgehalt.Die Modellwerte stimmen gut mit Beobachtungen für einen Fall mit ausgesuchten dynamischen Bedingungen überein.

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With 7 Figures     

Further results of the analysis of central England temperature data

Summary Central England temperature data for 1659–1986 are analysed using a new procedure for separating the trend from monthly mean temperatures. The method has been developed without any important assumption relating to the trend function. The monthly trends are illustrated. It is suggested that a general warming tendency underlies various cooling and warming periods. Several autoregressive-moving average (ARMA) processes have been fitted to the stationarized time series of which an ARMA (2, 1) process proved to be the most appropriate model. Calculations on the data after adjustment to remove non-linear trends show much lower autocorrelations of yearly and individual monthly mean temperatures than estimated before.

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Zusammenfassung In vorliegender Studie werden Temperaturdaten von Mittelengland des Zeitraums 1659 bis 1986 unter Zuhilfenahme eines neuen Verfahrens zur Trennung von Trend und Monatsmittel analysiert. Die Methode wurde ohne besondere Annahme für die Temperaturtrendfunktion entwickelt. Die Monatstrends werden illustriert. Daraus ergibt sich eine allgemeine Tendenz der Erwärmung, der Perioden der Abkühlung und der Erwärmung überlagert sind. Verschiedene Verfahren mit autoregressiven gleitenden Mitteln (ARMA) wurden an die stationären Zeitserien angepaßt, wobei sich ein bestimmter ARMA-Prozeß (2, 1) als besonders geeignet erwies. Nach einer Anpassung durch Entfernung der nichtlinearen Trends ergaben die Berechnungen weit niedrigere Autokorrelationen der jährlichen und monatlichen Temperaturmittelwerte als bislang angenommen.

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With 6 Figures     

Theoretical study of cross-valley wind circulation

Summary An analytical model is developed to investigate the interaction between the large scale prevailing air flow and the thermally induced slope wind circulation. The Boussinesq approximation is assumed. The lower order successive approximation solutions are obtained in spectral representation for both typical daytime and night time cases. The results have produced interesting circulation features often observed in mountainous terrain.

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Theoretische Untersuchung der ein Tal überquerenden Windzirkulation

Zusammenfassung Es wird ein analytisches Modell zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen einer großräu mig vorherrschenden ein Tal überführenden Luftströmung und der thermisch ausgelösten Hangwindzirkulation entwickelt. Dabei wird die Approximation nach Boussinesq angewendet. Für typische Verhältnisse bei Tag und bei Nacht werden Näherungslösungen niedrigerer Ordnung in spektraler Darstellung erhalten. Die Ergebnisse haben interessante Zirkulationsformen aufgezeigt, die oft im gebirgigen Gelände beobachtet werden.

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With 8 Figures     

Equatorial westerlies over the Eastern hemisphere

Summary On the basis of extensive data of observations obtained by 272 aerological stations of the tropical zone and of radiosonde observations made in 16 Soviet oceanic expeditions the peculiarities of the equatorial westerlies in the Eastern hemisphere and their relationships with the entire mechanism of tropical circulation have been investigated. New data have been obtained on the structure, meridional extension, vertical distribution and velocity of the equatorial westerlies over Africa, the Indian ocean and the western part of the Pacific ocean. The relationship of equatorial westerlies with easterlies of the upper troposphere and with westerlies of middle latitudes is shown. In this context some features of monsoon circulation over the Guinea gulf, South-Eastern Asia and Northern Australia are discussed.Regularities of the annual migration of equatorial westerlies have been followed, the yearround existence of persistent westerlies in the lower troposphere near the equator being revealed. In order to look into the genesis and mechanism of existence of equatorial westerlies, the peculiarities of the many years distribution of cloudiness in the intertropical convergence zone (ITCZ) are considered using weather-satellite pictures presented in the US-catalogues. The features of zonal circulation in tropics are compared with the field of cloudiness of the ITCZ.

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Die äquatorialen Westwinde über der östlichen Hemisphäre

Zusammenfassung Auf Grund von umfangreichen Beobachtungsdaten von 272 Stationen in der Tropenzone und von Radiosondenbeobachtungen auf 16 sowjetischen ozeanischen Expeditionen sind die Eigenheiten der äquatorialen Westwindzone in der östlichen Hemisphäre und ihre Beziehungen zum ganzen Mechanismus der tropischen Zirkulation untersucht worden. Es sind neue Angaben über die Struktur, die meridionale Erstreckung, die vertikale Verteilung und die Geschwindigkeit der äquatorialen Westwinde über Afrika, über dem Indischen Ozean und über dem westlichen Teil des Pazifischen Ozeans gewonnen worden. Es wird die Beziehung der äquatorialen Westwinde zu den östlichen Winden der oberen Troposphäre und zu den Westwinden der mittleren Breiten gezeigt.In diesem Zusammenhang werden einige charakteristische Merkmale der Monsunzirkulation über dem Golf von Guinea, über Südost-Asien und über dem nördlichen Australien besprochen. Regelmäßigkeiten der jährlichen Verlagerung der äquatorialen Westwindzone sind verfolgt worden und die ganzjährige Existenz einer beständigen Westwindzone in der unteren Troposphäre nahe dem Äquator ist nachgewiesen worden. Um einen Einblick in die Entstehung und in den Mechanismus der Existenz äquatorialer Westwinde zu bekommen, sind die Besonderheiten der mehrjährigen Bewölkungsverteilung in der intertropischen Konvergenzzone (ITCZ) auf Grund der in den US-Katalogen veröffentlichten Wettersatelliten-Bilder in Betracht gezogen worden. Die Besonderheiten der zonalen Zirkulation in den Tropen sind mit den Bewölkungsfeldern der ITCZ verglichen worden.

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With 4 Figures     

Heat budget of air passing through a hot tunnel in northeastern Japan

Summary A geothermal and meteorological observation was carried out inside a hot tunnel (named Torigoe tunnel) penetrating through a volcanic zone in northeastern Japan, just after it has been penetrated. Rock wall surface temperature, some thermal properties of rock samples, temperature profile in slender pits drilled into the rock body, temperature of water flowing on the floor and the meteorological elements of air passing through the tunnel are contained in the observation.Introducing the coefficient of heat transfer determined from the Reynolds analogy for turbulent forced convection in a circular tube, the heat budget of the air-tunnel system is investigated with those observed data. The results show that the net sensible heat of 58.61 kW is drawn out from the tunnel by air passing through it and seems to be overcompensated by the net heat supply of 67.21 kW from the rock wall to air, while for the net latent heat removal of 101.56 kW by air the apparent undercompensation of 80.01 kW is found from the water flowing on the floor. Consideration is carried out on such excess and deficiency of heat supplies.

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Zusammenfassung In einem heißen Tunnel (dem Torigoe-Tunnel), der durch vulkanisches Gebiet im nordöstlichen Japan verläuft, wurden unmittelbar nach Tunneldurchstoß geothermische und meteorologische Untersuchungen durchgeführt. Die Temperatur der Gesteinsoberfläche, spezifische thermische Eigenschaften der Gesteinsproben, das Temperaturprofil von dünnen Bohrkernen, als auch die Temperatur des Wassers am Tunnelgrund und meteorologische Daten der Durchzugsluft werden in dieser Untersuchung berücksichtigt.Durch Einführung des durch die Reynolds-Analogie determinierten Wärmeaustauschkoeffizienten für turbulente, erzwungene Konvektion in einer kreisförmigen Röhre wird der Wärmehaushalt der Luft im Tunnelsystem unter Heranziehung der angeführten Daten untersucht. Die Resultate zeigen, daß 58.61 kW fühlbare Wärme dem Tunnel durch die Luft entzogen werden, die jedoch durch eine Zufuhr von 67.21 kW von der Felswand an die Luft abgegebener fühlbarer Wärme überkompensiert zu werden scheint, während der dauernden latenten Wärmeabfuhr durch die Luft von 101.56 kW eine Unterkompensierung von 80.01 kW durch das am Tunnelgrund fließende Wasser gegenübersteht. Die Folgen dieses Überschusses bzw. Defizites werden genauer diskutiert.

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With 5 Figures     

Comparison of Penman and Thornthwaite methods of estimating potential evapotranspiration for Indian conditions

Summary Thornthwaite's (1948) empirical method of estimating potential evapotranspiration (PE) has been preferred by several scientists in India to Penman's (1948) theoretical combination approach, because of the former's simplicity. However, in view of the doubts expressed in various quarters regarding the applicability of Thornthwaite's method for monsoon climates, a comparison is made of the performance of these two methods over different parts of India, using about 26 years of data at 15 stations spread over the country. Various aspects of the manifestations and their differences are presented. It is found that Thornthwaite's method gives considerably higher estimates ofPE and shows lower inter-annual variability than Penman's method during the southwest monsoon season. A systematic annual variation of the difference between the two methods is also noticed which is found to be mainly due to the actual vapor pressure and sunshine duration included in Penman's method.

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Zusammenfassung Thornthwaites (1948) empirische Methode zur Bestimmung der potentiellen Evapotranspiration (PE) wurde auf Grund ihrer Einfachheit von vielen indischen Wissenschaftlern der theoretisch-empirischen von Penman (1948) vorgezogen. Da die Anwendbarkeit der Methode Thornthwaites für Monsunklimate von manchen Kreisen in Zweifel gezogen wird, wird hier ein Vergleich zwischen beiden Methoden mit Daten von etwa 26 Jahren von 15 Stationen, die über ganz Indien verteilt sind, gezogen. Es zeigt sich, daß Thornthwaites Methode während des Südwestmonsuns höhere Werte mit geringerer Schwankung zwischen den Jahren liefert als die Penmans. Ebenso wurde ein systematischer Unterschied in der jährlichen Variation zwischen beiden Methoden festgestellt, der sich vor allem auf den tatsächlichen Dampfdruck und die Sonnenscheindauer, die in Penmans Methode berücksichtigt werden, zurückführen läßt.

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With 4 Figures     

Principal component analysis of Western Mediterranean air temperature variations 1866–1985

Summary A study of Western Mediterranean temperature variations (annual and seasonal data) is presented covering a period of 120 years (1866–1985) and using the principal component analysis (PCA). The meteorological stations are splitted into two groups: Group A comprises northern stations, group B southern stations. The variations in group A-data indicate a decreasing temperature tendency from the year 1866 to the second decade of the 20th century; a temperature rise follows until the middle of the decade 1940–1950 and then temperatures, although remaining higher than the long-term mean value, show a marked decrease. The variations in group Bdata indicate a similar picture but with a time lag of 20 to 25 years. The temperature drop during the last 35 years (group A) is due to pronounced decrease in summer temperatures whereas the winter temperatures for the same period show a marked tendency to increase.

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Zusammenfassung Es wird eine Untersuchung der Temperaturvariationen (Jahres-und jahreszeitliche Daten) des westlichen Mittelmeergebietes vorgestellt, die einen Zeitraum von 120 Jahren (1866–1985) überdeckt und mit Hilfe der Hauptkomponentenanalyse (principal component analysis, PCA) durchgeführt wurde. Dazu wurden die meteorologischen Stationen in zwei Gruppen aufgeteilt: Die Gruppe A umfaßt die nördlichen, die Gruppe B die südlichen Stationen. Die Variationen der Gruppe A weisen einen abnehmenden Temperaturtrend vom Jahr 1866 bis zur zweiten Dekade des 20. Jahrhunderts auf; darauf folgt ein Temperaturanstieg bis zur Mitte der Dekade 1940–1950, bevor wieder ein deutlicher Temperaturabfall einsetzt, der jedoch den langfristigen Mittelwert nicht unterschreitet. Die Variationen der Gruppe B zeigen ein ähnliches Bild, jedoch mit einer Zeitverschiebung von 20 bis 25 Jahren. Der Temperaturabfall der letzten 35 Jahre (Gruppe A) wird auf einen ausgeprägten Rückgang der Sommertemperaturen zurückgeführt, während die Wintertemperaturen in der gleichen Zeitspanne eine gut erkennbare Anstiegstendenz aufweisen.

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With 6 Figures     

A further note on extreme monsoonal rainfall deficits in India

Summary In a previous paper, maps were provided of the extreme monsoonal rainfall deficits likely to occur somewhere within individual Standard Meteorological Sub-Divisions in India. The present paper extends this study to similar evaluations for areas of radius 150 km around each of the 306 stations used in the previous study. Maps are presented of percentage rainfall deficits (or percentage of average values) with return periods of 2, 5, 10 and 50 years, and of the spatial pattern of return periods for deficits of 40%, 50%, 60% and 70% below the average. In addition, there are graphs for 25 stations displaying the relationships between deficit intensity and return period.

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Zusammenfassung In einer vorhergehenden Arbeit wurden Karten über extreme Monsonregendefizite vorgelegt, wie sie wahrscheinlich innerhalb der einzelnen meteorologischen Untereinheiten Indiens vorkommen. Diese Arbeit präzisiert diese Studien auf Gebiete im Umkreis von 150 km jeder der 306 schon früher verwendeten Meßstationen. Hierbei werden Karten vorgelegt, die sowohl Prozentsätze der Regendefizite (bzw. der Durchschnittswerte) für Wiederholungszeiten von 2, 5, 10 und 50 Jahren als auch räumliche Muster der Wiederholungszeiten für Defizite von 40, 50, 60 und 70% unter dem Durchschnittswert angeben. Dem sind Grafiken von 25 Stationen beigefügt, die die Zusammenhänge von Defizitintensität und Wiederholungszeit zeigen.

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With 4 Figures