Low level wind shear and baroclinic growth of monsoon depression scale waves

Summary A quasi-geostrophic, linear stability analysis was carried out to find the effect of low level wind shear on the baroclinic growth of monsoon depression scale waves. The low level wind shear of the mean monsoon flow is altered by varying the surface wind, the position and the magnitude of the westerly maximum. The growth rate and phase velocity of the short unstable waves for all the cases of wind profiles are obtained. It is noticed that the growth rate and phase velocity of the depression scale waves (L2000 to 2500 km) are not influenced by small variations in the position or magnitude of the westerly maximum. But the growth rate of depression scale waves does depend on the average wind shear between 850–500 mb region.

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Zusammenfassung Die Scherung des Windes in den unteren Schichten und das barokline Wachstum von kurzen Wellen der MonsundepressionEs wurde eine quasigeostrophische, lineare Stabilitäts-analyse durchgeführt, um die Auswirkung der Windscherung in den unteren Luftschichten auf das barokline Wachstum von kurzen Wellen der Monsundepression zu studieren. Die Windscherung der mittleren Monsunströmung wird durch wechselnden Wind am Boden sowie die Lage und die Stärke des Westwindmaximums verändert. Für alle Fälle von Windprofilen wurde die Wachstumsrate und die Phasengeschwindigkeit der kurzen labilen Wellen (L2000 bis 2500 km) bestimmt. Man erkennt, daß beide von kleineren Änderungen in Lage und Stärke des Westwindmaximums nicht beeinflußt werden. Dagegen hängt die Wachstumsrate der kurzen Wellen der Monsundepression wohl von der mittleren Windscherung im Niveau zwischen 850 und 500 mb ab.

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With 5 Figures     

Subsynoptic vertical heat fluxes from high-resolution synoptic budgets

Summary A recently designed diagnostic model for synoptic heat budgets is reviewed and is applied to selected ALPEX-SOP dates. The model uses the conservation equations for moisture, (sensible) heat and mass. All synoptically observable terms (including moisture and heat tendencies and surface rain) are specified from objective analyses. Quasi-observable terms (including , radiation, surface evaporation and surface heat flux) are also considered synoptic and are specified close to observations. The non-observable terms: rain, moisture and heat fluxes in the free atmosphere are considered subsynoptic; they are determined as residuals. The model includes a submodel for the errors, a closure assumption which couples the vertical moisture and heat fluxes and a variational 3D-mass flux modification. This is the minimum parameterization level possible with these data.Results over the ALPEX-domain are shown for 5 dates from 4–6 March 1982. Each budget is a 24 h-average, each diagnostic box has a horizontal/vertical resolution of 100 km/100 hPa. The presentation focusses upon the three vertical heat fluxes. The model separates signal (=subsynoptic fluxes, 0–600 W m^–2) from error (0–60 W m^–2), the fields are coherent both in space and time, and the different stages of the synoptic development are reproduced by the subsynoptic fields. While the rain is downward and the moisture flux upward everywhere, the heat flux is upward in the trough, weak in the ridge and downward ahead of the next trough. The rain flux vector is usually divergent but can occasionally be convergent in lower levels which indicates reevaporation. The great detail in the fields of rain, moisture and heat flux proves that diagnostic models of this kind are potentially useful for further synoptic research.

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Subsynoptische vertikale Wärmeflüsse aus hochauflösenden synoptischen Haushalten

Zusammenfassung Ein kürzlich entwickeltes diagnotisches Modell für synoptische Wärmehaushalte wird dargestellt und auf ausgewählte ALPEX-SOP-Termine angewandt. Das Modell verwendet die Erhaltungsgleichungen für Feuchte, (fühlbare) Wärme und Masse. Alle synoptisch beobachtbaren Glieder (einschließlich Feuchte- und Wärmetendenz sowie Bodenniederschlag) werden aus objektiven Analysen spezifiziert. Quasi-beobachtbare Glieder (einschließlich , Strahlung, Bodenverdunstung und Bodenwärmefluß) werden ebenfalls als synoptisch angesehen und beobachtungsnahe spezifiziert. Die nicht-beobachtbaren Glieder: Regen, Feuchtefluß und Wärmefluß in der freien Atmosphäre werden als subsynoptisch angesehen und als Residuum bestimmt. Das Modell enthält ein Untermodell für die Fehler, eine Schließungsannahme, welche den vertikalen Feuchte- und Wärmefluß koppelt, sowie eine, auf dem Variationsprinzip beruhende, Modifikation des 3D-Massenflusses. Dies ist der minimale Parametrisierungsaufwand, der mit den vorliegenden Daten möglich ist.Ergebnisse über dem ALPEX-Gebiet werden gezeigt für 5 Termine vom 4.–6. März 1982. Jeder Haushalt ist ein 24 h-Mittel, jede Diagnosebox hat eine horizontale/vertikale Auflösung von 100 km/100 hPa. Die Darstellung konzentriert sich auf die drei vertikalen Wärmeflüsse. Das Modell trennt Signal (=subsynoptische Flüsse, 0–600 W m^–2) und Fehler (0–60 W m^–2), die Felder sind räumlich und zeitlich kohärent, und die verschiedenen Stadien der synoptischen Entwicklung werden durch die subsynoptischen Felder wiedergegeben. Während der Regen überall abwärts und der Feuchtefluß überall aufwärts gerichtet sind, ist der Wärmefluß aufwärts im Trog, praktisch Null im Rücken und abwärts vor dem nächsten Trog. Der Regenflußvektor ist gewöhnlich divergent, aber kann gelegentlich in unteren Schichten konvergent sein, was Wiederverdunstung anzeigt. Die vielen Einzelheiten der Felder von Regen, Feuchte- und Wärmefluß beweisen, daß diagnostische Modelle dieser Art von potentiellem Nutzen für die weitere synoptische Forschung sind.

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With 14 Figures     

Energy flux partitioning over the Amazon forest

The present study involved determination of the experimental energy receipt partitioning over the tropical Amazon forest. Diurnal variation of net radiation (Q ^*), sensible heat flux (Q _H) and latent heat flux (Q _E) is presented. The daytimeQ _E is in phase withQ ^* and it is always an important term in the energy balance. The daily averagedQ _E is 59 to 100% of the dailyQ ^* whereasQ _H is 5 to 28% at the Amazon forest site (2° 57 S; 59° 57 W) for the sample periods. The results present evidence thatQ _E over the Amazon forest is greater thanQ ^* in the afternoon hours. The role of sensible heat advection in maintaining largeQ _E over the forest surface is discussed. Hourly Bowen ratio () values for two campaigns of the Amazon forest micrometeorological experiment are presented. During daylight hours, the differences in are not significant, and exhibit a systematic pattern. The only time that the variation in Bowen ratio increased significantly was at sunrise and sunset when the thermal structure of the air was changing from a strong inversion to lapse and vice versa. The diurnal values changed from –3.50 to 0.85. The mean hourly calculated from values from 07.00 to 16.00 h, varied from 0.05 to 0.85.Diese Studie beschäftigt sich mit der Aufteilung der empfangenen Energie über dem tropischen Amazonasurwald. Es wird der Tagesgang der Strahlungsbilanz (Q ^*), des fühlbaren (Q _H) und des latenten Wärmestromes (Q _E) vorgestellt. Während der Tagesstunden istQ _E in Phase mitQ ^* und ist immer ein wichtiger Term der Energiebilanz. Das Tagesmittel vonQ _E beträgt 59 bis 100%,Q _H 5 bis 28% des täglichenQ ^* an den Meßtagen bei der Amazonasurwaldstation (2° 57 S; 59° 57 W). Die Ergebnisse legen nahe, daß in den NachmittagsstundenQ _E über dem Amazonasurwald größer ist alsQ ^*. Die Rolle der Advektion von fühlbarer Wärme zur Aufrechterhaltung des großenQ _E über der Waldoberfläche wird diskutiert. Für zwei Meßkampagnen wurden die stündlichen Bowenverhältnisse () vorgestellt. Während der Tagesstunden ergaben sich keine signifikanten Änderungen von, während bei Sonnenaufgang und -untergang, wenn der thermische Aufbau der Luft von einer starken Inversion zu neutral und umgekehrt wechselt, die Unterschiede deutlich anstiegen. Die Tageswerte von lagen zwischen –3.50 und 0.85. Die Stundenmittel von 7.00 bis 16.00 Uhr schwankten zwischen 0.05 und 0.85.

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With 3 Figures     

On the estimation of surface radiation using satellite data

Summary Model calculations are used to investigate the uncertainties in the surface radiative flux empirically derived from satellite radiation measurements and theoretically calculated from radiation models using satellite-inferred cloud parameters. The empirical approach depends upon how well the satellite-measured radiances (represented here by the top-of-the-atmosphere flux) correlate with the net flux at the surface. The model calculations show that while the TOA flux and the net surface flux are correlated with respect to changes in optical thickness, they are not correlated with respect to changes in cloud height and negatively correlated with respect to changes in water vapor content. It is also found that the solar zenith angle has a strong effect on these relationships. It is, therefore, important to correct for the effects of atmospheric water vapor content and the solar zenith angle in the empirical estimation of surface radiative flux.The theoretical approach depends upon the net effect of the uncertainty in satellite-inferred cloud parameters. In the solar spectral region, the effects of the uncertainty in satellite retrieval of could cover and optical thickness on the net downward surface flux are systematically in opposite directions, so that the combined effects is typically small (< 7 Wm^–2). In the thermal infrared region, an error of 7 Wm^–2 could be induced by an uncertainty of 100 mb in the cloud-base height or an uncertainty of 0.1 in the fractional cloud cover. As opposed to what is commonly perceived, the error in the surface flux is likely to be larger in the IR region than in the solar spectral region.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe von Modellberechnungen die Unsicherheiten in den durch Satellitenmessungen empirisch gewonnenen Strahlungsflüssen an der Oberfläche und jene, die bei der Benützung von Strahlungsmodellen, die auf mit Satelliten abgeleiteten Wolkenparametern beruhen, verglichen. Die Gültigkeit des empirischen Näherungsverfahren ist davon abhängig, wie sehr die vom Satelliten gemessene Strahlung (im weiteren als top-of-the-atmosphere flux — TOA — bezeichnet) mit dem Nettostrahlungsfluß an der Oberfläche korreliert. Die Modellberechnungen zeigen, daß TOA-Fluß und Nettostrahlungsfluß an der Oberfläche zwar in bezug auf Änderungen der optischen Dicke, nicht aber in bezug auf Änderungen der Wolkenhöhe korreliert sind, während sie in bezug auf Veränderungen des Wasserdampfgehalts negativ korreliert sind. Es zeigt sich weiters, daß der Zenithwinkel der Sonne einen wesentlichen Einfluß auf diese Zusammenhänge hat. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen des atmosphärischen Wasserdampfgehalts und des Sonnenzenithwinkels in den empirischen Berechnungen des Strahlungsflusses an der Oberfläche zu korrigieren.Der theroretische Ansatz ist abhängig vom Einfluß der Unsicherheiten der satellitenermittelten Wolkenparameter. Im solaren Spektralbereich wird der zur Oberfläche gerichtete Nettofluß durch die Unsicherheiten in der satellitenermittelten Wolkendecke und der optischen Dicke systematisch in entgegengesetzter Richtung beeinflußt, so daß der gemeinsame Effekt im allgemeinen gering bleibt (< 7 Wm^–2). Im thermischen Infrarotbereich kann ein Fehler von 7 Wm^–2 durch eine Unsicherheit von 100 mb in der Wolkenbasishöhe oder von 0.1 in der Bedeckung hervorgerufen werden. Im Gegensatz zur weitverbreiteten Ansicht ist also der Fehler bei Berechnungen des Flusses an der Oberfläche im thermischen Infrarotbereich aller Wahrscheinlichkeit nach größer als im solaren Spektrum.

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With 11 Figures     

A study of the daily and hourly change of sunshine duration values on Crete island

Summary In this paper the daily and hourly values of sunshine duration, as well as the spells of virtually sunless days (daily sunshine duration 3.0 hrs) in Crete island are examined for the decade 1971–1980, which has been chosen for homogeneity of the existing observations.We have found that the sunshine duration at meteorological stations on the south side of Crete island exceeds the sunshine duration at the meteorological stations located on the north side of the island, which is attributed to the combination of Crete's relief and the prevalence of the north winds. We have also found that the sunshine duration measured at the meteorological stations on the east side of the island during the cold period of the year (October-March) exceeds the sunshine measured at the meteorological stations on the west side. This excess is attributed to the influence of the moving cyclones of the Mediterranean Sea especially during this season.We also believe that the moving cyclones are responsible for the same picture which appears when we study the virtually sunless spells with 1, 2 or three consecutive days at all the examined meteorological stations, while virtually sunless spells with more than 3 days show a concentration on meteorological stations on the north side of the island which is caused by the ground relief and the north-blowing winds.Finally, we found that virtually sunless spells follow a modified G. Polya distribution which, using theX ²-test, gives a very good fit at the 95% confidence level.

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Zusammenfassung Es werden die tägliche und stündliche Sonnenscheindauer sowie Tage mit kurzer Besonnung (tägliche Sonnenscheindauer 3,0 Stunden) auf Kreta für die Dekade 1971–1980, die aufgrund der Homogenität der Beobachtungen ausgewählt wurde, untersucht.Die Sonnenscheindauer auf der Südseite der Insel übersteigt die auf der Nordseite, was auf das Relief Kretas und die vorherrschenden Nordwinde zurückgeführt wird. In der kalten Jahreszeit (Oktober bis März) übersteigt die Sonnenscheindauer im Osten die im Westen. Dieser Unterschied dürfte auf den zu dieser Zeit starken Einfluß der wandernden Zyklonen im Mittelmeer zurückzuführen sein.Es wird vermutet, daß das vermehrte Auftreten von ein bis drei aufeinanderfolgenden, praktisch sonnenfreien Tagen im Westen auf die gleiche Ursache zurückzuführen ist, während mehr als drei sonnenfreie Tage konzentriert im Norden auftreten, wohl wegen des Reliefs und des Nordwinds.Schließlich wird gezeigt, daß die praktisch sonnenfreien Tage einer modifzierten Polya-Verteilung folgen. EinX ²-Test ergibt eine gute Übereinstimmung mit einem 95% Konfidenzintervall.

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With 3 Figures     

Aerial observations of stratospheric descent in a Gulf of Genoa cyclone

Summary The structure of a cyclone in the Gulf of Genoa on April 24, 25, 1982 is examined using an enhanced rawinsonde network, data from four ALPEX research flights, and satellite ozone and water vapor observations. This particular cyclone had, as a precursor, a mesoscale upper level vortex which approached the Alps from the north at a rate of about 400 km/6 hours. This small cyclone had a roughly axisymmetric tropopause fold. Cold air below the cyclone prevented it from having a surface pressure signature. Upon encountering the Alps, the cold air appeared to be deflected, allowing the cyclone reaching the Gulf of Genoa to extend to the surface. Aircraft data at thep447 mb level reveal a small volume of stratospheric air slightly ahead of the vortex center. This air is marked by high ozone concentration, low water vapor mixing ratio, and high relative vorticity. The boundaries of this region are very well defined with a horizontal scale of about 20 km, but with some evidence of advection and mixing processes. Satellite derived maps of vertically integrated ozone (TOMS) agree with the aircraft data regarding the position of the ozone maximum. Satellite images in the water vapor band /6.7 m) also agree with the aircraft data, and provide some information on the time evolution of the stratospheric intrusion.

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Luftbeobachtungen einer stratosphärischen Senkung in einer Genuazyklone

Zusammenfassung Es wird die Struktur einer Zyklone im Golf von Genua vom 24. und 25. April 1982, unter Verwendung eines verdichteten Radiosondennetzes, Daten von vier ALPEX-Forschungsflügen und Satellitenbeobachtungen von Ozon und Wasserdampf untersucht. Diese spezielle Zyklone hatte als Vorboten einen mesoskaligen Wirbel in der Höhe, der die Alpen vom Norden mit einer Geschwindigkeit von ca. 400 km/6 Std. erreichte. Diese kleine Zyklone wies eine ungefähr achsensymmetrische Senkung der Tropopause auf. Kalte Luft unterhalb der Zyklone verhinderte Anzeichen im Bodendruck. Beim Auftreffen auf die Alpen wurde die kalte Luft anscheinend abgelenkt, so daß sich die Zyklone beim Erreichen des Golfs von Genua bis zum Boden ausdehnen konnte. Flugzeugdaten aus dem Niveau mitp447 mb lassen eine kleine Menge stratosphärischer Luft etwas oberhalb des Wirbelzentrums erkennen. Diese Luft ist gekennzeichnet durch hohe Ozonkonzentration, niedriges Mischungsverhältnis und hoher relativer Vorticity. Die Grenzen dieser Region sind mit einem horizontalen Umfang von etwa 20 km sehr gut definiert, aber es gibt einige Anzeichen von Advektion und Mischungsprozessen. Mit Hilfe des Satelliten konstruierte Karten von vertikal integriertem Ozon (TOMS) stimmen mit den Flugzeugdaten über die Position des Ozonmaximums überein. Ebenso stimmen Satellitenbilder im Wasserdampfband (6.7 m) mit den Flugzeugdaten überein und liefern Informationen über den zeitlichen Ablauf der stratosphärischen Eindringung.

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With 19 Figures     

Untersuchungen der Extinktionseigenschaften des Gletschereises und Schnees

Zusammenfassung Mit Hilfe von Mikroempfängern wurde das Extinktionsvermögen von oberflächennahen Eisschichten der Gletscher und von verschiedenen Schneesorten im kurzwelligen Spektralbereich untersucht und der Extinktionskoeffizient als Funktion der Tiefe (bis 50 cm) und der Wellenlänge bestimmt. Die räumliche Verteilung der Streustrahlung wurde mit Richtempfängern in drei Filterbereichen (650 m, 825 m, 950 m) gemessen. Es wird gezeigt, daß der Extinktionskoeffizient in den oberflächennahen Eisschichten stark von der Meßrichtung abhängt und dadurch in der Oberschicht die räumliche Strahlungsverteilung mit der Tiefe wesentlich verformt wird. Nur Messungen der Strahlungsbilanz können daher über die absorbierte Strahlungsenergie, die in Wärme umgewandelt wird, Aufschluß geben. In tieferen Schichten (x>25 cm) wird der Extinktionskoeffizient von der Meßrichtung unabhängig. In diesem Bereich wird die Theorie vonR. V. Dunkle undJ. T. Gier angewendet und der Streu- und Absorptionskoeffizient berechnet. Im Schnee wird keine Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten von der Meßrichtung gefuden. Aus den Ergebnissen wurde die Porösität der Oberschicht berechnet und der Betrag der inneren Ablation angegeben. Zur Ausbildung der porösen Oberschicht werden im Extremfall etwa 200 cal/cm² verbraucht. Die Art der räumlichen Verteilung der Streustrahlung erlaubt eine neue Erklärung für den Tagesgang der Albedo von Eis.

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Summary Small sensing elements were used to measure radiation extinction in glacier ice and various types of snow. The extinction coefficient for short-wave radiation as a function of depth (down to 50 cm below the surface) and wavelength is given. The spacial distribution of scattered radiation was measured in three wavelengths (650, 825, and 950 m), by means of directional receivers. It is shown that, in the upper layers, the extinction coefficient strongly depends on the direction of the measurement. Therefore, the spacial distribution of radiation below the surface is deformed, Determination of the radiative energy absorbed by the ice and transformed into heat requires measurements of the radiation balance. At greater depths (>25 cm) the extinction coefficient becomes independent of the direction of measurement. For this range the theory ofR. V. Dunkle andJ. T. Gier was applied and the coefficients of scattering and absorption computed. Observations in snow rendered no dependency of the extinction coefficient on the direction of measurement. Using the present results the porosity of the upper ice layer was calculated and internal ablation determined. Under extreme circumstances, the formation of a porous surface layer consumes about 200 cal/cm². Considering the spacial distribution of scattered radiation a new explanation of the daily variation of albedo of ice is given.

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Résumé On détermine à l'aide de récepteurs de petites dimensions les propriétés de l'extinction (affaiblissement total) des couches de glace proches de la surface des glaciers et de diverses sortes de neige. On s'est attaché à l'étude des ondes courtes du spectre et à la recherche du coefficient d'extinction en fonction de la profondeur (jusqua'à 50 cm) et de la fréquence des ondes. La répartition du rayonnement diffus dans l'espace fut mesurée pour les domaines de 3 filtres (650 m, 825m et 950m). On démontre ensuite que le coefficient d'extinction dépend de la direction de mesure dans les couches superficielles de la glace et que la répartition spaciale du rayonnement est, de ce fait, passablement déformée en profondeur. Seules des mesures du bilan de radiation peuvent donc indiquer l'énergie absorbée qui est transformée en chaleur. Dès que la profondeur dépasse 25cm, le coefficient d'extinction est indépendant de la direction selon laquelle il est mesuré. On applique dans cette zone la théorie deR. V. Dunkle etJ. T. Gier et l'on peut calculer les coefficients d'absorption et de dispersion. Dans la neige par contre, on n'a pas trouvé de relation étroite entre le coefficient d'extinction et la direction de mesure. Partant de ces recherches, on a calculé la porosité des couches superficielles et la valeur de l'ablation interne. Il faut, dans les cas extrêmes, 200 cal/cm² pour former la couche poreuse superficielle. La manière dont le rayonnement diffus se répartit dans l'espace permet de formuler une nouvelle explication de la variation diurne de l'albédo de la glace.

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Mit 6 Textabbildungen     

Momentum and heat transfers in the surface layer over a frozen sea

Wind and temperature profiles from a 10-m mast were measured over the frozen Baltic Sea. The Monin-Obukhov similarity theory applies well to runs carefully selected according to stationarity criteria. This provides relatively low-scattered results with the roughness length z ₀ 0.04 cm, the drag coefficient C _D 1.5 × 10^-3 and the Stanton number C _H 1.00 × 10^-3 under near-neutral conditions. The roughness length, however, behaves in a peculiar way under intense stratification conditions. The reasons proposed for this could lead to an extension of the theory. The mechanisms for momentum and heat transfers are also examined, revealing that there are two different regimes, the smooth and the rough, for the wall friction but not for the heat transfer. Further, the scatter of the data for momentum and heat transfer under the aerodynamically rough regime can be explained by the distinction between the type of thermal stability conditions.     

Zur Struktur der Wolken II

Zusammenfassung Die bisherigen Untersuchungen auf Jungfraujoch wurden durch drei weitere Expeditionen ergänzt, die Messungen bei tieferen Temperaturen ergaben. Die Tropfenspektren sind breiter, die mittleren Tropfendurchmesser jedoch zeigen einen größeren Anteil schmaler Spektren, d. h. die großen Tropfen treten nur vereinzelt auf und bestehen meist aus geschmolzenen Kristallen. Die Tropfenzahlen je cm³ haben ihre größte Häufigkeit bei 100, der Wassergehalt liegt bevorzugt zwischen 0 und 0,1 g/m³. das Maximum bei 1,2g/m³.Aus der Breite der Tropfenspektren auf Jungfraujoch, der dabei herrschenden Temperatur und dem Niederschlag im Tal ergeben sich folgende allgemeine Resultate: Wolken mit Niederschlag im Tal bestehen im Bereich negativer Temperaturen aus Tropfen und Kristallen. Zwischen –2° und –10°C sind die mittleren Tropfendurchmesser groß und die Spektren breit, zwischen –14° und –22°C klein und schmal. Die Niederschlagsmengen im Tal sind bei großflächigem Regen weitgehend unabhängig davon, ob der Niederschlag als Regen oder Schnee fällt. Daraus folgt ein Aufbau der Wolke, der unabhängig von der Lage der Null-Grad-Grenze ist. Bei ergiebigen Niederschlägen am Boden vermindert sich auf Jungfraujoch die Tropfenzahl um eine Zehnerpotenz.Die Niederschlagstheorie vonBergeron muß in einigen Punkten ergänzt werden. Das reine Kristallwachstum reicht nicht aus, um ergiebigen Niederschlag zu erzeugen. Erst die Anlagerung von Tropfen auf dem Fallweg in der Wolke (die Vergraupelung) führt zu Größen der Regentropfen, wie sie am Boden gemessen werden. Nicht erfaßbar sind dabei die großtropfigen Schauer und die Regen aus Wolken im positiven Temperaturbereich.

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Summary Our former investigations on Jungfraujoch have been completed by three further expeditions with measurements at lower temperatures. The drop spectra are broader, the medium drop diameters however yield a larger share of small spectra, i. e. large drops occur only sporadically and consist mainly in melted crystals. The number of drops per cm³ have their maximum frequency at 100, the water content lies preferably between 0 and 0.1 g/m³, its maximum at 1.2 g/m³.From the breadth of drop spectra on Jungfraujoch and from temperature and precipitation in the valley the following general results can be deduced: Clouds with precipitations in the valley consist in the region of negative temperatures of drops and crystals. Between –2° and –10°C medium drop diameters are large and the spectra broad, between –14° and –22°C small and narrow. The quantity of precipitation in the valley is with largescale rainfall largely independent of the kind of precipitation (rain or snow); thus the cloud-structure is independent of the position of the zero degree limit. For rich precipitations at the ground the number of drops on Jungfraujoch is reduced by a power of ten.The precipitation theory ofBergeron is to be completed in some points. Crystal growth in itself is not sufficient to produce extensive precipitations. Only the coalescence of drops on their way in the cloud under production of soft hail leads to the size of rain drops measured at the ground. Largedrop showers and rain from clouds with positive temperatures cannot be covered by this explanation.

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Résumé Les recherches effectuées antérieurement au Jungfraujoch ont été complétées par trois expéditions qui ont procédé à des mesures par de basses températures. Les spectres des gouttes contenues dans un nuage y établis sont plus larges. On y trouve pourtant une plus grande proportion de spectres étroits dans les diamètres de gouttes moyennes, c'est à dire que les grosses gouttes ne sont que des phénomènes isolés et sont en général faites de cristaux fondus. Le nombre de gouttes par cm³ se trouve le plus souvent au vosinage de 100, la contenance en eau du nuage est comprise entre 0 et 0,1 g/m³ et son maximum se situe à 1,2 g/m³.De la largeur du spectre des gouttes au Jungfraujoch, de la température qui y règne et des précipitations recueillies dans la vallée, on peut tirer les conclusions générales suivantes: Les nuages provoquent des précipitations dans la vallée se composent, par températures négatives, de gouttes et de cristaux. Entre –2° et –10°C, les diamètres moyens sont grands et les spectres étalés. Entre –14° et –22°C, les diamètres moyens sont plus petits et les spectres étroits. Les quantités de précipitations en grande étendue recueillies en plaine sont généralement indépendantes du fait qu'elles tombent sous forme de pluie ou de neige. Il s'ensuit une structure nuageuse indépendante de l'altitude de l'isotherme de zéro degré. Si les précipitations sont abondantes au sol, le nombre de gouttes diminue d'une puissance de dix au Jungfraujoch.Il faut compléter sur certains points la théorie des précipitations deBergeron. Le seul grossissement des cristaux ne peut expliquer d'abondantes précipitations. Ce n'est que la réunion de gouttes, lors de leur chute dans le nuage (formation de grésil) qui provoque de grosses gouttes telles qu'on les rencontre au sol. On ne peut pourtant pas expliquer par là ni les averses présentant de très grosses gouttes, ni les précipitations issues de nuages situés dans des zones à températures positives.

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Mit 2 Textabbildungen     

New results regarding the influence of solar activity on the stratospheric-tropospheric exchange

Summary The dependence of stratospheric intrusions on solar events is analyzed on the basis of 8-years' recordings of the concentration of stratospheric radionuclides and the ozone at 3 km altitude, as well as of the atmospheric profile of the ozone concentration and the total ozone.A significant, even though weak influence of solar magnetic sector structure boundary passages of type-/+ can be identified, a seasonal influence, however, is also observed. The strong 50 to 80% increase in the frequency of stratospheric intrusions after solarH -flares is significant and completely independent of the phase of the solar cycle and season. The total atmospheric ozone shows also a correlation with solar flares: A well defined maximum on the day preceding the flare. The neutron density clearly shows the Forbush decrease on theH -key day. Using key days with Forbush minimum for the superposed epoch analysis reveals a significant maximum of the Be 7-concentration on the day before the flare (rise by about 45 to 60%).Notable is the following sequence: Approximately 3 days before the solar flare the neutron density begins to decrease, 1 to 2 days before the flare the total atmospheric ozone maximizes, and 2 to 3 days after the flare one finds the maximum of the Be 7 in the troposphere as a consequence of the stratospheric intrusion.Around days with maximum Be 7-concentration the reliability of weather forecasts is clearly reduced — a fact, which at this point is obviously indicative of an acute activation of a labile atmospheric condition.We selected some characteristic individual cases to demonstrate by means of tables the time lapse of typical solar atmospheric and geophysical variables associated with solar flares. The attendant structures of the vertical ozone profile are discussed.Some preliminary reflections on a physical link are set forth.

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Neue Ergebnisse über den Einfluß der Sonnenaktivität auf den stratosphärisch-troposphärischen Austausch

Zusammenfassung Anhand 8jähriger Registrierungen der Konzentration stratosphärischer Radionuklide und des Ozon in 3 km Höhe sowie des atmosphärischen Profils der Ozon-Konzentration und des Gesamt-Ozon wird die Abhängigkeit stratosphärischer Lufteinbrüche in die Troposphäre von solaren Ereignissen analysiert.Ein signifikanter, wenn auch schwacher Einfluß von Sektordurchgängen des interplanetarischen Magnetfeldes beim Polaritätswechsel vom Typ-/+ läßt sich nachweisen, jedoch geht ein jahreszeitlicher Einfluß mit ein.Signifikant und völlig unabhängig von der Phase des solaren Zyklus und der Jahreszeit ist die starke Zunahme der Häufigkeit bzw. der Stärke von stratosphärischen Lufteinbrüchen 2 bis 3 Tage nachH -Eruptionen (Zunahme um 50 bis 80%). Das atmosphärische Gesamt-Ozon zeigt ebenfalls eine Korrelation mitH -Eruptionen: Ein gut ausgeprägtes Maximum am Tag vor der Eruption wird festgestellt. Die Neutronendichte zeigt amH -Stichtag deutlich den Forbush-Effekt. Verwendet man Stichtage mit einem Forbush-Effekt für die Überlagerungs-Analyse, so findet man am Tage vor dem Stichtag ein signifikantes Maximum der Be 7-Konzentration (Anstieg um 45–60%). Auffallend ist die folgende Zeitfolge: Etwa 3 Tage vor derH -Eruption beginnt die Neutronendichte abzusinken, 1 bis 2 Tage vor der Eruption erreicht das atmosphärische Gesamt-Ozon das Maximum, 2 bis 3 Tage nach derH -Eruption findet man das Maximum des Be 7 in der Troposphäre als Folge der stratosphärischen Lufteinbrüche.Um Tage mit maximaler Be 7-Konzentration ist die Treffsicherheit von Wetterprognosen eindeutig reduziert. Man hat es also zu diesem Zeitpunkt offensichtlich mit der akuten Aktivierung eines labilen atmosphärischen Zustandes zu tun.Anhand von Tabellen wird der zeitliche Ablauf von charakteristischen solaren atmosphärischen und geophysikalischen Größen im Zusammenhang mit solaren Ereignissen für einige charakteristische Einzelfälle dargelegt. Die zugehörigen Strukturen des vertikalen Ozon-Profiles werden besprochen.Einige vorläufige Gedanken über einen Kausalzusammenhang werden dargelegt.

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With 12 Figures     

Thermal comfort of man in different urban environments

Summary On July 29, 1985, a hot summer day, biometeorological measurements were performed simultaneously in three different urban structures within the city of Munich and in the trunk space of a nearby tall spruce forest. Based on the results of these experiments the following thermophysiologically relevant biometeorological indices were calculated: Predicted mean vote, skin wettedness and physiologically equivalent temperature. These three indices are derived from different models for the human energy balance. They allow the assessment of the thermal components of the microclimates at the selected sites with regard to application in urban planning. The results quantitatively show the great heat stress in the urban structure street canyon, exposed to south, whereas in the trunk space of the tall spruce forest there is nearly an optimal climate even on hot summer days. Between these extremes the results for street canyon, exposed to north show a little higher heat load than for backyard with trees.

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Zusammenfassung An einem heißen Sommertag, dem 29. Juli 1985, wurden in drei Stadtstrukturen in München und im Stammraum eines nahegelegenen Fichtenhochwaldes zeitgleich biometeorologische Messungen durchgeführt. Mit den Meßergebnissen wurden folgende thermophysiologisch relevante biometeorologische Indizes berechnet: Predicted mean vote, Hautbenetzungsgrad und physiologisch äquivalente Temperatur. Diese drei Indizes beruhen auf verschiedenen Modellen zur menschlichen Energiebilanz. Mit den drei Indizes wurden die thermischen Komponenten der Mikroklimate an den ausgewählten Meßplätzen im Hinblick auf Stadtplanungsaufgaben bewertet. Die Ergebnisse zeigen quantitativ die relativ große Hitzebelastung bei der Stadtstruktur Straßenschlucht, nach Süd exponiert, während im Stammraum des Fichtenhochwaldes selbst an heißen Sommertagen nahezu optimale Bedingungen herrschen. Zwischen diesen Extremen liegen die Ergebnisse für die anderen Meßplätze, wobei für Straßenschlucht, nach Nord exponiert die Wärmebelastung etwas höher als für Innenhof mit Bäumen ist.

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With 6 Figures     

Tidal currents off the antarctic ice barrier,Queen Maud Land

Observations of tidal currents in lat. 71° 01 S, long. 10° 55 W indicate that a semi-diurnal tidal wave progresses towards the WSW, that is, parallel to the main direction of the barrier. ForM ₂ the cotidal hour appears to be about 7^h, in good agreement with the value 6.7^h, that is derived from observations of the atmospheric pressure. Furthermore, the current measurements indicate that the ratio(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) is large, perhaps as large as 2.5.

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Zusammenfassung Beobachtungen der Gezeitenströmungen in 71° 01 S und 10° 55 W lassen erkennen, daß eine halbtägige Gezeitenwelle gegen WSW, also parallel zur Hauptrichtung der Eisbarriere, wandert. FürM ₂ scheint das Flutstundenintervall etwa 7 Stunden zu betragen und damit gut zu dem Wert von 6,7 Stunden zu stimmen, der aus Beobachtungen des Luftdrucks abgeleitet wird. Ferner lassen Strömungsmessungen erkennen, daß der Quotient(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) mit etwa 2,5 groß ist.

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Résumé Des observations des courants de marée, faites à 71° 01 S et 10° 55 W, montrent qu'une vague de marée semi-diurne progresse en direction WSW, ce qui est parallèle à la direction principale de la limite de la banquise. PourM ₂ l'heure cotidale paraît être de 7^h environ, ce qui correspond assez bien avec la valeur de 6.7^h déduite des observations de la pression atmosphérique. En outre les mesures du courant indiquent que le quotient(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) est assez grand et comporte environ 2.5.

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With 1 Figure.     

Marine climatology of the tropical Americas

Summary Surface circulation and climate in the sea areas surrounding the American Continents are discussed on the basis of ship observations for the period 1911–1970 compiled with a one degree latitude-longitude square spatial resolution. Charts depict sub-synoptic scale features in considerable detail, such as the wintertime intrusions of cold dry air from the Atlantic to the Pacific side of the Mexican-Central American land bridge at topographically favoured locations, manifesting themselves in plumes of high wind speed, anticyclonic vorticity, and low sea surface temperature far into the open Pacific. Double peaks in the rainy season are indicated for the Western Caribbean and the easternmost Pacific off the Central American coast, with the September/October maximum most dominant. Among the more significant large-scale features are the near-equatorial trough of low pressure, a kinematic axis, and zonally oriented bands of maximal cloudiness and precipitation frequency, with a seasonal migration of this ensemble from a most equatorward position in Northern winter farther northward during summer. The near-equatorial kinematic axis has the characteristics of a confluence zone over the Western Atlantic, whereas over the Eastern Pacific it is a discontinuity between the Southwesterly flow from the Southern hemisphere and the Northeast Trades. Most intense development is reached during Northern summer. The surface flow discontinuity is broadly embedded in the baric trough. The bands of maximal convergence, cloudiness and precipitation frequency stay well equatorward of the surface flow discontinuity in the Eastern Pacific throughout the year, whereas over the Western Atlantic they switch to the North of the kinematic axis during Northern winter.

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Maritime Klimatologie des tropischen Amerika

Zusammenfassung Klima und Luftzirkulation über den die amerikanischen Kontinente umgebenden Seegebieten werden aufgrund von in Eingradfeldern für den Zeitraum 1911–1970 ausgewerteten Schiffsbeobachtungen besprochen. Großräumige Karten sowie Diagramme und Tabellen des Jahresganges werden für Bodendruck, Wind, Divergenz, relative Wirbelgröße, Wasseroberflächentemperatur (SST), Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit dargeboten. Die Karten geben Einzelheiten im subsynoptischen Bereich wieder, wie etwa die winterlichen Kaltlufteinbrüche von der atlantischen zur pazifischen Seite der mexikanischmittelamerikanischen Landbrücke, die sich an orographisch begünstigten Stellen in Zungen von hoher Windgeschwindigkeit, antizyklonaler Wirbelgröße, und niederer SST bis weit in den offenen Pazifik hinein abzeichnen. Eine doppelgipflige Regenzeit ist für das westliche Karibische Meer und den östlichsten Pazifik längs der mittelamerikanischen Küste angezeigt, wobei das Maximum im September/Oktober bei weitem überwiegt.Zu den bezeichnendsten großräumigen Erscheinungen gehören eine Tiefdruckzone in der Nähe des Äquators, eine kinematische Achse, und zonal angeordnete Bänder von maximaler Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit; dieses System ist jahreszeitlichen Verlagerungen von einer äquatornächsten Lage im Nordwinter zu weiter nördlichen Breiten im Nordsommer unterworfen. Die kinematische Achse hat über dem westlichen Atlantik die Eigenheiten einer Konfluenzzone, während sie über dem östlichen Pazifik eine Diskontinuität zwischen der von der Südhemisphäre vordringenden Südwestströmung und dem Nordostpassat darstellt. Eine leichte Doppelwelle im Jahresgang ist nur in der Breitenlage der kinematischen Achse über dem Pazifik zu erkennen. Das System ist im Nordsommer am kräftigsten entwickelt. Die Diskontinuität der Bodenströmung ist in die Tiefdruckzone eingebettet. Die Bänder von maximaler Konvergenz, Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit bleiben im östlichen Pazifik ganzjährig erheblich äquatorwärts von der Strömungsdiskontinuität während sie über dem westlichen Atlantik im Nordwinter auf die Nordseite der kinematischen Achse überwechseln. Die für das vorliegende Projekt verfügbare räumliche Auflösung dürfte zum Verständnis der sogenannten Intertropischen Konvergenzzone wesentlich sein.

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With 15 Figures     

Planetary radiation budget over North Africa from satellite data

Summary The large desert regions over North Africa are of particular importance to our climate and are therefore modelled numerically as part of sensitivity studies. The result of these models needs verification, but diagnostic studies of atmospheric energetics also require accurate values of the radiation budget at the upper boundary of the climate system.The radiation anomaly above Northern Africa is now established from various satellite data. However, it is suspected that there are serious errors caused in particular by angular and temporal sampling. A sample of NIMBUS-7 ERB—measurements (16.–30. June 1979) was therefore reanalysed, including the missing diurnal cycle which was reconstructed from the corresponding METEOSAT measurements. These more complete data on diurnal cycles change the results on outgoing thermal fluxes and net radiation by up to almost 60 Wm^–2, thus changes of the sign of net radiation also occur over several regions.

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Zusammenfassung Die ausgedehnten Wüstengebiete in Nordafrika sind von großer Wichtigkeit für unser Klima und daher Gegenstand zahlreicher numerischer Empfindlichkeitsstudien. Entsprechende Modellergebnisse können mit Hilfe von Messungen der Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphäre verifiziert werden. Messungen dienen aber auch als Eingangsdaten für diagnostische Untersuchungen der Energietransporte in der Atmosphäre.Die Strahlungsanomalität über Nordafrika ist mittlerweile durch zahlreiche Satellitenmessungen bestätigt. Jedoch beinhalten ältere Studien z.T. Fehler auf Grund der Nichtberücksichtigung der speziellen Eigenschaften der Stichprobenentnahme durch das Satelliteninstrument. Aus diesem Grund wurde ein Datensatz des NIMBUS-7 ERB Experimentes (16.–30. Juni 1979) neu ausgewertet unter zusätzlicher Verwendung von METEOSAT-1-Messungen, um den Tagesgang der Strahlungsparameter berücksichtigen zu können. Diese zusätzlichen Daten bewirken Änderungen im kurz- und langwelligen Fluß sowie in dem daraus resultierenden Nettofluß von bis zu 60 Wm^–2, was für einige Gebiete eine Vorzeichenumkehr des Nettoflusses bedeutet.

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With 11 Figures     

Sampling of condensation nuclei by means of a mobile photo-electric counter

Summary A motor van was equipped with an improved photo-electric nuclei counter and samples of condensation nuclei were taken during travels in Ireland on 19 days. Nuclei measurements were made at 15 places in the Dublin area and at 19 stations during two traverses of Ireland and at the Atlantic Coast. The new model of the counter and its accessories are described in detail and a working drawing of the counter given in order to facilitate standardisation and to enable the users to apply the same calibration table which may be obtained on request from the School of Cosmic Physics. The mobile laboratory used in the nuclei survey of Ireland is depicted and both its equipment and the procedure of measurement during travel, including the necessary precautions and possible sources of error, are discussed.One noteworthy result deduced from observations made in polar air, is the uniformity of nuclei distribution over the whole of Ireland if contamination from nuclei produced by human activity is avoided. Another conspicuous feature, which was common to three consecutive days at the Atlantic Coast when there were passing showers in the morning, clearing afterwards and with the wind from the sea throughout, is the enormous fluctuation in the numbers of nuclei within a matter of minutes and from concentrations of about 100 nuclei per cm³ up to as high as 206000 per cm³ within three quarters of an hour.

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Zusammenfassung Ein Automobil wurde mit einem verbesserten photoelektrischen Kernzähler ausgerüstet und Messungen des Gehaltes an Kondensationskernen wurden in Irland während zahlreicher Meßfahrten an 19 Tagen vorgenommen; Kernzählungen wurden an 15 Orten im Gebiete von Dublin und an 19 Stationen während zweier Durchquerungen von Irland und an der atlantischen Küste durchgeführt.Das neue Modell des Kernzählers und die erforderlichen Hilfsgeräte werden im einzelnen beschrieben und eine Werkstattzeichnung des Zählers gegeben, um die Standardisierung des Instrumentes zu erleichtern und zu ermöglichen, daß die Benützer dieselbe Eichtabelle verwenden können, welche von der School of Cosmic Physics bezogen werden kann. Das mobile Laboratorium, das bei den Meßfahrten in Irland benützt wurde, wird abgebildet und seine Einrichtung, die Meßmethode, die notwendigen Vorsichtsmaßnahmen bei den Messungen und die Fehlerquellen besprochen.Bemerkenswert ist das Meßresultat, daß die in Polar-Luftmassen gefundenen Kernzahlen eine große Gleichmäßigkeit der Kernverteilung über ganz Irland aufweisen, wenn Verunreinigung durch Kondensationskerne, welche von Industrie-Anlagen, Hausbrand oder Motorfahrzeugen herrühren, vermieden wird. Das andere hervorstechende Merkmal, welches an drei aufeinander-folgenden Tagen an der Küste des atlantischen Ozeans bei Seewind, leichten Schauern am Vormittag und nachheriger Aufklärung beobachtet wurde, besteht in kurzzeitigen und außerordentlich großen Schwankungen der Kernzahl; so konnten an einem Beobachtungstage innerhalb 3/4 Stunden Schwankungen von ungefähr 100 Kernen im cm³ bis zu 206000 Kondensationskernen gemessen werden.

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Résumé Des mesures de la teneur en noyaux de condensation ont été faites en Irlande à l'aide d'un compteur de noyaux photoélectrique amélioré, placé sur une automobile qui effectua de nombreuses courses pendant 19 jours. Des dénombrements de noyaux furent faits en 15 endroits dans la région de Dublin et à 19 stations au cours de deux traversées de l'Irlande, ainsi que sur la côte atlantique.On décrit en détail le nouveau modèle de compteur de noyaux et ses accessoires et on donne une épure de l'appareil afin de faciliter sa normalisation et de permettre aux usagers d'utiliser le même tableau d'étalonnage fourni par la School of Cosmic Physics. On représente le laboratoire mobile employé lors des trajets d'observation en Irlande et on discute ses installations intérieures, la méthode de mesure, les précautions à prendre lors des mesures et les sources d'erreur.Comme résultat intéressant on peut signaler que le nombre de noyaux dans les masses d'air polaire présente dans toute l'Irlande une répartition très uniforme si l'on évite les endroits pollués par des noyaux provenant d'installations industrielles, du chauffage domestique ou de véhicules à moteur. Un autre résultat remarquable observé lors de trois jours consécutifs d'observation sur la côte atlantique, par brise de mer, faibles averses le matin suivies d'éclaircies, consiste en des variations rapides et extrêmement fortes du nombre de noyaux; c'est ainsi qu'un jour, en trois quarts d'heure, on a observé des variations allant de 100 noyaux par cm³ environ à 206000 noyaux.

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With 8 Figures.     

Radiation observations at Aspendale,Australia, and their comparison with other data

Summary Results are presented of three years' measurements at Aspendale of net, global and diffuse radiation (R, G andD respectively) as well as of short-wave radiation on a north-facing surface (G _N ).The results are compared with other Australian radiation measurements, and the local character of the constants inÅngström type estimation formulae pointed out. A term is given which corrects such formulae by taking into account the uneven distribution of cloudiness over the day. The effect of orographic cloud on radiation is also discussed.After correction for climatological mean conditions, Aspendale summer values ofG are about 18% higher than those ofBlack [4] and ofBudyko [7]; the winter values agree reasonably. Summer and winter values ofR are considerably higher thanBudyko's—about 21% and 28% respectively. In addition some disagreement is found with the Australian Radiation Records 1953–1956.In winter, the amounts of diffuse and solar radiation (G-D) are about equal.

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Zusammenfassung Die Resultate dreijähriger Registrierungen der Strahlungsbilanz, der Global- und der Himmelsstrahlung (R, G undD) sowie der kurzwelligen Strahlung auf eine Nordwand (G _N ) werden mitgeteilt.Die Ergebnisse werden mit anderen australischen Strahlungsmessungen verglichen, und die örtliche Abhängigkeit der Konstanten in den vonÅngström angegebenen Formeln wird hervorgehoben. Es wird eine Korrekturgröße in die Formeln eingeführt, mit der der Einfluß der ungleichmäßigen Verteilung der Bewölkung über den Tag erfaßt werden kann. Ferner wird der Effekt der orographisch bedingten Bewölkung auf die Strahlungssummen diskutiert.Es ergibt sich, daß nach Anbringung einer Korrektur auf klimatologische Durchschnittsverhältnisse die Globalstrahlungswerte von Aspendale im Sommer ungefähr um 18% größer sind als die vonBlack [4] und vonBudyko [7] angegebenen Werte; die Winterwerte stimmen einigermaßen überein. Sommer- und Winterwerte vonR sind um ungefähr 21% und 28% größer alsBudykos Werte. Es wurden auch Unterschiede zwischenG und den Australian Radiation Records 1953–1956 festgestellt.Im Winter sind die Beträge der Himmels- und der Sonnenstrahlung (G-D) annähernd gleich.

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Résumé On décrit les résultats obtenus durant trois ans d'enregistrements du bilan du rayonnement, de la radiation globale et de celle du ciel (R, G etD), ainsi que du rayonnement d'ondes courtes reçu par une paroi exposée au nord (G _N ).Ces résultats sont alors comparés à d'autres mesures australiennes du rayonnement et l'on en tire la dépendance locale des constantes contenues dans les formules d'Ångström. On introduit ainsi un facteur de correction dans les dites formules. Ce facteur permet de tenir compte de l'influence des fluctuations de la nébulosité au cours de la journée. En outre, on discute les répercussions qu'ont les nuages orographiques sur les sommes de rayonnement.Il en résulte que, après l'application de la correction, les valeurs tirées des conditions climatologiques moyennes sont pour l'été, selon Aspendale, environ 18% supérieures à celles indiquées parBlack [4] et parBudyko [7], bien que les quantités hivernales correspondent à peu près. Les valeurs estivales et hivernales deR sont, elles, environ 21% et 28% plus importantes que celles deBudyko. On constate également une différence entreG et les «Australian Radiation Records» 1953–1956.Les valeurs de la radiation du ciel et du soleil (G-D) sont à peu près équivalentes en hiver.

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With 13 Figures     

Rapid evolution of a jet streak circulation in a pre-convective environment

Summary An analysis of upper- and lower-tropospheric jet streaks and their associated vertical circulations prior to and during the Red River Valley severe weather outbreak of 10 April 1979 is presented utilizing the three-hourly SESAME data sets. The paper emphasizes the transformation of a transverse indirect circulation within the exit region of an upper-level jet streak (ULJ) in which the cross-contour components of the upper-level ageostrophic flow diminish in magnitude and reverse direction as the circulation's ascending branch shifts from the cyclonic-shear side to a position along the axis of the ULJ. The change in character of the vertical circulation over a 3- to 6h period appears to be related to the increasing cyclonic curvature associated with the propagation and amplification of a short-wavelength trough embedded within cyclonic flow.A low-level jet (LLJ) forms initially within the lower branch of the indirect circulation across Texas and later intensifies, in large part, as a response to a propagating and amplifying short-wavelength trough. However, the lack of a corresponding increase of upperlevel mass divergence during this period points to the possibility also influence the low-level Montgomery streamfunction (_m) tendencies that are a significant contributor to the forcing for the LLJ. The three-hourly data also indicate that differential advections associated with jet streak circulations and boundary layer heating can change markedly over very short periods of time and act to destabilize convectively relatively small regions immediately prior to convective outbreaks. The premise that pre-convective environments evolve over a synoptic time- and space-scale (while only the release of the convective instability occurs on the mesoscale) may, therefore, not be correct.

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Die schnelle Entwicklung einer Jetstreak-Zirkulation unter vorkonvektiven Bedingungen

Zusammenfassung Es wird eine Analyse von Jetstreaks der höheren und unteren Troposphäre und die damit verbundenen vertikalen Zirkulationen vor und während des Unwetters beim Red River Valley vom 10. April 1979 mit Hilfe der dreistündlichen SESAME-Daten vorgestellt. Die Arbeit betont die Transformation der Normalkomponente der indirekten Zirkulation im Endbereich eines Jetstreaks im oberen Niveau (ULJ). Hier verringert sich diese Komponente der ageostrophischen Strömung und kehrt ihre Richtung um, wobei der aufsteigende Ast sich von der Seite der zyklonalen Scherung auf eine Position bei der Achse des ULJ verschiebt. Diese änderung der vertikalen Zirkulation in 3 bis 6 Stunden scheint mit der vermehrten zyklonalen Krümmung, die mit dem Fortschreiten und der Verstärkung eines kurzwelligen in die zyklonale Strömung eingebetteten Troges verbunden ist, einherzugehen.Ein Jetstream im unteren Niveau (LLJ) entsteht zuerst im unteren Ast der indirekten Zirkulation über Texas und verstärkt sich später großteils aufgrund der Veränderung des kurzwelligen Troges. Das Fehlen einer entsprechenden Massendivergenz im oberen Niveau deutet jedenfalls darauf hin, daß Prozesse in der planetaren Grenzschicht (PBL) ebenfalls die Änderungen in der Montgomery Stromfunktion (_m) beeinflussen, die einen wichtigen Beitrag für den Antrieb des LLJ darstellen. Die dreistündlichen Daten weisen ebenfalls darauf hin, daß unterschiedliche Advektionen, die mit Jetstreak-Zirkulationen verbunden sind und die Erwärmung in der Grenzschicht sich in kurzer Zeit deutlich ändern und unmittelbar vor konvektiven Ausbrüchen relativ kleine Gebiete destabilisieren können. Daher mag die Annahme, daß sich vorkonvektive Bedingungen in einem synoptischen Zeit-und Raumscale entwickeln (während nur das Freiwerden der konvektiven Instabilität im Mesoscale auftritt) nicht richtig sein.

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With 18 Figures     

Size-Resolved Characterisation of Soluble Ions in the Particles in the Tropospheric Plume of Masaya Volcano, Nicaragua: Origins and Plume Processing

We present the first application of a multi-stage impactor to study volcanic particle emissions to the troposphere from Masaya volcano, Nicaragua. Concentrations of soluble SO₄ ^2–,Cl^–, F^–, NO₃ ^–, K⁺, Na⁺,NH₄ ⁺, Ca²⁺ and Mg²⁺ were determined in 11 size bins from 0.07 m to >25.5 m. The near-source size distributions showed major modes at 0.5m (SO₄ ^2–, H⁺,NH₄ ⁺); 0.2 m and 5.0 m (Cl^–) and 2.0–5.0 m(F^–). K⁺ and Na⁺ mirrored the SO₄ ^2– size-resolvedconcentrations closely, suggesting that these were transported primarily asK₂SO₄ and Na₂SO₄ in acidic solution, while Mg²⁺ andCa²⁺ presented modes in both <1 m and >1 m particles. Changes in relative humidity were studied by comparing daytime (transparent plume) and night-time (condensed plume) results. Enhanced particle growth rates were observed in the night-time plume as well as preferential scavenging of soluble gases, such as HCl, by condensed water. Neutralisation of the acidic aerosol by background ammonia was observed at the crater rim and to a greater extent approximately 15 km downwind of the active crater. We report measurements of re-suspended near-source volcanic dust, which may form a component of the plume downwind. Elevated levels ofSO₄ ^2–, Cl^–, F^–,H⁺, Na⁺, K⁺ and Mg²⁺ were observed around the 10 m particle diameter in this dust. The volcanic SO₄ ^2– flux leaving the craterwas 0.07 kg s^–1.     

A study of interacting multi-scale wind systems, Canterbury plains, New Zealand

Summary The wind regime of the Canterbury region, New Zealand, is composed of several interacting multi-scale wind systems all of which show strong diurnal periodicity. The dynamic orographic effect of the Southern Alps on the prevailing westerly flow results in perturbations to the pressure field and localized antitriptic airflow. Superimposed on this larger scale process are thermotopographic effects resulting from both regional and local land-sea thermal contrasts and slope heating. These processes act within an hierarchy of scales to produce a complex wind regime characterized by marked temporal variability, a layered vertical structure and the frequent occurrence of convergence lines and shear zones. The synergistic nature of the forcing mechanisms and the tendency for nocturnal decoupling of the boundary layer due to stability variations makes it difficult to differentiate and label discrete wind components.Attempts to simulate this regime using the Colorado State University mesoscale model showed that the model was unable to adequately resolve both the dynamic orographic effect and the local thermotopographic effect because of their differing scales of influence. These results suggest that a more holistic approach to both empirical and theoretical studies in such environments is required if more accurate wind field forecasting is to be achieved.

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Eine Studie zusammenwirkender Windsysteme verschiedener Größenordnungen, Canterbury Plains, Neuseeland

Zusammenfassung Das Windregime des Gebiets von Canterbury, Neuseeland, setzt sich aus verschiedenen zusammenwirkenden Windsystemen verschiedener Größenordnungen zusammen, die alle einen starken Tagesgang aufweisen. Der dynamisch-orographische Effekt der neuseeländischen Alpen auf die vorherrschende Westströmung führt zu Störungen im Druckfeld und lokalen Luftbewegungen im Lee. Diesem großräumigen Prozeß sind thermisch-topographische Effekte überlagert, die sowohl durch regionale als auch lokale thermische Unterschiede zwischen Land und Meer und die Erwärmung der Hangregion hervorgerufen werden. Die Vorgänge spielen sich in einer Hierarchie von Größenordnungen ab. Sie erzeugen ein kompliziertes Windsystem, das durch hohe zeitliche Variabilität, eine schichtweise thermische Struktur und häufige Konvergenz- und Scherungszonen gekennzeichnet ist. Die synergetische Natur der Antriebe und die Tendenz zum nächtlichen Entkoppeln der planetaren Grenzschicht aufgrund von Stabilitätsschwankungen macht es schwer, die einzelnen Windkomponenten zu trennen und zuzuordnen.Die Versuche, dieses Regime mit Hilfe des Mesoscale-Modells der Colorado State University zu simulieren, zeigten, daß es aufgrund der verschiedenen Größenordnungen des Einflusses nicht geeignet war, gleichzeitig den dynamisch-orographischen und den thermo-topographischen Effekt zu reproduzieren. Diese Ergebnisse legen sowohl für empirische wie für theoretische Untersuchungen einen holistischeren Ansatz nahe, um eine genauere Prognose des Windfeldes zu ermöglichen.

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With 11 Figures