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1.
Résumé L'auteur, s'attachant en une première partie à la notion de divergence, montre, après avoir évoqué l'intérêt de l'hypothèse géostrophique, comment on peut compléter, sur la base d'une divergence totale non nulle du vent, une relation connue relative à la divergence à grande échelle. Cependant la divergence horizontale reste, couramment, considérablement plus importante en valeur absolue que la divergence totale. Puis la relation proposée, appliquée aux vitesses géostrophiques, conduit à une formule simple, permettant de suivre les variations dans l'espace de la composante verticale du vent.Une deuxième partie est consacrée à l'etude, à partir de l'hypothèse adiabatique, d'une relation entre les composantes horizontale et verticale de la vitesse, le gradient thermique vertical et le gradient thermique sur la projection horizontale de la trajectoire. On en déduit que le signe de ce dernier gradient est opposé à celui de la composante verticale du vent.
Summary Proceeding from the significance of the geostrophical hypothesis and the notion of the divergence, the author shows in which way a known relation, refering to the large-scale divergence, can be developed on the basis of a total, from zero differing, divergence of the wind. The horizontal divergence usually remains, however, considerably larger in its absolute value than the total divergence. Applied to the geostrophic velocities, the proposed relation leads to a simple formula, which allows to determine the spatial variations of the vertical wind component.In a second part the author proceeds from the adiabatic hypothesis and examines a relation between the horizontal and vertical components of the velocity, the temperature gradient in vertical direction and in the direction of the horizontal projection of the trajectory. It can be concluded that the sign of this latter gradient is opposite to that of the vertical component of the wind.
Zusammenfassung Ausgehend von der Bedeutung der geostrophischen Hypothese und vom Begriff der Divergenz zeigt der Verfasser, in welcher Weise eine bekannte Beziehung, die sich auf die großräumige Divergenz bezieht, sich aus der Annahme einer von Null verschiedenen totalen Divergenz des Windes weiterentwickeln läßt. Dabei bleibt die horizontale Divergenz in ihrem Absolutwert gewöhnlich beträchtlich größer als die totale Divergenz. Bei Anwendung auf die geostrophischen Geschwindigkeiten führt die vorgeschlagene Beziehung auf eine einfache Formel, die gestattet, die räumlichen Unterschiede der Vertikalkomponente des Windes zu verfolgen.Im zweiten Teil wird auf Grund der Hypothese eines adiabatischen Verlaufs eine Beziehung zwischen der Horizontal- und der Vertikalkomponente der Geschwindigkeit und dem thermischen Gradienten in vertikaler Richtung sowie auf die Horizontalprojektion auf die Trajektorie untersucht. Es ergibt sich dabei, daß das Vorzeichen des thermischen Gradienten auf die Horizontalprojektion der Trajektorie umgekehrt ist als dasjenige der Vertikalkomponente des Windes.

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2.
Zusammenfassung An Hand einer Reihe von konkreten Wetterlagen wird die Größenordnung der durch eine ausgeglichene Topographie der Alpen erzeugten Vertikalbewegung, der Divergenz, des vertikalen Vorticitytransportes und des Twisting-Termes (Vertikalschwenkungseffektes) im 500- und 700 mb-Niveau abgeschätzt. Es zeigt sich hiebei, daß Divergenz und Vertikaltransport von gleicher Größenordnung sind, während der Twisting-Term um eine Größenordnung kleiner ausfällt. Unter gewissen Voraussetzungen wird im Hinblick auf die graphische Integration der Vorticitygleichung im orographischen Störbereich die Bedeutung des Vertikaltransportes quantitativ ermittelt. Hieraus ergeben sich gewisse Rückschlüsse auf die Enwirkung der Struktur des Temperaturfeldes auf mögliche orographische, zyklogenetische und antizyklogenetische Effekte in den entsprechenden Geopotentialflächen.
Summary Using a number of actual weather situations an estimate is made of vertical movement, divergence, vertical vorticity transport, and twisting term, in the 500 mb and 700 mb levels, caused by the (idealized) topography of the Alps. It turns out that divergence and vertical transport are of the same magnitude, whereas the twisting term is one order of magnitude smaller. Under certain assumptions, the importance of vertical transport for the graphical integration of the vorticity equation in regions of topographic disturbances is quantitatively evaluated. Some conclusions can be drawn about the influence of the temperature field on orographic, cyclogenetic, and anticyclogenetic effects in the corresponding geopotential levels.
Résumé Se basant sur une série de situations météorologiques concrètes, l'auteur estime, aux niveaux de 500 et 700 mb, l'ordre de grandeur du mouvement vertical, de la divergence, de la modification verticale de la «Vorticity» ainsi que du «twisting-term» (effet de changement vertical de direction) provoqué par une topographie égalisée des Alpes. Il en conclut que la divergence et le mouvement vertical sont du même ordre de grandeur tandis que le «twisting-term» est d'une puissance de 10 inférieur. Il calcule, dans certaines conditions, l'importance de l'effet vertical en vue de l'intégration graphique de l'équation de «vorticity» dans les zones perturbées par le relief. Il en découle certaines répercussions sur l'influence que peut avoir la structure du champ des températures sur des effets orographiques, cyclogénétiques et anticyclogénétiques possibles aux niveaux géopotentiels considérés.

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3.
Zusammenfassung Nach einer summarischen Behandlung der Grundschicht wird die Einführung der Nullschicht der Troposphäre begründet. Ihre E genschaften werden ausführlich dargelegt, insbesondere der hier stattfindende Massentransport vom Tief zum Hoch. Der Massenfluß ist sowohl in der Grundschicht als auch in der Nullschicht ageostrophisch. Ist der Wind in der Grundschicht hypogeostrophisch, so ist er umgekehrt in der Nullschicht hypergeostrophisch. Der Nullschichteffekt wird durch die frühesten Beobachtungen über den Cirrenzug bestätigt. Zwischen den aktiven Schichten, der Grundschicht und der Nullschicht, gruppiert sich um das divergenzfreie Niveau (bei 4–5 km) die Adaptationsschicht, die durch die großen interdiurnen Vertikalbewegungen bei gleichzeitig fast vollständigem geostrophischem Gleichgewicht ausgezeichnet ist. Aus der Kohärenz von Hoch und Tief läßt sich ein Schema des zusätzlichen ageostrophischen Massenflusses, das zur Entwicklung von Hoch- und Tiefdruckgebieten führt, angeben.
Summary After a short discussion of the ground layer (Grundschicht) the introduction of the neutral layer (Nullschicht) is accounted for. Its properties are given in detail, with particular consideration of the mass transport from low to high taking place in this region. The mass flow is ageostrophic in the ground layer as well as in the neutral layer. If the wind is hypogeostrophic in the ground layer it is, conversely, hypergeostrophic in the neutral layer. The effect of the neutral layer is confirmed by the oldest observations on the movement of cirrus. Between the active layers, i. e. ground layer and neutral layer, the adaptation layer is found at a level free of divergence (at 4–5 km) which is characterized by great interdiurnal vertical movements in the presence of a nearly perfect geostrophic equilibrium. From the coherence of low and high a model can be derived for the additional ageostrophic mass flow leading to the development of high and low pressure regions.
Résumé Après un bref aperçu de la couche de base (Grundschicht), l'auteur justifie l'introduction de la notion de couche neutre (Nullschicht) de la troposphère; il en expose les propriétés, en particulier le transport de masse de la dépression à l'anticyclone qui s'y produit. Le flux de masse est agéostrophique tant dans la couche de base que dans la couche neutre. Si le vent de la première est hypogéostrophique, il est par contre hypergéostrophique dans la seconde. L'effet de la couche neutre est confirmé par les anciennes observations du mouvement des cirrus. Entre ces deux couches actives s'intercale la couche d'adaptation exempte de divergence (vers 4 à 5 km.), caractérisée par les grands mouvements verticaux interdiurnes par équilibre géostrophique quasi complet. A partir de la relation anticyclone-dépression, on peut dresser un schéma du flux de masse agéostrophique complémentaire conduisant au développement des régions de haute et de basse pression.

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4.
Zusammenfassung Die graphische Integration der barotropen Wirbelgleichung wird bekanntlich in zwei Schritten durchgeführt: 1. Verlagerung der Linien gleicher Wirbelgröße mit dem räumlich gemittelten und daher sehr konservativen geostrophischen Stromfeld. 2. Rückermittlung des Höhendruckfeldes aus dem Änderungsfeld der Wirbelgröße durch ein Näherungsverfahren nachFjörtoft.Letzterwähntes Verfahren kann durch ein statistisches Vorgehen vermieden und damit die gesamte Integration wesentlich beschleunigt werden. Außerdem kann man zeigen, daß das Verfahren auf eine allgemeinere Grundlage gestellt wird, da bei der Fjörtoft-Näherung (mit deren Hilfe die Poisson-Gleichung gelöst wird) spezielle, die Allgemeinheit einschränkende Voraussetzungen gemacht werden, um das Vorgehen zur Konvergenz zu bringen.An Hand einer konkreten Wetterlage, auf welche die Methode angewandt wird, zeigt sich, daß die durch Kombination von Statistik und Dynamik gewonnene Wirbelverteilung der nur durch reine Steuerung erhaltenen leicht überlegen ist. Deshalb kann die Integration mit Erfolg auf einen 48stündigen Zeitraum ausgedehnt werden. Gleichzeitig bedingt der Wegfall der bei dem bisherigen Rückermittlungsprozeß angewendeten räumlichen Mittelungen eine wesentliche Beschleunigung des Verfahrens, insbesondere da punktweise und mit Einsatz von Rechenmaschinen gearbeitet werden kann.
Summary The graphic integration of the barotropic vorticity equation usually is carried out by two steps: First, displacement of the lines of equal magnitude of vorticity on the basis of the space-averaged and therefore very conservative geostrophic current field. Secondly, redetermination of the high altitude pressure field from the variation field of the vorticity values by means of an approximation method ofFjörtoft. The latter method can be avoided by using a statistical procedure which accelerates considerably the whole integration. Furthermore, it can be shown that the procedure is placed on a more general basis as the Fjörtoft approximation (by which the Poisson equation is solved) requires special restrictive conditions to assure convergence.A concrete example treated by this method shows that the vorticity distribution determined by combination of statistics and dynamics is somewhat superior to that obtained from the sole steering effect. Therefore, the integration can be extended successfully to a 48 hour period. At the same time, by avoiding averaging over space as applied in the former procedure, a considerable acceleration of the method is made possible, particularly as calculations can be carried out from point to point and with the aid of calculation machines.
Résumé On sait que l'intégration graphique de l'équation barotrope du tourbillon se fait en deux étapes: 1. déplacement des lignes équitourbillonnaires à l'aide du champ de courant géostrophique moyenné par plages et par conséquent très conservatif; 2. calcul du champ moyen de pression en altitude à partir du champ de variation de tourbillon par le procédé approché deFjörtoft. Ce dernier peut être évité par une méthode statistique ce qui rend l'intégration plus rapide. En outre on peut généraliser le procédé de Fjörtoft (permettant de résoudre l'équation de Poisson) qui suppose certaines conditions restrictives pour assurer la convergence.Un exemple concret montre que par combinaison de la statistique et de la dynamique, la distribution du tourbillon établie par la nouvelle méthode est préférable à celle qui résulte de l'emploi pur et simple des cartes de vent en altitude. Il est donc possible d'appliquer l'intégration à une période de 48 heures. En outre la nouvelle méthode s'avère plus rapide, surtout du fait que l'on peut procéder par points et faire appel à une machine à calculer.

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5.
Zusammenfassung Es werden die Schwierigkeiten erörtert, die der Anwendung derPrandtlschen Mischungswegtheorie auf das Problem der maritimen Verdunstung und der Windreibung an der Meeresoberfläche entgegenstehen. Sie sind bedingt einerseits durch die Windabhängigkeit der Oberflächenform des Meeres, andererseits durch die meistens herrschende nichtadiabatische Temperaturschichtung, für die diePrandtlschen Gleichungen und alle aus ihnen abgeleiteten nicht gelten.Es wird der Einfluß der vertikalen Temperaturschichtung auf den Verdunstungskoeffizienten gezeigt und auf die Fälschungen hingewiesen, die entstehen können, wenn man den hydrodynamischen Charakter der Meeresoberfläche untersucht, ohne die Temperaturschichtung zu beachten.Aus 164 Vertikalprofilen der Wasserdampfschichtung über dem Meer (Ostsee, Atlantik, Pazifik), die veröffentlicht vorliegen, wird die Abhängigkeit des Verdunstungskoeffizienten von der Windgeschwindigkeit und von der vertikalen Temperaturschichtung untersucht, und es werden adiabatische Werte des Verdunstungskoeffizienten abgeleitet. Diese nehmen mit der Windgeschwindigkeit zu von Werten, die etwa hydrodynamisch glatten Grenzflächen bei kleinen Windgeschwindigkeiten entsprechen, bis zu solchen über einer rauhen Fläche, deren Rauhigkeitsparameter mit der Windstärke wächst. Eine kritische Windgeschwindigkeit wird nicht beobachtet; der Übergang zu größerer Rauhigkeit scheint stetig vor sich zu gehen. Ergebnisse anderer Autoren werden diskutiert.
Summary Difficulties in applyingPrandtls mixing length theory to the problem of maritime evaporation and of wind friction at the surface of the ocean are discussed. They are due, on the one hand, to the surface form of the ocean being dependent on the wind and on the other hand to the prevailing non-adiabatic temperature distribution for whichPrandtls equations and all those derived from them are not valid. The influence of the vertical temperature distribution on the evaporation coefficient is shown and the errors are indicated likely to arise if the hydrodynamic character of the surface of the ocean is studied without taking account of the temperature distribution. On the basis of 164 vertical profiles of the water vapor distribution above the ocean (Baltic Sea, Atlantic, Pacific) taken from publications the dependence of the evaporation coefficient on wind velocity and vertical temperature distribution is examined. Furthermore adiabatic values of the evaporation coefficient are deduced. These are shown to increase with the wind velocity from values corresponding to a hydrodynamically smooth boundary surface in case of small wind velocities to such occurring over a rough surface the roughness parameter of which is growing with the wind velocity. No critical wind velocity can be observed; the transition to greater roughness seems to be steady. Results found by other authors are discussed.
Résumé L'auteur mentionne les difficultés que rencontre l'application de la théorie du parcours de mélange dePrandtl au problème de l'évaporation marine et du frottement du vent à la surface de la mer. Ces difficultés sont conditionnées d'une part par l'effet de la forme de la surface liquide sur le vent et d'autre part par la stratification thermique de l'air, en général non adiabatique, et pour laquelle les équations dePrandtl et toutes celles qu'on en déduit ne sont pas valables.On montre l'influence de la stratification thermique verticale sur la valeur du coefficient d'évaporation et les erreurs pouvant se produire lorsqu'on étudie le caractère hydrodynamique de la surface de la mer sans considérer la stratification thermique.164 profils verticaux de la teneur en vapeur d'eau au-dessus de la mer (Mer Baltique, océans Atlantique et Pacifique) permettent d'étudier le coefficient d'évaporation en fonction de la vitesse du vent et de la stratification thermique; on en déduit des valeurs adiabatiques de ce coefficient. Ces valeurs croissent avec la vitesse du vent en partant du cas d'une surface liquide unie jusqu'à celui d'une surface rugueuse et dont le paramètre de rugosité croît avec le vent. On n'observe pas de vitesse critique du vent, le passage à de plus fortes rugosités paraissant se faire d'une manière continue. Discussion de résultats d'autres auteurs.

Mit 8 Textabbildungen.

Herrn o. ö. Prof. Dr. GeorgWüst, Direktor des Institutes für Meereskunde, Kiel, zum 65. Geburtstag gewidmet.  相似文献   

6.
Summary The available aerological material now permits a more accurate estimate than before of the various terms in the heat budget. It is difficult to find an area for which all energy budget terms have been evaluated. The research at McGill University has attempted to fill this need for the Polar Ocean. In such discussions the heat fluxes at two levels must be known: in the present investigation, 300 mb and earth's surface were chosen. The heat budget calculations were carried out for several areas of the Polar Ocean. Independent calculations of all terms having been made, it was possible to check the accuracy. Both for the Polar Ocean and the Norwegian-Barents Sea a satisfactory balance was obtained.The surface energy budget shows that the radiative terms are far greater than all other influences, and the long-wave components are the greatest in all areas and months. The sensible heat flux from atmosphere to ground is negligible. In winter, all energy expenditure is radiative from the Polar Ocean, but 20% is non-radiative over the Norwegian-Barents Sea. There, the readily available energy from the ocean compensates for the progressively smaller input by radiation through the winter, and the energy budget remains extraordinarily stable during the winter. Looking at the tropospheric energy budget over the Arctic, there is a sharp increase in importance of non-radiative terms on the income side, and an even more pronounced decrease on the expenditure side.Calculations for the earth-atmosphere energy budget show that the result of no advection into the North Polar regions would be a temperature drop of 35° C over the Norwegian-Barents Sea and about 50° over the Central Polar Ocean. The various energy currents are represented pictorially, setting the total incoming energy at the top of the atmosphere equal to 100 units. All discussions refer to the average conditions over the Arctic Ocean. It would be most valuable to know which changes in the individual terms are possible and can be realised under the existing conditions of the world in which we live. The data available from the present investigation will be used for such a study of climatic change.
Zusammenfassung Das verfügbare aerologische Beobachtungsmaterial gestattet heute eine genauere Schätzung der verschiedenen Terme des Wärmehaushalts als früher. Doch ist es schwierig, ein Gebiet zu finden, für das sämtliche Glieder des Energiebudgets bestimmt wurden. Die Untersuchungen der McGill-Universität versuchen, diese Lücke für das Polarmeer auszufüllen. Für solche Untersuchungen müssen die Wärmeströme in zwei verschiedenen Niveaus bekannt sein, und für die vorliegende Untersuchung wurden das 300-mb-Niveau und die Erdoberfläche gewählt. Die Berechnungen des Wärmehaushalts wurden für verschiedene Gebiete des Nördlichen Eismeers durchgeführt. Da unabhängige Berechnungen der einzelnen Glieder durchgeführt wurden, ist es möglich, die Genauigkeit abzuschätzen, und es zeigt sich, daß sowohl für das Eismeer wie für die Norwegen-Barents-See eine befriedigende Bilanz resultiert.Aus der Energiebilanz am Boden ergibt sich, daß die Strahlungsglieder bei weitem größer sind als alle übrigen Einflüsse und daß die langwelligen Komponenten in allen Gebieten und Monaten am größten sind. Der fühlbare Wärmestrom von der Atmosphäre zur Erde kann vernachlässigt werden. Im Winter beruht der gesamte Energieverlust vom Eismeer auf Strahlungsvorgängen, über der Norwegen-Barents-See dagegen nur zu 80%. Hier kompensiert die leichte Wärmeabgabe vom Ozean die progressive Abnahme des Strahlungsgenusses durch den Winter, so daß die Energiebilanz während des Winters außerordentlich gleichmäßig bleibt. Hinsichtlich der Energiebilanz der Troposphäre über der Arktis besteht ein starker Energiegewinn durch die strahlungsfreien Glieder und gleichzeitig eine ausgesprochene Abnahme der Wärmeverluste.Berechnungen des Wärmehaushalts zwischen Erde und Atmosphäre zeigen, daß das Fehlen von Advektion zum Nordpolargebiet zu einem Temperaturabfall von 35° C über der Norwegen-Barents-See und von 50° über dem zentralen Eismeer führen müßte. Die verschiedenen Energieströmungen werden bildlich dargestellt, wobei die gesamte am äußeren Rande der Atmosphäre eintretende Energie 100 Einheiten gleichgesetzt wird. Alle Diskussionen beziehen sich auf durchschnittliche Verhältnisse über dem Eismeer. Es wäre von großem Interesse zu untersuchen, welche Veränderungen der einzelnen Glieder unter den auf der Erde herrschenden Bedingungen möglich und realisierbar sind. Die Resultate der vorliegenden Untersuchung werden für eine derartige Studie über Klimaveränderungen benützt werden.
Résumé Les observations aérologiques disponibles actuellement permettent une estimation plus précise que jusqu'ici des différents paramètres de calcul du bilan thermique. Il est cependant difficile de trouver une surface d'une certaine dimension pour laquelle tous les termes du bilan énergétique ont été évalués. Les recherches entreprises à l'Université McGill tentent de combler cette lacune pour l'Océan Glacial Arctique. Pour ce faire, il faut connaître les flux de chaleur à deux niveaux; dans la présente étude, on a choisi la surface standard de 300 mb et le sol. Les calculs du bilan thermique ont été effectués pour plusieurs parties de l'Océan Glacial Arctique. Vu que chaque terme de l'équation fut calculé indépendemment des autres, il fut possible d'en contrôler la précision. On a ainsi obtenu un bilan satisfaisant tant pour l'Océan Glacial tout entier que pour la partie située entre les Mers de Norvège et de Barentz.Le bilan énergétique à la surface du sol montre que les paramètres de radiation sont beaucoup plus importants que tous les autres et que leurs composantes se rapportant aux longues ondes sont les plus grandes dans toutes les régions étudiées ainsi qu'au cours de tous les mois de l'année. Le flux de chaleur perceptible de l'atmosphère vers le sol est négligeable. En hiver, toute la dépense d'énergie provient du rayonnement sur l'Océan Glacial Arctique, mais, sur les Mers de Norvège et de Barentz, 20% de ces pertes d'énergie ne proviennent pas du rayonnement. Dans ce second cas, l'énergie venant de la mer et immédiatement disponible compense durant tout l'hiver la diminution progressive du rayonnement reçu, si bien que le bilan énergétique y est extraordinairement stable durant toute cette saison. Quant au bilan énergétique de la troposphère au-dessus de l'Arctique, on constate une forte augmentation de l'importance des termes étrangers au rayonnement du côté des gains en énergie et une décroissante tout aussi importante de ceux-ci du côté des pertes.Des calculs concernant l'échange énergétique entre l'atmosphère et la terre montrent que le résultat de l'absence d'advection vers les régions polaires arctiques serait une chute de température de 35° C sur les Mers de Norvège et de Barentz et de près de 50° C sur le centre de l'Océan Glacial Arctique. Les différents courants d'énergie ainsi calculés sont reportés sur des figures en pour-cent de l'énergie totale reçue au sommet de l'atmosphère. Toutes les dicussions se rapportent à des conditions moyennes régnant sur l'Océan Glacial Arctique dans son ensemble. Il serait cependant très intéressant de connaître quelles sont, pour les différents termes du bilan thermique, les variations possibles et pouvant se réaliser dans les conditions existant dans le monde où nous vivons. Les chiffres résultants de la présente recherche seront utilisés dans une étude consacrée aux modification du climat.

With 5 Figures

The research reported in this paper was sponsored in part by the Air Force Cambridge Research Laboratories, Office of Aerospace Research, under Contract AF 19(604)-7415.  相似文献   

7.
Summary A general expression is derived for the intensity of dryfallout based on time variations of beta-activity in surface air, due to worldwide tropospheric distribution of debris from nuclear testings. Model assumptions are outlined for the consideration of large-scale effects of horizontal divergence of air flow, and small-scale effects of eddy diffusion. The parameterization is based on the concept of geostrophic drag coefficients and atmospheric boundary layer theory. The model is completed by a two-parameter representation of tropospheric profiles of beta activity. Case studies of dry-fallout in 1962 and 1963 at three stations of the United States Public Health Service (USPHS) network are discussed. Dry-fallout rates per day are found to be approximately 10% of average wet-fallout rates of the same period. The average residence time of debris in the troposphere is estimated to be about 65 days if dry-fallout would be the only cleansing process.
Zusammenfassung Für die Intensität von radioaktivem Ausfall wird eine allgemeine Formel abgeleitet. Sie beruht auf der beobachteten zeitlichen Veränderung der bodennahen Konzentration radioaktiver Beta-Teilchen, die als Abfallprodukte der Kernwaffenversuche weltweite Verteilung erfuhren. Das theoretische Modell zur Berechnung von Trockenausfall erfordert gewisse Annahmen zur Berücksichtigung von 1. großräumigen Effekten der horizontalen Divergenz der Luftströmung und 2. kleinräumigen Turbulenzeinflüssen. Diese Effekte werden durch Parameter der horizontalen Luftdruckverteilung berücksichtigt, die auf dem Konzept des geostrophischen Widerstandsbeiwertes und der atmosphärischen Grenzschichttheorie beruhen. Das Modell ist durch zwei weitere Parameter vervollständigt, welche das troposphärische Profil der Beta-Aktivität repräsentieren. Beispiele von Trockenausfall in den Jahren 1962 und 1963 werden für drei Stationen des Beobachtungsnetzes des United States Public Health Service diskutiert. Es ergab sich, daß Trockenausfall pro Tag etwa 10% des Ausfalles durch Niederschlag (pro Regentag) für den gleichen Zeitabschnitt ausmacht. Ferner wird abgeschätzt, daß die Verweilzeit der radioaktiven Teilchen in der Troposphäre im Durchschnitt 65 Tage beträgt, wenn Trockenausfall der alleinige Reinigungsprozeß ist.
Résumé On développe ici une formule générale permettant le calcul de l'intensité des retombées radio-actives. Cette formule est fondée sur la variation de la concentration au voisinage du sol des particules radio-actives béta, disséminées dans l'atmosphère entière à la suite d'essais d'armes nucléaires. Le modèle théorique permettant de représenter la sédimentation en atmosphère sèche nécessite certaines suppositions afin de tenir compte d'une part des effets à grandes dimensions de la divergence horizontale des courants aériens et d'autre part des effets de la turbulence à petites dimensions. On tient compte de ces effets au moyen de paramètres de la répartition horizontale de la pression, paramètres basés sur le coefficient de la résistance géostrophique et sur la théorie des couches limites atmosphériques. Ce modèle est complété par deux paramètres supplémentaires qui représentent le profil troposphérique de l'activité béta. Comme exemple, on discute les quantités de retombées recueillies à trois stations du «United States Public Health Service» durant les années 1962 et 1963. Le résultat en est que la sédimentation à sec par jour représente environ le 10% des retombées entraînées par les précipitations durant la même période. On estime en outre que les particules se maintiennent en moyenne durant 65 jours dans la troposphère si la sédimentation se fait uniquement sans le concours de précipitations.

With 2 Figures

The research reported was supported, in part, by the National Science Foundation, Grant No. GP-444.  相似文献   

8.
Zusammenfassung Aus der Auswertung interdiurner Temperaturänderungen wurde in früheren Untersuchungen auf einen zum hohen Druck gerichteten ageostrophischen Massenfluß in der Nullschicht (Nullschichteffekt) geschlossen. Aus der Arbeitshypothese, daß die Stärke des Nullschichteffekts proportional zum horizontalen Druckgradienten sei, konnten in Übereinstimmung mit der Erfahrung mehrere atmosphärische Erscheinungen gefolgert werden.In der vorliegenden Untersuchung wurden durch Windauswertungen die durch Temperaturauswertung gefundenen Ergebnisse bestätigt und erweitert. Insbesondere ergab sich, daß die Windmaxima in der freien Atmosphäre im Mittel übergradientische Werte aufweisen (Abb. 5a und 6). Damit erweist sich die Nullschicht als Schicht übergradientischer Winde, ebenso müssen in den Strahlströmen als Erscheinungen der Nullschicht übergradientische Winde gefolgert werden. Die Proportionalität zwischen der Stärke des Nullschichteffekts und dem horizontalen Druckgradienten konnte statistisch nachgewiesen werden (Abb. 8). Die Dynamik eines Strahlstroms ergibt sich aus dem Zusammenwirken des gradient-proportionalen Nullschichteffekts und der Konvergenz- und Divergenzeffekte. Die bereits früher gefolgerte mittlere indirekte thermische Zirkulation im Bereich eines Strahlstroms außerhalb des Einzugsgebiets (absinkende Warmluft, aufsteigende Kaltluft) wird bestätigt.
Summary Evaluation of interdiurnal temperature variations led in former investigations to the assumption of an ageostrophic mass flow in the zero layer (Nullschicht) directed towards high pressure. Starting from the hypothesis that the intensity of the zero layer effect (Nullschichteffekt) is proportional to the horizontal pressure gradient several atmospheric phenomena could be deduced in accordance with experience. In this investigation the results found by temperature evaluation were confirmed and completed by evaluations of wind observations. In particular it was found that wind maxima in the free atmosphere exceed, on the average, the values of the gradient wind (Fig. 5a and 6). Thus the zero layer turns out to be the layer of supergradient winds, moreover, supergradient winds must occur within jetstreams as effect of the zero layer. Proportionality between intensity of the zero layer and horizontal pressure gradient could be proved statistically (Fig. 8). The dynamics of a jetstream is the result of the concurrence of both the zero layer effect being proportional to the gradient and convergence and divergence effects. The mean indirect thermic circulation within the range of the jetstream outside the sphere of alimentation (sinking warm air, rising cold air) as already previously concluded is established.
Résumé Dans de précédentes recherches l'étude de variations interdiurnes de température a conduit à admettre un flux de masse non géostrophique dans la couche neutre (Nullschicht), dirigé vers les hautes pressions. Partant de l'hypothèse que l'intensité de l'effet de la couche neutre (Nullschichteffekt) est proportionnelle au gradient horizontal de pression, on a pu vérifier plusieurs phénomènes atmosphériques.Dans la présente étude, les résultats trouvés par le moyen des températures ont été vérifiés et élargis par des mesures de vent. On a constaté que les maxima de vent dans l'atmosphère libre présentent en moyenne des valeurs supérieures à celles du gradient (Fig. 5a et 6). Par cela, la couche neutre se révèle être une région de vents supérieurs à ceux du gradient et c'est le même cas pour le jet stream. La statistique vérifie la proportionnalité entre l'intensité de l'effet de la couche neutre et le gradient horizontal de pression (Fig. 8). La dynamique d'un jet stream résulte de cet effet de la couche neutre et des effets de convergence et de divergence. On vérifie par là-même la circulation thermique indirecte moyenne remarquée précédemment dans le domaine d'un jet stream à l'extérieur de la région d'alimentation (air chaud subsident, air froid ascendant).

Mit 10 Textabbildungen.  相似文献   

9.
Summary A quantitative theory of steady-state cyclones and anticyclones is based on a thermodynamic cycle, in which the surface frictional flow of air towards low pressure is compensated by an outflow aloft. It is shown that such a steady-state flow can only be sustained by a distribution of heat sources and sinks, depending on the surface windfield, the frictional drag, and the height of the return flow. When the two latter quantities are specified the steady-state surface wind- and pressure-pattern can be inferred from the disposition of heat sources and sinks in the atmosphere.Given the vertical profile of temperature and humidity it is possible to estimate the net heat added to or subtracted from different levels in the atmosphere by radiation processes. If, in addition, the balance between precipitation and evaporation is known, the distribution of sources and sinks in the free atmosphere may be determined, and this procedure may be made largely routine with such aids as the radiation chart. Hence it is possible to infer the structure, intensity and size of an equilibrium surface pressure-field from the computed disposition of sources and sinks in the atmosphere. In the future it should be possible to carry through such an analysis as part of routine forecasting procedure. It is shown that the surface pressure contrast in such monsoonal systems as the Siberian Winter High is of the order called for by the thermodynamic theory. The sustaining source and sink intensities needed for cyclones and anticyclones of average size and pressure-contrast are of the order of those occurring in nature.Cyclones and anticyclones are conveniently classified according to the nature of the sustaining sources or sinks. In particular, shallow systems, cold highs and warm lows are associated with low level sinks or sources, while systems of great vertical extent, warm highs and cold lows, are associated with sinks and sources at high level.
Zusammenfassung Eine quantitative Theorie stationärer Zyklonen und Antizyklonen wird auf einen thermodynamischen Kreisprozeß, basiert, in dem die reibungsbedingte Luftströmung an der Erdoberfläche gegen das Tiefdruckzentrum durch ein Abfließen in der Höhe kompensiert wird. Es wird gezeigt, daß eine solche stationäre Strömung nur durch eine Verteilung von Wärmequellen und Sinkstellen aufrecht erhalten werden kann, die durch das Windfeld am Boden, die Reibungsverzögerung und die Höhe des Rückkehrstromes bedingt ist. Wenn die zwei letztgenannten Größen bestimmt sind, kann aus der Verteilung der Wärmequellen und Sinkstellen in der Atmosphäre auf das Wind- und Druckfeld des stationären Zustandes am Boden geschlossen werden.Aus dem Vertikalprofil von Temperatur und Feuchtigkeit ist es möglich, den durch Strahlungsvorgänge in verschiedenen Höhen erzeugten Wärmeüberschuß oder-verlust abzuschätzen. Wenn außerdem die Bilanz zwischen Niederschlag und Verdunstung bekannt ist, kann auch die Verteilung der Quellen und Sinkstellen in der Atmosphäre bestimmt werden und dieses Verfahren kann auf Grund von Strahlungskarten Eingang in die tägliche Praxis finden. Damit ist es möglich, aus der berechneten Verteilung von Quellen und Sinkstellen Schlüsse auf die Struktur, die Intensität und die Ausdehnung eines im Gleichgewicht befindlichen Druckfeldes zu ziehen. In Zukunft mag sich auch die Möglichkeit ergeben, eine solche Analyse als Teil des täglichen Wetterdienstes durchzuführen.Es wird gezeigt, daß die Druckunterschiede am Boden in solchen Monsunsystemen wie dem sibirischen Winterhoch von der gleichen Größenordnung sind, wie sie sich aus der thermodynamischen Theorie voraussagen lassen. Die Intensität von Quellen und Sinkstellen, die in der freien Atmosphäre auftreten, hat die richtige Größe, um die Aufrechterhaltung von Zyklonen und Antizyklonen mit den Dimensionen und Druckunterschieden zu erklären, wie sie in der Natur beobachtet werden.Zyklonen und Antizyklonen werden praktischerweise auf Grund der Beschaffenheit der Quellen oder Sinkstellen eingeteilt, die sie aufrecht erhalten. Im speziellen sind seichte Systeme, wie Kältehoch und Wärmetief, mit Quellen oder Sinkstellen im tieferen Niveau verknüpft, während Systeme mit großer Vertikalerstreckung, wie Wärmehoch und Kältetief, mit Quellen oder Sinkstellen in größerer Höhe verbunden sind.
Résumé On développe une théorie quantitative des dépressions et anticyclones stationnaires sur la base d'un cycle thermodynamique fermé dans lequel le courant soumis au frottement et dirigé vers le centre dépressionnaire est compensé par un écoulement divergent en altitude. On montre qu'un tel système stationnaire ne peut se maintenir que par une répartition des sources et des puits de chaleur conditionnée par le champ de vent au sol, le retard dû au frottement et l'altitude du courant de retour. Si les deux dernières grandeurs sont déterminées, on peut connaître le champ de vent et de pression de l'état stationnaire au sol à partir de la répartition des sources chaudes et des puits dans l'atmosphère.Grâce au profil vertical de température et d'humidité, il est possible d'évaluer l'excès ou le défaut de chaleur produits par les processus radiatifs à différents niveaux. Si en outre le bilan entre les précipitations et l'évaporation est connu, on peut aussi déterminer la distribution des sources et des puits dans l'atmosphère et ce procédé pourra entrer dans le travail de routine à l'aide de cartes de rayonnement. Ainsi il est possible, à partir de la distribution calculée des sources et des puits, de tirer des conclusions sur la structure, l'intensité et l'étendue d'un champ de pression en équilibre. On peut envisager dans l'avenir la possibilité d'adjoindre une telle analyse à la prévision journalière du temps.On montre que les différences de pression au sol dans des systèmes de mousson tels que celui de l'anticyclone hivernal sibérien sont de l'ordre de grandeur prévu par la théorie thermodynamique. L'intensité des sources et des puits qui apparaissent dans l'atmosphère libre a la valeur voulue pour entretenir les dépressions et les anticyclones avec les dimensions et les différences de pression que l'on observe dans la nature.On peut classer les dépressions et les anticyclones d'une manière pratique d'après la nature des sources et des puits qui les entretiennent. En particulier, des systèmes de peu d'épaisseur comme des anticyclones froids et des dépressions chaudes sont liés à des sources et des puits situés à basse altitude; par contre des systèmes de grande ampleur verticale comme des anticyclones chauds et des dépressions froides sont liés à des sources ou des puits à haute altitude.
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10.
Summary A simplified scheme of the transfer of zonal momentum in the general circulation is first summarised. Observational evidence in support of the pattern of vertical transfer is then provided from the relation between the fields of pressure and wind over the oceans in the Trades and westerlies, with large down-gradient motion in the former and very little cross-isobar motion in the latter. In neither case are the concepts of the classical (barotropic) friction layer valid. The vertical gradients of downwind and cross-wind shear stress are evaluated and from them climatological values of eddy viscosity are deduced for the surface layers. Values of eddy viscosity at levels of a few hundred metres are also deduced and found to be greater than at lower levels, consistent with the pattern of momentum transfer advanced. The transfer in the lower troposphere is probably mainly convective above the layer of mechanical turbulence. There is a concluding discussion on the nature of the vertical transfer of momentum in the middle and upper troposphere.
Zusammenfassung Zunächst wird ein vereinfachtes Schema für den Transport der zonalen Bewegungsgröße in der allgemeinen Zirkulation skizziert. Hierauf werden auf Grund der Beziehungen zwischen Druck- und Windfeld über den Ozeanen in den Gebieten der Passatwinde und der Westströmung auf Beobachtungsmaterial beruhende Beweise für den Vertikaltransport entwickelt; dabei erweist sich der Winkel zwischen Isobaren und Windrichtung in den Passatgebieten als groß, in der Westströmung als klein. In keinem der beiden Fälle haben die Anschauungen über die klassische (barotrope) Reibungsschicht Gültigkeit. Die Vertikalgradienten der Schubspannung in Richtung wie auch senkrecht zum Winde werden berechnet und daraus klimatologische Mittelwerte der scheinbaren Viskosität (Austausch) für bodennahe Schichten abgeleitet. Werte der scheinbaren Viskosität werden auch für Niveaus von einigen 100 m berechnet und größer als in niedrigeren Schichten gefunden, was in Übereinstimmung mit der entwickelten Anschauung über das Schema der Fortpflanzung der Bewegungsgröße steht. Der Austausch in der unteren Troposphäre oberhalb der Schicht mechanischer Turbulenz ist wahrscheinlich in der Hauptsache konvektiv. Zum Schluß wird das Wesen des Vertikalaustausches der Bewegungsgröße in der mittleren und oberen Troposphäre diskutiert.
Résumé Un schéma simplifié du transport, dans la circulation générale, de la quantité de mouvement zonal est d'abord esquissé. Des arguments en faveur du transport vertical proposé sont alors fournis par les relations des champs de pression et du vent au-dessus des océans dans les zones des alizés et du courant d'ouest; dans la première, l'angle entre l'isobare et la direction du vent est grande, dans la seconde il est petit. Dans aucun des deux cas, la conception de la couche de friction classique (barotropique) n'est valable. Les gradients verticaux des tensions internes sont évalués dans la direction et normalement à la direction du vent et des valeurs climatologiques de la viscosité apparente due à la turbulence en sont déduites pour les couches voisines du sol. Les valeurs de la viscosité apparente calculées pour des niveaux de quelques centaines de mètres sont plus grandes que celles des niveaux bas, concordant ainsi avec le transport vertical proposé. Dans la basse troposphère le transport est probablement surtout convectif au-dessus de la couche de turbulence. En conclusion l'auteur discute la nature du transport vertical de la quantité de mouvement dans la troposphère moyenne et supérieure.

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11.
Zusammenfassung Durch Untersuchungen vonJ. Bracht [3] und dem Verfasser wurde im Jahre 1940 festgestellt, daß die Wärmeleitfähigkeit des Bodens nicht bei allen Bodenarten eindeutig mit dem Wassergehalt zusammenhängt. Es wird eine Erklärung für diese Erscheinung durch die Verscjiedenheit der Wasserablagerung zwischen den Bodenpartikeln bei Wasseraufnahme und Wasserabgabe gegeben. Von allen Wärmekonstanten des Bodens ist nur die Wärmekapazität wahrscheinlich eindeutig abhängig von dem Wassergehalt des Bodens. Diese Größe kann am einfachsten als der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturleitfähigkeit des Bodens bestimmt werden. Es mu\ also außer der Wärmeleitfähigkeit auch noch die Temperaturleitfähigkeit gemessen werden.In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Bestimmung dieser letzteren Größe beschrieben. Hierbei wird als Geber das Doppelthermometer benutzt, das zur Messung der Wärmeleitfähigkeit des Bodens vom Verfasser [2] beschrieben wurde. Von den beiden Thermometern dieses Doppelthermometers wird das eine in halbstündigen Intervallen je eine Viertelstunde lang geheizt. Gemessen wird dann außer dem Temperaturunterschied zwischen geheiztem und ungeheiztem Thermometer auch der Temperaturgang des ungeheizten Thermometers allein. Aus dem Temperaturunterschied zwischen beiden Thermometern wird in der üblichen Weise die Wärmeleitfähigkeit und aus der Amplitude des Temperaturganges und seiner Phasenverschiebung gegen die Heizung die Temperaturleitfähigkeit des Bodens berechnet.
Summary Researches ofJ. Bracht [3] and of the present author have shown in 1940 that the thermal conductivity of the soil is not exactly coherent with the content of water in all kinds of soil. An explanation of this phenomenon is given by the difference of water deposit between the soil particles under conditions of imbilition and desiccation of water. Of all thermal constants of the soil solely the heat capacity probably is distinctly dependent on the water content of the soil. This value can be determined in the simplest manner as the quotient of thermal conductivity and thermal diffusivity of the soil. Beside thermal conductivity therefore thermal diffusivity must be measured too.A procedure for the determination of this last value is developed in this paper. The double thermometer which has been described by the author [2] for measuring the thermal conductivity is used as indicator. One of the two thermometers of this double thermometer is being heated during a quarter of an hour at intervals of half an hour. Beside the difference of temperature between heated and unheated thermometer the variation of temperature of the unheated thermometer itself is measured. Then the thermal conductivity is calculated in the usual manner from the difference of temperature between the two thermometers and the thermal diffusivity of the soil from the amplitude of the temperature variation and its shift of phase against heating.
Résumé Des recherches deJ. Bracht [3] et de l'auteur en 1940 ont montré que la conductibilité calorifique de certains sols ne dépend pas uniquement de leur teneur en eau. On tente d'expliquer cette anomalie par le fait que l'eau s'insère différemment entre les particules du sol lors de l'imbibition et lors de la dessication. Parmi toutes les constantes calorifiques du sol, la capacité calorifique est probablement la seule qui soit en relation univoque avec la teneur en eau. Cette grandeur peut se définir le plus simplement par le quotient de la conductivité calorifique et de la transmission thermique du sol. Il faut donc mesurer séparément ces deux grandeurs.On décrit dans le présent mémoire un procédé permettant la mesure de la transmission thermique. On se sert comme indicateur du thermomètre double décrit par l'auteur [2] en vue de la mesure de la conductibilité du sol. L'un de ces thermomètres est chauffé pendant un quart d'heure toutes les demi-heures. On note alors non seulement la différence de température entre les deux instruments, mais encore les variations du thermomètre non chauffé: la différence de température permet comme d'ordinaire le calcul de la conductibilité, tandis que l'amplitude de la variation du thermomètre non chauffé et son décalage par rapport à l'autre permettent le calcul de la transmission thermique.

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12.
Zusammenfassung Die Wirkungsweise des zur Messung der Himmels- und der Globalstrahlung verwendeten SolarigraphenMoll-Gorczynski wird theoretisch und experimentell untersucht. Die Wärmebilanz derMollschen Thermosäule wird aufgestellt und gezeigt, welche Größen in den Eichfaktor eingehen und wie die Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors zustande kommt. Der Einfluß der Thomson-, Joule- und Peltier-Wärmen erweist sich als praktisch vernachlässigbar. Der Temperaturkoeffizient des Eichfaktors beträgt zirka 0,2% pro Grad C. Auf Grund der spektralen Verteilung der terrestrischen Sonnenstrahlung und der Himmelsstrahlung läßt sich zeigen, daß die durch die Absorptions- und Reflexionsverluste in den Deckgläsern bedingten Empfindlichkeitsänderungen höchstens ±0,4% betragen. Es wird untersucht, welche Fehler entstehen, wenn bei der Berechnung der Strahlungswerte die Abhängigkeit des Eichfaktors von der Winkelhöhe der einfallenden Strahlung nicht berücksichtigt wird. Auf Grund der vonReitz beobachteten Abweichungen vom Cosinusgesetz ergibt sich in den Himmelsstrahlungswerten bei gleichmäßig strahlendem Himmel ein Fehler von zirka 0,5%, während der Fehler in den Werten der Globalstrahlung für Sonnenhöhen über 15° höchstens 2,6% beträgt. Die durch die Eichmethode, die Schaltung und das Registrierinstrument bedingten Fehler werden diskutiert und der Einfluß der langwelligen Ausstrahlung der Glashüllen (Nullpunktsdepression) untersucht. In einer zusammenfassenden Fehlerdiskussion wird die Genauigkeit der unter Berücksichtigung der Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors berechneten Strahlungswerte auf ±1 bis 2% geschätzt; die je nach Instrument verschieden großen Fehler, welche durch die Abweichungen vom Cosinusgesetz erzeugt werden, sind in dieser Abschätzung nicht inbegriffen.
Summary The author examines by experiments and in the theory the principle of working of the solarigraphMoll-Gorczynski, used for measuring the sky radiation and the global radiation of sun and sky. He develops the heat-balance ofMoll's thermopile and shows the factors entering into the calibration factor and in which manner this factor is depending on temperature and intensity of radiation. The influence of the Thomson-, Joule-, and Peltier-effects can practically be neglected. The temperature coefficient of the calibration factor is about 0,2%/°C. As regards the spectral distribution of solar and sky radiation it can be shown that the modifications of sensitivity as caused by the loss by absorption and reflexion in the cover-glasses of the solarigraph amount to ±0,4% in the maximum. Furthermore the errors are examined which occur with the calculation of the radiation intensities if the dependency of the calibration factor from the angle of height of incoming radiation is not taken into consideration. Due to the deviations from the law of cosine as observed byReitz, it can be concluded that the error of the values of the sky radiation (with uniform sky) is of about 0,5%, whereas the error of the values of the global radiation for solar altitudes above 15° is 2,6% in the maximum. The errors resulting from the calibration method, the electric connexions and the recording instrument are discussed, as well as the influence of outgoing long-wave radiation of the cover-glasses (zero depression). In a summarizing discussion the accuracy of the calculated values of radiation is estimated at ±1 to 2%, taken into consideration the dependency from the temperature and intensity of the calibration factor. The errors caused by the deviations from the cosine-law varying according to the instrument, are not included in this estimation.
Résumé On étudie du point de vue théorique et pratique le fonctionnement du solarigrapheMoll-Gorczynski utilisé pour la mesure du rayonnement céleste et global. On établit le bilan thermique de la pile thermoélectrique deMoll et on montre quels sont les grandeurs intervenant dans le facteur d'étalonnage et comment ce facteur dépend de la température et de l'intensité du rayonnement. L'influence des effets Thomson, Joule et Peltier se révèle pratiquement négligeable. Le coefficient de température du facteur d'étalonnage s'élève à env. 0,2% par degré centigrade. Considérant la distribution spectrale du rayonnement solaire et céleste, on peut montrer que les variations de sensibilité dues aux pertes par absorption et réflexion dans les enveloppes de verre protectrices s'élèvent à ±0,4%. On recherche quelles sont les erreurs commises en négligeant l'effet sur le facteur d'étalonnage de l'angle d'incidence des rayons lors du calcul des valeurs de rayonnement. Se fondant sur les écarts à la loi du cosinus observés parReitz, on constate que l'erreur pour la valeur du rayonnement céleste (ciel uniforme) est d'environ 0,5%, et que celle du rayonnement global pour des hauteurs solaires supérieures à 15° est au plus de 2,6%. On discute les erreurs résultant de la méthode d'étalonnage, du montage du circuit électrique et de l'enregistreur lui-même, ainsi que l'effet du rayonnement propre à grande longuer d'onde des écrans de verre (dépression du zéro). II résulte de toute la discussion des erreurs possibles que l'exactitude des valeurs calculées du rayonnement, en tenant compte de l'influence de la température et de l'intensité sur le facteur de sensibilité, est estimée à ±1 à 2%; les erreurs, variables suivant les appareils, provenant des écarts à la loi du cosinus ne sont pas prises en considération dans ce chiffre.

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13.
Zusammenfassung Der in Richtung von Nordosten gegen Südwesten mit etwa 400 m relativer Höhe zwischen den nordwestlichen Ausläufern der Ungarischen Tiefebene und dem Marchfeld, (Niederösterreich) sich hinziehende schmale Gebirgszug der Kleinen Karpaten bewirkt eine beträchtliche Verstärkung der quer über den Gebirgskamm wehenden Winde auf der jeweiligen Leeseite. Dies zeigt sich deutlich an den aus den Windstärken 6 Beaufort abgeleiteten Sturmwindrosen, aus denen ersichtlich ist, daß auf beiden Seiten des Gebirges die Stürme fast ausschließlich vom Gebirge her wehen und so ein Bild bieten, als ob das Gebirge die Sturmquelle darstellte. Der Vergleich mit Windbeobachtungen von knapp am Gebirge liegenden Stationen und von weiter entfernten Beobachtungsorten zeigt, daß die Windverstärkung nur in einem verhältnismäßig schmalen Streifen im Lee auftritt, dort aber häufig eine Verstärkung einer verhältnismäßig schwachen Allgemeinströmung bis über Sturmstärke bewirkt. Während die NW-Stürme zu allen Jahreszeiten häufig und im Frühling am häufigsten vorkommen, sind die SE-Stürme im Sommer sehr selten. An mehreren charakteristischen Beispielen von Windregistrierungen mit Böenschreibern wird die Struktur dieser Stürme erläutert. Neben der Windverstärkung im Lee tritt dort auch eine sehr große Böigkeit auf. Luftdruckregistrierungen zeigen, daß jeweils im Lee der Luftdruck um 3,5 bis 5 mb zu niedrig ist, was dem nach der Leewellentheorie geforderten Wert entspricht. Während die NW-Stürme fast durchwegs von Kaltlufteinbrüchen begleitet sind, bringen die SE-Stürme häufig Erwärmung. Der Erscheinung der fallwindartigen Verstärkung der Winde im Lee kommt allgemeine Bedeutung zu.
Summary The narrow mountain range of the Small Carpathians extending at a relative height of 400 m from north-east to south-west between the outer regions of the Hungarian plain and the March field causes the winds blowing across it to increase considerably in force on the lee-sides of the range. This becomes obvious by the stormwind-roses based on wind-forces 6 Beaufort from which can be seen that, on either side of the range, the storms come nearly without exception from the direction of the mountains thereby giving the impression as if the mountains were the origin of the storms. Comparison of wind observations at stations both in the vicinity and at a greater distance from the mountains shows that the increase of wind-force takes place on the lee-side within a narrow band only. There, however, a relatively weak general air current often will be increased above storm intensity. Whereas NW-storms are frequent at all times of the year, with a maximum in spring, SE-storms are rare in summer. The structure of these storms is discussed on base of characteristic anemographic records. The lee-side increase of wind-force is usually accompanied by very high turbulence. Pressure records show at the same time a deficiency of air pressure on the lee-sides amounting to 3,5 to 5 mb, which would be in accordance with the value claimed by the theory of lea-waves. Since NW-storms are generally accompanied by an invasion of cold air, SE-storms bring frequently a rise of temperature. The lee-side increase of the force of descending winds appears to be of general importance.
Résumé La chaîne étroite des Petites Carpathes orientée du Nord-Est au Sud-Ouest entre les dernières plaines hongroises et le champ de la March, à un altitude relative de 400 m environ, provoque une augmentation notable de la vitesse du vent soufflant normalement à la chaîne sur le versant sous le vent. Ce fait apparaît nettement à l'examen de la rose des vents tempêtueux (plus de 6 Beaufort): sur les deux versants les tempêtes viennent de la montagne, laquelle semble ainsi en être l'origine. En comparant les observations anémométriques des stations voisines des versants et éloignées de ceux-ci, on constate que l'accroissement de vent n'apparaît que dans une bande assez étroite sous le vent du versant, mais que cet accroissement d'un courant relativement faible va souvent jusqu'à la tempête. Tandis que les tempêtes du Nord-Ouest sont fréquentes en toutes saisons et surtout au printemps, celles du Sud-Est sont très rares en été. On décrit la structure de ces tempêtes à l'aide d'exemples caractéristiques d'enregistreurs de grains. Outre l'augmentation de vitesse, il y a aussi une forte turbulence. Des mesures de pression montrent qu'il existe parfois sous le vent de la montagne un défaut de pression de 3,5 à 5 mb, ce qui correspond à la théorie des ondes d'obstacles. Alors que les tempêtes du Nord-Ouest sont presque toujours accompagnées d'une invasion d'air froid, celles du Sud-Est apportent souvent un réchauffement. L'accroissement de vitesse d'un vent descendant un versant présente une importance générale.

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14.
Zusammenfassung Die allgemeinnen sowie verschiedene regionale vertikale Temperaturgradieten in den Ostalpen bestätigen nicht die im früheren meteoorologischen Schrittum entwickelte Vorstellung, daß die Massenerhebung des Gebirges thermisch begünstigend wirke und daß dies die Ursache für die Hebung der Vegetationsgrenzen in den Gebieten größter Massenerhebungen sei. Alle Temperaturgradienten weisen darauf hin, daß jede Temperraturreduktion mit 0,5o pro 100 m auf ein bestimmtes Niveau in reduzierten oder auch in wirklichen Isothermen zu klimatologischen Irrtümern führen muß. Um die wahren Unterschiede zwischen Bergtemperaturen und freier Atmosphäre zu ermitteln und damit das Problem zu klären, ob Berge thermisch bevorzugt sind oder nicht, wurden Aufstiegsergebnisse über Wien, München, Pavia und Friedrichshafen in den Alperaum reduziert, d. h. unmittelbar mit gipfelnahen Bergtemperaturen vergleichbar gemacht. Es zeigte sich, daß im Jahresmittel um 7 Uhr Bergen, Hochtäter und Pässe kälter sind als die freie Atmosphäre, zur zwar zunhmend mit wachsender Höhe. Ähnliche Unterschiede wurden auch für die durchnittlichen Julitemperaturen gefunden. Im jahreszeitlichen Gang der Abweichungen der Bergtemperaturen um 7 Uhr gegenüber der freien Atmosphäre treten auf dem Sonnblick die größten Differenzen im Winter und die geringsten im Mai auf. Auch für die Zeit des Temperaturmaximums am Nachmittag konnte im Jahresmittel der Temperatur kein positiver Einfluß erkannt werden.Die hohen oberen Baumgrenzen in den zentralalpen gegenüber den niedrigeren am nördlichen Außenrand der Ostalphen müssen durch die südlichere Lage, geringere Schneehöhen und geringere Andauer der Schneedecke, schächere Luftbewegung, tiefgründigere und wasserundurchlässige Böden erklärt werden, während in den Kalkaplen Schutthalden, eine nur dünne Humusdecke, Wasserdurchlässigkeit des Bodens und damit starke Austrocknung in Dürreperioden, Kaltluftansammlungen in Dolinen usw. die Grenze des Baumwuchses nach unten drücken.
Summary The general as well as regional vertical temperature-gradients in the Eastern Alps do not confirm the view hitherto developed in the meteorological literature that a mountain massif causes relatively higher temperatures and, therefore, higher limits of vegetation within the area of the highest elevations. All temperature-gradients indicate tha any reduction of temperature to a given level carried out on the basis of 0,5°C per 100m, will lead to climatological errors, both for reduced and true isotherms.In order to obtain the real differences of temperature between mountains and free atmosphere and to throw light upon the probloem whether mountains are thermically favoured or not, the aerological records of Vienna, Munich, Pavia, and Friedrichshafen have been reduced to the Alpine region and so made directly comparable with the corresponding mountain temperatures. In the annual average at 7 A. M., mountains, high valleys, and passes were found to ber colder than the free atmosphere, this temperature-differences being greater with icreasing height. The same holds true for the mean July temperatures. The annual march of the temperature-difference between mountains and free atmosphere, such as it was found from observations on the Sonnblick at 7 A. M., shows a maximum in winther and a minimum in May. Even for the time of the afternoon maximum of temperature no positive influence could be recognized in the annual average of temperature.The high upper tree-limits in the Central Alps when compared with those lower ones on the northern edge of the Eastern Alps must be explanied by the relatively southern position, by smaller depths of snow and shorter periods of snow-cover, by less air movement and deeper soils being impermeable to water. In the Limestone-Alps slopes of debris, thin mouldcovers, the permeability of the soil and in consequence lack of humidity in periods of droughts, accumulation of cold air in dolines and other phenomenona are the cause for the relatively low limits of tree growth.
Résumé Les gradients verticaux de température régionaux dans les Alpes orientales démentent les vues classiques selon lesquelles la présence de massifs montagnex aurait un effet favorable du point de vue thermique et serait la cause de l'élévation des niveaux de végétation dans les régions accidentées. Tous les gradients étudiés prouvent que toute réduction de température sur la base de 0,5 degrés par 100 mètres conduit à des errurs en climatologie, soit en isothermes réduites ou réelles, Dans le but d'obtenir les différences réelles de température entre la montagne et l'atmosphère libre et de voir si la première est avantagée ou non, on a réduit des observtions aérologiques de Vienne, Munich, Pavie et Friedrichshafen der façon à les rendere comparables à celles des sommets alpins voisins. On constate qu'à 7 h. (moyennes annuelles) les montagnes, les hautes vallées et les cols sont plus froids que l'atmosphère libre, et cela d'une manière croissante avec l'altitude; il en est de même pour les températures moyennes du mois de juillet. La variation annuelle de l'écart de température au Sonnblick à 7 h. montre que l'écart est le plus grand en hiver et le plus faible en mai. Même en ce qui concerne les températures du moment le plus chaud de la journée, il nápparaît pas que la montagne soit plus chaude que l'atmosphère libre.Il faut donc expliquer l'altitude relativement élevée des limites d'arbres des Alpes centrales comparées aux altitudes plus basses dans la partie extérieure septentrionale des Alpes orientales part la latitude plus basse, par la plus faible hauteur de neige, par la moindre durée de la couverture neigeuse, par le calme relatif de l'air et par l'état du sous-sol imperméable à l'eau. Dans les Alpes calcaires, part contre, les éboulis, la faible épaisseur de l'humus, la perméabilité du sol entraînant la dessication en période sèche, les accumulations d'air froid dans les dolines, etc. abaissent le niveau de la limite de la végétation.

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15.
Résumé Les navigateurs ont l'habitude de jeter à la mer des bouteilles qui, lorsqu'elles sont retrouvées, donnent des indications sur les courants du large: on a ainsi obtenu des preuves directes que les ramifications du Gulf Stream atteignent les côtes de France. D'autres indications sur les courants sont fournies par le chemin parcouru par des épaves, des bouées en dérive, ou bien par des flottages naturels, tels que la dérive des glaces.Parmi ces flottages naturels, il en est qui présentent un intérêt particulier pour la dissémination des espèces végétales et animales, ce sont les «iles flottantes», constituées par des amas de végétaux et d'arbres qui peuvent rester longtemps agglomérés entre eux. Divers exemples de ces îles flottantes sont donés. L'auteur pense que par le moyen de ces îles flottantes, plus importantes dans les âges anciens qu'aujourd'hui, des échanges d'animaux et de végétaux ont dû se produire entre les divers continents.
Summary Seafarers have the custom to throw bottles in the sea which, when discovered, give indications about the oceanic currents. Thereby it was possible to furnish proof that the Gulf Stream has ramifications which reach the coast of France. Other disclosures about the currents are furnished by the way a wreckage was floating or a buoy drifting, or by natural drifts, as for instance floating ice.Of particular interest can be natural drifts, such as the floating isles consisting of an accumulation of plants and trees which keep together for a long time, because they contribute to the dissemination of some species of plants and animals. Different examples of such floating isles are referred to. It is believed that by these floating isles, which were of greater importance in former times, an exchange of species of animals or plants can have taken place between the different continents.
Zusammenfassung Durch den Brauch der Seefahrer, Flaschen ins Meer zu werfen, können bei deren Auffindung Aufschlüsse über die Meeresströmungen erhalten werden; so war es möglich, direkte Beweise dafür zu erhalten, daß Abzweigungen des Golfstroms die Küste Frankreichs erreichen. Weitere Aufschlüsse über die Meeresströmungen können aus dem von Wracks oder abdriftenden Bojen zurückgelegten Weg, aber auch aus natürlichen Abdriften erhalten werden, wie z. B. aus der Eisdrift.Von besonderem Interesse sind solche natürlichen Driften, die zur Ausbreitung von Pflanzen und Tierarten beitragen; es sind dies die sogenannten schwimmenden Inseln, die aus Ansammlungen von Pflanzen und Bäumen bestehen und lange Zeit zusammenhalten können. Mehrere Beispiele solcher schwimmender Inseln werden aufgeführt. Man kann annehmen, daß durch solche schwimmenden Inseln, die namentlich in früheren Zeiten stärker verbreitet waren, mancher Artenaustausch sowohl im Pflanzen- wie im Tierreich zwischen den verschiedenen Kontinenten stattgefunden haben kann.
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16.
Zusamenfassung An Hand der Abteilungen vonAlbrecht läßt sich der Eisansatz and Hochspanungsleitungen berechnen, wenn die Tropfengröße, der Wassergehalt der Luft und die Windgeschwindigkeit bekannt sind. Die Übereinstimmung der theoretischen Werte mit den von uns gemessenen Werten ist gut, wenn man bedenkt, daß die Eislastmessungen sich über Stunden und Tage erstrecken und die Bestimmung der Wolkenelemente sich auf Stichproben beschränken muß. Die maximale Eislast betrug bei unseren Messugen in 205 Stunden 24,6 kg/m und wurde außerhalb der Meßreihe noch überschritten. Die Ergebnisse der Gesamtlast-Messungen lassen sich durch einee-Funktion darstellen, deren Exponent durch die Ablagerungszeit und einen örtlich variierenden Faktor zwischen 0,003 und 0,030 bestimmt ist; dieser scheint den Einfluß der Windgeschwindigkeit und des Wassergehlates zu umfassens.
Summary By the deductions ofAlbrecht the formation of ice at hightension conduits cna be calculated if one knows the size of the drops, the water content of the air and the wind velocity. The confornity between the theoretical values and those measured by us, is good, if one considers that the measurements of the ice deposits cover hours and days and that the determination of the cloud elements had to be limited to some few observations. The highest amouint of ice load was 24,6 kg/m in 205 hours and was still greater after the observational series. The results of measurements of the total load can be shown by ane-function, the exponent of which is determined by the duration of ice deposit and by a local factor, varying between 0,003 and 0,030; this one seems to cover the influence of the wind velocity and of the water content.
Résumé Il est possible, grâce aux travaux d'Albrecht, de calculer le givrage des conduites à haute tension, dès que l'on connaît la grosseur des gouttelettes, la teneur en eau de l'air et la vitesse du vent. La concordance des valeurs théoriques avec celles qui résultent des mesures est bonne si l'on considère que les mesures du poids de la glace se poursuivent pendat des heures et des jourm, et que la détermination des éléments nuageux ne pouvait consister qu'en quelques observations de contrôle. La charge de glace maximale qui fut mesurée, était de 24,6 kg/m pendant 205 heures et dépassa ce chiffre après la période de mesure. Les résultats des mesures de la charge totatle peuven être représentés par unde fonctione, dont l'exposant est déterminé par le temps pendant lequel la glace se dépose et par un facteur local variant entre 0,003 et 0,030; ce dernier semble comprendre l'influence exercée par la vitesse du vent et par la teneur en eau de l'air.

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17.
Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit wird die Entwicklungsgeschichte des Kugelpyranometers Bellani, das Tagessummen der Bestrahlung einer Kugelfläche mißt, geschildert und die Bedeutung der Messung der Strahlung auf eine frei exponierte Kugel diskutiert; solche Messungen können nicht nur für biologisch orientierte Fragestellungen, sondern auch für rein geophysikalische Studien von Wichtigkeit sein. In drei weiteren Abschnitten wird die Funktionsweise des Instruments etwas eingehender dargestellt, damit die wichtigsten Eigenschaften des am Observatorium Davos entwickelten und hergestellten instrumenttyps verständlich werden. Es folgt eine Darlegung über die Gewinnung des absoluten Eichfaktors des Instruments und über seine Eigenschaften, insbesondere seine zeitliche Konstanz und Genauigkeit. Zuletzt folgen Hinweise auf die Handhabung des Instruments. Der Gesamtfehler der Tagessummen der Strahlung, wie sie mit dem Kugelpyranometer Bellani gemessen werden, liegt unter 3%.
Summary The first chapter of this paper gives the history of the spherical pyranometer bellani and discusses the importance of measuring the radiation which falls on a freely exposed sphere. Such measurements are of importance not only for biological problems but also for geophysical studies. In three further chapters the way of working of the instrument is discussed in closer details in order to make understandable the most outstanding features of the instrument, that has been developped and is manufactured by the Observatorium Davos. Then follows a discussion on the absolute calibration-factor of the instrument and its qualities, mainly its invariability over longer periods of time and its accuracy. At last instructions for the use of the instrument are given. The overall error of daily sums of radiation measured by the spherical pyranometer Bellani is less than 3%.
Résumé Dans la première partie du présent travail on décrit l'invention et le développement du pyranomètre sphérique de Bellani ainsi que l'importance de la mesure du rayonnement sur une sphère librement exposée. Les dites mesures ne sont pas seulement d'utilité en biologie mais peuvent l'être aussi dans des questions de géophysique pure. Dans les trois chapitres suivants, on décrit avec plus de détails le fonctionnement de l'instrument afin d'expliquer les propriétés du type d'appareil récemment développé et actuellement en construction à l'Observatoire de Davos. On expose ensuite la manière d'établir le facteur d'étalonnage absolu de l'instrument et l'on décrit ses propriétés, en particulier sa constance au cours du temps ainsi que son exactitude. Pour terminer on indique comment il faut manier l'appareil en question. L'erreur totale des sommes diurnes du rayonnement tels que les mesure le pyranomètre Bellani est plus petite que 3%.

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18.
Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit werden der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Anzeige des Piche-Evaporimeters und der Einfluß des Lochdurchmessers im Filterpapier auf den Unterdruck im Rohr untersucht. In beiden Fällen ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem experimentellen Ergebnis und entsprechenden theoretischen Überlegungen.Messungen der Verdunstung des Piche-Evaporimeters, bei denen die Strahlung durch eine äquivalente elektrische Heizung des Filterpapiers ersetzt wurde, erlauben zusammen mit den Messungen der übrigen für die Verdunstung maßgebenden Parameter die Bestimmung der Wärmeübergangszahl des Filterpapierblättchens des Piche-Evaporimeters als Funktion der Windgeschwindigkeit. Das dabei gefundene Potenzgesetz, welches weitgehend den aus der Literatur bekannten Formeln für die Wärmeübergangszahl folgt, ermöglicht es, die Verdunstung und die Mitteltemperatur des Filterpapiers des Piche-Evaporimeters mit Hilfe der vonG. Hofmann angegebenen Formeln und der in ihnen auftretenden meteorologischen Parameter (Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Strahlungsbilanz, relative Luftfeuchtigkeit) zu errechnen. Auch hier ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung der berechneten Werte mit den gemessenen, so daß die Abhängigkeit der Meßwerte eines Piche-Evaporimeters von den für dessen Anzeige maßgebenden Parametern hinreichend geklärt erscheint.
Summary First are investigated the effect of temperature variations on the readings of a Piche evaporimeter, and the effect of the size of the hole pierced into the filter paper on the underpressure within the tube. In both cases good agreement is found between experimental results and theoretical considerations.The heat transfer coefficient of the filter paper as a function of wind velocity was ascertained by observing evaporation and the pertinent parameters; radiation, however, was replaced by an equivalent electric heating of the filter paper. The relationship follows a power law and corresponds largely with other formulae given in the literature. By applyingG. Hofmann's formulae (containing air temperature, wind velocity, net radiation, and relative humidity) the relationship can be used to calculate the mean temperature of the filter paper and the amount of evaporation. The agreement between calculated and observed results is very good. It seems, therefore, that the relationship between the Piche evaporimeter readings and the meteorological parameters governing its reactions is sufficiently clarified.
Résumé On étudie tout d'abord l'influence des variations de température sur les indications de l'évaporimètre de Piche, ainsi que l'effet du diamètre du trou du papier-filtre sur la dépression du tube. Dans les deux cas la théorie et l'expérience sont parfaitement d'accord.En mesurant ensuite l'évaporation de l'instrument exposé à un chauffage électrique équivalent à la radiation et en tenant compte des autres paramètres, on peut déterminer le coefficient de transfert de chaleur du filtre en fonction de la vitesse du vent. La loi exponentielle trouvée qui correspond bien aux formules connues pour le transfert de chaleur, permet alors de calculer l'évaporation et la température moyenne du filtre à l'aide des formules données parG. Hofmann et des paramètres météorologiques (température de l'air, vitesse du vent, bilan radiatif, humidité relative). Là aussi, l'accord entre la théorie et l'expérience est très satisfaisant, ce qui établit convenablement et de façon suffisante le lien entre les indications de l'évaporimètre de Piche et les conditions d'expérience.
Mit 10 TextabbildungenTeil einer Diplomarbeit für Meteorologie an der Universität München (1959).  相似文献   

19.
Zusammenfassung Die Wasserabgabe einer vegetationsbestandenen Bodenfläche, die Evapotranspiration, setzt sich zusammen aus der Verdunstung von Wasser an der Bodenoberfläche (Evaporation) und der wenigstens in der Hauptvegetationszeit viel stärkeren Verdunstung von Wasser durch die Pflanzen (Transpiration). Zur Messung der Transpiration hat sich seit langem die kurzfristige Wägemethode bewährt, zur Messung der Evapotranspiration steht u. a. das der Klimatologie entlehnte Austauschverfahren zur Verfügung. An einem Beispiel (Luzerne) wird die Bestandestranspiration mit der kurzfristigen Wägemethode und die Evapotranspiration nach dem Austauschverfahren gleichzeitig bestimmt und die Ergebnisse werden miteinander verglichen.Vor Anwendung der Austauschmethode werden zunächst einige Schwierigkeiten erörtert, die sich ergeben: 1. bei der Festlegung der Höhen der Meßpunkte über dem Bestand; 2. aus dem Einfluß der Temperaturschichtung auf das Profil der Windgeschwindigkeit; 3. bei der Auswahl der Meßgeräte und der Bildung von Mittelwerten.Die wiedergegebenen Beispiele der Messungen (Abb. 2 bis 6) zeigen nicht nur große Differenzen zwischen den meteorologischen Daten, welche die zu den Messungen verwendeten Gerätepaare angeben, sondern auch starke Unterschiede zwischen den genannten zwei Meßmethoden. Die aufgezeigten Differenzen werden nicht so sehr auf die Mängel, welche die Geräte aufweisen, als vielmehr auf grundsätzliche Schwierigkeiten zurückgeführt, die sich aus der Turbulenz ergeben.
Summary The evapotranspiration, i. e. the water loss of a soil with vegetation is composed of the evaporation from the surface of the ground and of the evaporation of water from the plants (transpiration), which is much more intensive at least in the main vegetation period. For measuring the transpiration the short-working weighing-method has held good for a long time past; for measuring the evapotranspiration there exists, among others, the procedure of determination of exchange borrowed from climatology. For an example (lucerne) the transpiration of the whole vegetation has been measured by the weighing-method and the evapotranspiration simultaneously by the exchange method and the results are compared with each other.Some difficulties are discussed which arise when using the exchange procedure: 1. the height above vegetation where to measure; 2. the influence of thermal stratification on the profile of wind velocity; 3. the selection of measuring instruments and the formation of mean values.The examples of measurements quoted in this article (Figs. 2–6) are showing great differences not only between the data of the meteorological instruments, but also between the two methods of measurement mentioned above. It must be supposed that these differences are to be attributed not so much to the deficiency of the instruments than to systematic difficulties resulting from the turbulence.
Résumé La perte en eau d'un sol recouvert de végétation, c'est à dire son évapotranspiration, se compose de l'évaporation à la surface du sol même et de la transpiration végétale, beaucoup plus importante, au moins pendant la période de végétation. La mesure de la transpiration se fait par la méthode de pesée, pour de courts intervalles de temps, éprouvée depuis longtemps; celle de l'évapotranspiration s'appuie entre autres sur le procédé d'échange emprunté à la climatologie. Dans un cas particulier (luzerne) on a appliqué simultanément ces deux méthodes et on a comparé les résultats.La méthode d'échange présente toutefois quelques difficultés résultant: 1. du choix des hauteurs auxquelles se font les mesures au-dessus de la plantation; 2. de l'influence de la stratification thermique sur le profil de vitesse du vent; 3. du choix des appareils et du calcul des moyennes.Les exemples mentionnés (fig. 2 à 6) mettent en évidence, non seulement de grandes différences entre les valeurs des éléments météorologiques fournies par les appareils, mais encore entre les deux méthodes employées. Ces divergences découlent moins des défauts instrumentaux que des difficultés fondamentales résultant de la turbulence.

Mit 6 Textabbildungen.  相似文献   

20.
Zusammenfassung Ein möglicher physikalischer Gleichgewichtszustand wird erst in Verbindung mit der Frage nach seiner Stabilität oder Labilität hinreichend charakterisiert. In der Natur können nämlich nur stabile Zustände von Dauer sein; dagegen führen labile Zustände bei der geringsten Störung zu spontanen Umlagerungen der gesamten Gleichgewichtslage. Die Frage nach der Stabilität des geostrophischen Windes — der einfachsten und in der Natur mit guter Näherung erfüllten Grundlösung der hydrodynamischen Gleichungen — wird damit zu einem Grundproblem der dynamischen Meteorologie.In neuerer Zeit wurde dieses Problem vonE. Kleinschmidt in Angriff genommen und weitgehend geklärt. An der Spitze derKleinschmidtschen Untersuchung steht eine Energiebetrachtung, welche indessen nur sehr schwer verständlich ist und vor allem den Zusammenhang mit den üblichen Methoden der klassischen Mechanik nicht erkennen läßt. Das Haupthilfsmittel aller klassischen Stabilitätsuntersuchungen ist die Variationsrechnung. Mit ihrer Hilfe wird in Kapitel I und II dieser Arbeit die Stabilitätsuntersuchung des geostrophischen Windes auf eine neue Basis gestellt. Es ergibt sich danach — in voller Analogie zu der Statik eines Systems von Massenpunkten — daß für den geostrophischen Wind die erste Variation der gesamten Energie verschwindet und die zweite Variation über Stabilität und Labilität entscheidet. Diese Ergebnisse sind implizit in derKleinschmidtschen Energiebetrachtung enthalten. Sie lassen in dieser Form vor allem die Grenzen desKleinschmidtschen Beweises erkennen, denn nicht einmal in der Statik eines Punktsystems läßt sich auf Grund der zweiten Variation der potentiellen Energie die Labilität in mathematisch befriedigender Form beweisen; doch werden auch hier die aus der zweiten Variation folgenden Kriterien als physikalisch plausibel und richtig angenommen. In diesem Sinne sind auch dieKleinschmidtsche Energiebetrachtung und der Beweis hier zu werten.Die weiteren Ausführungen dieser Arbeit sollen dazu dienen, denKleinschmidtschen Stabilitäts- bzw. Labilitätskriterien eine möglichst übersichtliche und auf praktische Anwendungen zugeschnittene Formulierung zu geben. Dementsprechend wird in Kapitel III die zweite Variation der Energie (Verschiebungsenergie) zunächst auf eine durchsichtige und leicht diskutierbare Form gebracht. Anschließend werden in Kapitel IV und V auf Grund des Vorzeichencharakters der zweiten Variation der Energie die Stabilitätskriterien für mittlere und höhere Breiten sowie für den Äquator in übersichtlicher Weise zusammengestellt, ihr Zusammenhang mit den klassischen Stabilitätskriterien einer ruhenden Atmosphäre dargelegt und sodann das Verhalten der Kriterien bei Annäherung an den Äquator untersucht. Mit Hilfe von Näherungsformeln werden die einzelnen Stabilitäts- und Labilitätsfälle für =50 in Kapitel VI bis VIII eingehend diskutiert mit dem Ziel, eine Grundlage für spätere konkrete Anwendungen zu schaffen.In Kapitel IX werden die Zusammenhänge zwischen der Isentropenneigung und den einzelnen Stabilitäts- und Labilitätsarten klargelegt. Diese Zusammenhänge sind für die Ausbildung von Fronten, von Auf- und Abgleitvorgängen sowie für die Ausbildung von Schauerwetter von besonderer Bedeutung. An Hand eines durchgerechneten Beispiels wird dies in Kapitel X ausführlich erörtert. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse stimmen mit den Auffassungen der mitteleuropäischen Schule vollkommen überein. Kapitel XI enthält Bemerkungen zur Stabilität und Labilität am Äquator.
Summary A possible state of equilibrium in physics is fully characterized in connection only with the question of its stability or instability. In nature, only a stable state can be permanent, an unstable state on the other hand, if affected by the least disturbance, leads to spontaneous displacements of the whole equilibrium. Therefore, the question of the stability of the geostrophic wind — the simplest possible solution of the equations of hydrodynamics which is fulfilled with good approximation in nature — becomes a fundamental problem of dynamic meteorology.RecentlyE. Kleinschmidt dealt with this problem and mostly solved it. At the beginning he gives an analysis of energy which it is difficult to understand and which, above all, does not show the connection with the common methods used in classical mechanics. The main help for the classical treatment of the problem of stability is the calculus of variation. By introducing it the problem of the stability of the geostrophic wind is put in a new basis in the first two chapters of this paper. In accordance with the statics of a system of mass points, the result is that, for the geostrophic wind, the first variation of the total energy must disappear, while the second variation decides whether it is stable or unstable.Kleinschmidt's paper contains these results implicitly. But in their new form they show the limits ofKleinschmidt's analysis, for even in the statics of a system of mass points it is not possible to prove in a mathematically satisfactory manner lability on the basis of the second variation of the potential energy. But we regard here the criteria resulting from the second variation also as plausible and right from the standpoint of physics. In this wayKleinschmidt's reflexions on energy and the analysis in this paper must be looked upon.The purpose of the further statements in this paper is to giveKleinschmidt's criteria a form which is clear and suitable for practical computing. Therefore, in chapter III the second variation of energy (energy of displacement) has been arranged to a lucid form that may be easily discussed. In the chapters IV and V the criteria of the stability for middle and high latitudes and for the equator are summed up on the basis of the sign of the second variation of energy. Their connection with the classical criteria of the stability of an atmosphere in rest and the change of the criteria when nearing the equator are treated. By the help of approximating formulae a detailed discussion is given of all cases of stability and instability for a latitude of =50° in the chapters VI, VII and VIII with the aim of giving a basis for practical computations.In chapter IX the connection between the inclination of the isentropes and the different kinds of stability and instability is discussed. This connection is of special importance for the formation of fronts, upslide and downslide motions, and for the development of showery weather. This is studied in detail with a practically computed example in chapter X. The results are in full accordance with the ideas of the Central European school. Chapter XI contains remarks on the stability and lability at the equator.
Résumé Un état possible d'équilibre dans la nature n'est suffisamment caractérisé qu'en relation avec sa stabilité ou sa labilité. Ce sont seulement les états stables de la nature qui peuvent durer; les états labiles, par contre, causent, sous l'influence de la moindre perturbation, des changements spontanés de tout l'équilibre.Ainsi, la question de la stabilité du vent géostrophique — la solution fondamentale la plus simple des équations de la hydrodynamique, et qui est réalisée d'une manière approximative dans la nature — devient un problème fondamental de la météorologie dynamique. E. Kleinschmidt a, il y a quelque temps, posé et en principe résolu ce problème. Au commencementM. Kleinschmidt donne une analyse de l'énergie qu'il est difficile de comprendre et où n'apparaît pas la relation avec les methodes usuelles de la mécanique classique. Le principal outil de toutes les analyses classiques de la stabilité est le calcul des variations. Grâce à lui l'analyse de la stabilité du vent géostrophique trouve une base dans ce travail (Chapitre I, II). Il en résulte — en pleine analogie avec la statique d'un système de points de masse — que, pour le vent géostrophique, la première variation de toute l'énergie disparaît et que la seconde variation seule décide de sa stabilité ou de sa labilité. Ces résultats sont contenus implicitement dans l'analyse de l'énergie deM. Kleinschmidt. Sous la forme donnée ici ils font voir les limites de la preuve deM. Kleinschmidt, car, pas même dans la statique d'un système de points de masse, la labilité ne se prouve à l'aide de la seconde variation de l'énergie potentielle, d'une manière mathématiquement exacte. Les critériums dérivés de la seconde variation y sont regardés comme plausibles du point de vue de la physique et comme justes. Il faut juger l'analyse de l'énergie deE. Kleinschmidt et la preuve donnée ici dans ce sens.Les explications suivantes de ce travail sont destinées à donner aux critériums de stabilité et de labilité deM. Kleinschmidt une forme générale et applicable dans la pratique. Pour cela une forme claire et aisément discutable est donnée à la seconde variation de l'énergie (énergie de déplacement) dans le Chapitre III. Dans les Chapitres IV et V les critériums de la stabilité pour les latitudes moyennes et hautes ainsi que pour l'équateur sont arrangés distinctement selon le signe de la seconde variation de l'énergie. Leur relation avec les critériums classiques de la stabilité d'une atmosphère immobile et la forme des critériums en approchant de l'équateur sont analysées. A l'aide de formules approximatives les différents cas de stabilité et de labilité pour =50° dans les chapitres VI, VII et VIII sont discutés en détail pour donner une base aux applications concrètes.Dans le Chapitre IX les relations entre l'inclination d'isentropes et les diverses sortes de stabilité et labilité sont analysées. Ces relations sont très importantes pour la formation de fronts, de glissements ascendants et descendants ainsi que de temps à averses. Ces relations sont discutés en détail à l'aide d'un exemple calculé dans le chapitre X. Les résultats obtenus sont en plein accord avec les conceptions de l'école de l'Europe centrale. Le chapitre XI contient des remarques sur la stabilité et la labilité à l'équateur.

Mit Ergänzungen vonH. Schweitzer und einem Vorwort vonF. Baur.

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