Les bilans énergétiques en météorologie dynamique

Résumé L'objet de cet article est d'établir les bilans énergétiques dans un référentiel quelconque, animé d'un mouvement variable d'un point à un autre et d'un instant à un autre. Le bilan de l'énergie mécanique se déduit, grâce au théorème des forces vives, des équations du mouvement de l'air par rapport au référentiel mobile. Le bilan qui exprime la conservation de l'énergie totale s'obtient en transposant, dans le référentiel mobile, l'expression du premier principe de la thermodynamique, énoncé dans le référentiel galiléen.

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Summary In this paper, energy equations of balance are established in any type of frame moving with an arbitrary, variable velocity with respect to space aud time. The equation of balance of mechanical energy can be deduced from the eqnations of motion of the air with respect to the moving frame. The equation of balance showing the conservation of total energy will be obtained by transposing in the moving frame, the expression of the first principle of thermodynamics given for the absolute frame.

     

Les noyaux de condensation météorologiques en Afrique Équatoriale

Résumé Des noyaux géants existent au centre de l'Afrique équatoriale, en concentration relativement faible. Ces noyaux ne semblent pas constitués par du sel marin.

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Summary Giant nuclei exist in the central part of Equatorial Africa, in relatively small concentration. These nuclei do not seem to be sea salt particles.

     

Recherches complémentaires sur le bases du calculateur météorologique «Temp»

Résumé La formule de base, traduisant une propriété analytique d'une classe très générale de fonctions, est un corollaire du théorème fondamental démontré dans un mémoire précédent, d'après lequel, étant donnés une fonction continue,p(, ,t) des points (, ) d'une surface régulière fermée et du temps et le champ d'un vecteur vitesse de transfert ou d'advection tangent à et ayant des lignes de flux fermées et régulières, il existe un opérateur spatial, linéaire, non singulierA tel que la fonctionA(p+Const.) soit purement advective par rapport a (sans creusement ni comblement). Ce théorème peut être exprimé par l'équation , où est un opérateur spatial, linéaire et non singulier, fonction deA.La détermination de peut être faite, soit en comparant deux formes différentes de la solution générale de l'équation en , soit en utilisant un raisonnement a priori très simple. On arrive ainsi au résultat pour un certain scalaireu(, ).Dans le cas oùp(, ,t) est la perturbation de la pression sur la surface du géoïde l'équation résulte aussi, comme nous l'avons montré dans le mémoire précédent, de notre théorie hydrodynamique des perturbations. On montre ici que la même équation peut encore être déduite de l'équation de continuité associée à la condition d'équilibre quasi statique selon la verticale.Comme applications de la formule de base (solution générale de l'équation enM), on étudie les problèmes suivants: 1^o creusement et comblement en général; 2^o creusement et comblement des centres et des cols; 3^o mouvement des centres et des cols; 4^o instabilité d'un champ moyen; 5^o propriétés spatiales des champsp(, ,t) et des vecteurs d'advection analytiques.Après une discussion des erreurs de la prévision d'un champp(, ,t) par la formule de base, du fait des erreurs des observations et du fonctionnement du calculateur, on examine quelques particularités du transfert ou advection d'un champf ₀(, ) par le vecteur . Enfin, le dernier chapitre du mémoire donne des éclaircissements complémentaires sur la structure du calculateur électronique «Temp» (qui effectue automatiquement les opérations mathématiques de la formule de base) et expose l'état actuel de sa construction.

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Summary The basic formula, expressing an analytical property of a very general class of functions, is a corollary of the fundamental theorem, proved in a previous paper, according to which, given a functionp(, ,t) of the points (, ) of a closed regular surface and of the time, and a transfer or advection velocity vector tangent to and having regular closed streamlines, there is a spatial, linear, non singular operatorA such thatA(p+const.) is a purely advective function in respect to (no deepening). This theorem can be expressed by the equation where is a spatial, linear, non singular operator depending onA.The determination of can be attained, either by the comparison of two different forms of the general solution of the -equation, or by a simple a priori reasonning. The conclusion is thus reached that for a certain scalaru(, ).Whenp(, ,t) is the pressure perturbation at sea level, it was shown, in the preceding paper, that the equation can also be derived from our hydrodynamical perturbation theory. We now show that for this particular case, the same equation is also a consequence of the equation of continuity together with the condition of quasi statical vertical equilibrium.The following problems are then analysed by means of the basic formula: 1^o deepening and filling in general; 2^o deepening and filling of the centres and cols; 3^o motion of the centres and cols; 4^o instability of a mean field; 5^o spatial properties of the analytical fields and advection vectors .The errors in the forecast of a field,p(, ,t) by means of the basic formula, due to the observational and computational errors, are discussed, and some peculiarities of the transfer or advection of a fieldf ₀(, ) by are examined. Finally, complementary points are disclosed on the structure of the electronic computer «Temp» which performs automatically the mathematical operations of the basic formula, and a brief report is given of the present state of its construction.

     

Sur le signe de la différence entre deux termes consécutifs des séries météo- et hydrométriques

Summary The sign of difference between ordinates of climatological graphs is considered. From comparison of date obtained for: temperature and precipitation in Paris, hydrometrical series of Seine and Dniepr, and Wolfers numbers appears the similar repartition in time of these signs with considerable phase difference.     

Aperçu des procédés de compostage d'ordures ménagères appliqués en Europe

Sans résumé Chaire de construction hydraulique urbaine, de construction routière et d'urbanisme, Ecole polytechnique, Stuttgart.     

L'énergie des perturbations et les deux régimes du mouvement des fluides en météorologie synoptique

Résumé On commence par déduire l'équation thermo-hydrodynamique d'une masse finie quelconque du fluide. Cette équation réalise la synthèse des équations du mouvement, de l'équation de continuité, de l'équation qui exprime le premier principe de la thermodynamique et de l'équation d'état. Sous sa forme première, elle ne se prête pas, pour plusieurs raisons; à l'étude des transformations d'énergie dans une masse donnée. En considérant cependant la décomposition du mouvement réel en mouvement de base et perturbation, et en appliquant l'équation thermo-hydrodynamique à une même masse dans le mouvement réel et dans le mouvement de base (c'est-à-dire, à une masse dont la surface limite se déplace de la même manière dans le mouvement réel et dans le mouvement de base), on arrive facilement à une nouvelle forme beaucoup plus simple, quoique rigoureuse, de l'équation thermohydrodynamique. Cette nouvelle forme exprime la perturbation de l'énergie cinétique du mouvement autour du centre de gravité de la masse en fonction de la perturbation de son enthalpie (terme margulésien) et de la perturbation de la dissipation d'énergie dans la masse par les efforts de frottement. D'où un premier résultat central du mémoire qui s'énonce en disant que la perturbation de la dissipation d'énergie contribue nécessairement et efficacement, dans certains volumes de l'atmosphère, à une augmentation de l'énergie cinétique des perturbations.La variation de l'enthalpie peut être exprimée en fonction du mouvement du centre de gravité de la masse. On montre alors que la variation temporelle de la perturhation de l'enthalpie est nulle pour toute masse dont le mouvement de la surface limite n'a pas de perturbation. Ceci conduit au deuxième résultat central, d'après lequel la variation de la perturbation de l'énergie cinétique du mouvement autour du centre de gravité dans und telle masse est égale à la perturbation, changée de signe, de la vitesse de dissipation d'énergie par les efforts de frottement.Ces deux résultats impliquent, selon l'auteur, un changement radical dans la manière de traiter le problème de l'origine de l'énergie des perturbations. En particulier ils montrent qu'il faut rejeter les modèles margulésiens ou margulésiens généralisés, selon lesquels toute perturbation est essentiellement un mécanisme qui emprunte son énergie cinétique à l'enthalpie de la masse.Le mouvement de base, produit directement par l'ensemble des actions extérieures thermodynamiques et mécaniques qui agissent sur le fluide, doit être considéré comme étant celui qui réalise à chaque instant, pour ses différentes propriétés, le minimum de variation temporelle. Ceci implique l'existence, en chaque point du fluide, d'une fonction de dissipation essentiellement positive, d'où résulte que la loi des efforts de frottement dans le mouvement de base est nécessairement une loi de Hooke isotrope. Sous l'influence des mêmes actions extérieures, le fluide prend cependant un mouvement différent du mouvement de base (en d'autres termes, il se superpose à celui-ci une perturbation) parce que la loi réelle des efforts de frottement n'est pas rigoureusement une loi de Hooke isotrope. La perturbation est donc, à chaque instant, la résultat de l'action, étendue à tout le passé du fluide, de la différence des deux lois des efforts de frottement.En négligeant cependant différentiellement, à un instant donné, la partie des efforts de frottement qui ne correspond pas à une loi de Hooke isotrope, on arrive facilement à une généralisation du théorème de Helmholtz sur la fonction de dissipation, et l'on montre que la condition nécessaire et suffisante pour qu'il existe une perturbation non nulle est que le mouvement de base soit rotationnel ou divergent.

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Summary The thermo-hydrodynamical equation for an arbitrary finite mass of the fluid is first of all deduced. This equation realizes the synthesis of the equations of motion, the equation of continuity, the equation expressing the first principle of thermodynamics and the equation of state. In its primary form, the thermo-hydrodynamical equation cannot be easily applied, for several reasons, to the investigation of the energy transformations in a given mass. However, by considering the separation of the motion in a basic motion and a perturbation, and applying the thermo-hydrodynamical equation to the same mass in the real and the basic motion (in other words, to a mass with the same displacements of its boundary surface in the real as in the basic motions), a much more simple (but still exact) form of this equation can be derived. This new form expresses the perturbation of the kinetic energy of the motion around the gravity centre of the mass as a function of the perturbation of its enthalpy (margulesian term) and the perturbation of the energy dissipation inside the mass by the frictional stresses. A first result follows from this equation, which states that the perturbation of the energy dissipation by the frictional stresses must necessarily and efficiently contribute, in some volumes of the fluid, to an increase of the kinetic energy of the perturbations.The enthalpy variation can be expressed as a function of the motion of the gravity centre of the mass. It can then be shown that the temporal variation of the enthalpy perturbation must vanish for any mass with no perturbation of the motion of its boundary surface. This property then leads to the second central result of the paper, which states that the temporal variation of the perturbation of the kinetic energy of the motion around the gravity centre of such a mass is due solely to the perturbation of the rate of energy dissipation by the frictional stresses.In the author's opinion, these results lead to a radical change of attitude towards the fundamental problem of the origin of the energy of the perturbations. They show, for instance, that any margulesian or generalized margulesian perturbation model, consisting essentially in a mechanism borrowing its kinetic energy from the enthalpy of the mass, should be rejected.The basic motion is the direct effect of the thermodynamical and mechanical external actions and must be considered as the motion which realizes, at any moment, a condition of minimum temporal variation for its properties. Consequently, an essentially positive dissipation function must exist at any point in the basic motion. The corresponding law for the frictional stresses is necessarily an isotropic Hooke's law. The real motion of the fluid, under the influence of the same external actions, differs from the basic motion because the real law of the frictional stresses is not strictly an isotropic Hooke's law. At any moment, the perturbation is the integrated result, for all the life history of the fluid, of the difference between the two laws of the frictional stresses.Neglecting however differentially, at a given moment, the part of the frictional stresses not corresponding to an isotropic Hooke's law, a generalization of Helmholtz theorem on the dissipation function can be derived, with the consequence that the necessary and sufficient condition for a non vanishing perturbation is a rotational or divergent basic motion.

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Communication à la 3ème Assemblée de la «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Gênes, 15–17 Avril 1955).     

De L'opportunité d'utiliser les coefficients de corrélation en météorologie forestière

Résumé En complément d'une étude précédente, les auteurs ont examiné si les coefficients de corrélation pouvaient s'utiliser avec profit pour résoudre les problèmes écologiques et plus spécialement de météorologie forestière. Pour cela ils ont calculé les coefficients résultant de la comparaison de l'accroissement forestier avec 12 grandeurs météorologiques. Afin d'obtenir des coefficients plus élévés ils ont considéré ensuite la courbe d'accroissement sur la base de sa droite de régression au lieu de sa moyenne. Ils ont enfin calculé diverses corrélations partielles en tenant compte d'une seconde grandeur météorologique. Il ressort de l'important matérial ainsi rassemblé, qu'il n'existe pas de corrélation entre les éléments météorologiques et l'accroissement forestier, du moins pas au sens mathématique du terme. Comme cette conclusion est en contradiction avec l'expérience pratique, on en déduit que cette méthode est inutilisable dans le cas particulier. Cette déduction est en outre étayée par des considérations d'ordre physiologique.

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Summary The present paper is a complement to an earlier work. It's purpose is to investigate the utility of correlation calculus with regard to ecological problema especially of the forest-meteorological kind. The authors computed, first of all, the direct correlation between treegrowth and each of 12 meteorological quantities. They tried then to improve the results by referring the annual treegrowth to it's regression line instead of the mean. Finally, they examined partial correlation taking into account two meteorological influences at the same time. The results seem to indicate, that there is no statistical evidence for any significant correlation between treegrowth and meteorological data. This is of course contrary to practical experience, whence the authors infer, that correlation calculus is an inadequate tool for handling their problem and similar ecological researches. This conclusion is supported by physiological considerations.

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Zusammenfassung In Ergänzung zu einer früheren Arbeit untersuchen die Autoren, ob Korrelationskoeffizienten in oekologischen, speziell forstmeteorologischen Aufgaben sinnvoll angewendet werden können. Zuerst werden die direkten Korrelationen zwischen dem jährlichen Holzzuwachs und je einer von 12 meteorologischen Grössen berechnet; dann wird zur Erzielung höherer Koeffizienten die Kurve des Holzzuwachses auf ihre zeitliche Regressionsgerade statt auf den Mittelwert bezogen, und schiesslich werden verschiedene partielle Korrelationen unter Berücksichtigung von je einer zweiten meteorologischen Grösse angegeben. Aus dem ziemlich unfangreichen Zahlenmaterial scheint hervorzugehen, dass zwischen Holzzuwachs und Witterung kaum ein statistischer Zusammenhang im mathematischen Sinne besteht. Da dieses Ergebnis der praktischen Erfahrung widerspricht, muss geschlossen werden, dass die Korrelationsrechnung der vorliegenden Aufgabe nicht angemessen ist, eine Folgerung, die durch Ueberlegungen physiologischer Natur gestützt und eingehend begründet ist.

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Riassunto A complemento di un precedente lavoro, gli autori studiano se abbia un senso l'impiego di coefficienti di correlazione in problemi ecologici e in particolare in quelli meteorologici-forestali. Dapprima vengono calcolate le correlazioni dirette tra la crescita annua del legno e ciascuna di 12 grandezze meteorologiche; in seguito, allo scopo di raggiungere coefficienti più elevati la curva della crescita del legno vien riferita alla sua retta di regressione del tempo invece che al valore medio; in ultimo vengono rese note diverse correlazioni parziali ottenute considerando anche una seconda grandezza meteorologica. Dal materiale assai abbondante utilizzato, sembra potersi dedurre che tra crescita del legno e condizioni meteorologiche non esiste una relazione statistica in senso matematico. Siccome questo risultato è in contrasto con l'esperienza pratica, bisogna dedurre che il calcolo del coefficiente di correlazione non è adatto per il problema in questione. E' questa una conseguenza che può appoggiarsi su ragionamenti di natura fisiologica ed essere minuziosamente motivata.

     

Détermination de la valeur du compost d'ordures ménagères destiné à l'agriculture

Sans résumé Station Experimentale T.N.O. d'Agronomic et Instituts pour l'Etude des Sols, Groningen.     

Les mécanismes naturels de lessivage de l'atmosphère

Résumé L'auteur, après quelques considérations sur la pollution de l'atmosphère par les aérosols solides, passe en revue les mécanismes susceptibles d'abaisser le temps de résidence des particules radioactives dans l'atmosphère. Il distingue le lessivage par diffusion de vapeur au sein de la masse nuageuse, et les captures par les précipitations au cours de leur chute vers le sol. La neige présente à ce point de vue des anomalies qu'il est intéressant de signaler. Enfin les problèmes de capture par le sol et la végétation sont également envisagés.

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Summary After making a few remarks on the atmospheric pollution by dust particles, the author reviews the mechanisms able to reduce the time of residence of the radioactive particles in the atmosphere. The washing by vapour diffusion (scavenging) in the midst of a cloud formation is distinguished from the capture by rain (rain out) or snow (snow out) during the fall of the precipitation. From this point of view, snow presents a few anomalies which are interesting to note. Finally the problems of capture by the ground and by vegetation are also discussed.

     

Détermination des paramètres d'Ångström par des observations actionmétriques courantes

Summary By comparing the equalities expressing the solar flux within a wide spectral region on the assumption of an extintion within the atmospheric aerosol given by ^– and that of an extintion represented by ₁^–1, a relationship is established by means of which: 1) The error is discussed which is done when the air opacity is expressed by ₁, in the case when 1; 2) A simple and quick method is worked out for determining the parameters and from actinometric observations, carried out within the spectral regions <525 m and 525 m<<625 m.     

Variabilité et tendances observées sur les débits moyens mensuels,saisonniers et annuels dans le bassin de la Falémé (Sénégal)

Le changement climatique, lié au réchauffement de la Terre, agit directement sur notre milieu naturel en le transformant et s’accompagne de modifications dans le cycle hydrologique. Il s’en suit une baisse drastique des ressources en eau disponibles du fait de la forte diminution des totaux pluviométriques reçus. Dans cette étude, nous utilisons le test de Mann-Kendall pour caractériser la variabilité et les tendances des débits dans le bassin de la Falémé sur la période 1954–2014. Les résultats de l’analyse révèlent une tendance à la baisse statistiquement significative sur pratiquement tous les mois et sur les périodes de hautes et de basses eaux. Une tendance a été observée aussi sur les années de faible hydraulicité durant lesquelles l’écoulement des périodes de hautes et basses eaux est moins important. Le test de Mann-Kendall s’est donc avéré efficace pour indiquer les tendances négatives de l’écoulement dans le bassin de la Falémé.     

An integrated hydrological and meteorological approach for the simulation of terrestrial evapotranspiration / Une approche hydrologique et météorologique intégrée pour la simulation de l'évapotranspiration terrestre

Abstract

Terrestrial evapotranspiration (ET) plays an important role in determining water and heat balances in the water cycle between the land surface and the atmosphere. In the present research a dynamic approach is developed to simulate actual ET distribution for large-scale spatial and temporal scales based on an integration of meteorological and hydrological methods. The method developed has been used to examine the impacts of climate change, complex land cover features, and soil moisture on actual ET. The distribution characteristics of actual ET demonstrate that ET in eastern China is greater than that in western China, and that ET is greater in low-latitude regions of China than in high-latitude regions. Actual monthly and annual ET values in most regions show an increasing tendency from the year 1991 to 2000, especially in arid and semi-arid regions. The results of the present study also confirm that soil moisture is one of the critical factors that affect regional ET in China. It is demonstrated that the integrated hydrological-meteorological approach is effective for simulating actual ET on large spatial and temporal scales.     

A new method for modelling flow duration curves and predicting streamflow regimes under altered land-use conditions / Une nouvelle méthode de modélisation des courbes de débits classés et de prévision des régimes d'écoulement sous conditions modifiées d'occupation du sol

Abstract

The impact of changes in land-use/cover on streamflow at short time scales is evaluated by examining the changes in the flow duration curve (FDC) before and after land-use/cover change. The FDC characterizes the relationship between the magnitude and frequency and hence provides the complete range of streamflow over time. Two issues need to be considered in predicting the FDC due to land-use changes: (a) the appropriate parametric form of the FDC that enables application of the same expression of FDCs before and after the changes; and (b) the ability of parameters to capture and characterize the effect of land-use changes. In this paper, we propose a model which is a four-parameter double power form as a function of the FDC, where the two hydrological parameters represent the mean annual flow ([Qbar]) and the cease-to-flow point (τ expressed as a percentage), while the other two parameters (α and β) determine the shape of the FDC. The properties of this function are investigated in order to assign parameters to cope with the land-use changes. The model is used for several typical catchments in Australia for demonstration.