Optimal deflection of NEOs en route of collision with the Earth

Recently, a method for the n-body analysis of the velocity change required to deflect a hazardous near-Earth object (NEO) was presented by Carusi et al. [Carusi, A., Valsecchi, G.B., D'Abramo, G., Boattini A., 2002. Icarus 159, 417-422]. We extent this method in order to optimize the velocity change vector instead of its along-track magnitude. From an application of both methods to a fictitious NEO we find Carusi's parallel approach to be reasonable for phases of unperturbed two-body motion. But, for orbit phases inhering third-body perturbations, i.e., for planetary close approaches or prior to a collision, the results obtained from the new method show the radial component of deflection impulse to play a major role. We show that a fivefold greater efficiency can be achieved by a deflection impulse being non-parallel to orbital velocity. The new method is applied to two possible 99942 Apophis impact trajectories in order to provide constraints for future Apophis deflection mission analysis.     

Flare stars and solar bursts: High resolution in time and frequency

Coronal loops on the Sun and nearby stars are investigated using observations at 20 cm wavelength with high resolution in time and frequency. Observations of the dwarf M star AD Leonis with high time resolution using the Arecibo Observatory have resulted in the discovery of a quasi-periodic train of circularly polarized spikes with a mean periodicity of 32 ± 5 ms and a total duration of 150 ms. The individual spikes had rise times of 5 ms, leading to an upper limit to the linear size L 1.5 × 10⁸ cm for the spike emitter. This size is only 0.005 of the estimated radius of AD Leonis. Provided that the emitter is symmetric, it has a brightness temperature of T _B 10¹⁶ K, suggesting a coherent burst mechanism such as an electron-cyclotron maser. Coronal oscillations might modulate the maser output, producing the quasi-periodic spikes. Observations at closely spaced wavelengths, or high frequency resolution, using the Very Large Array have revealed narrow-band structure (v/v 0.01) in solar bursts and in the slowly-varying radiation of the dwarf M star YZ Canis Minoris. The narrow-band emission cannot be explained by continuum emission processes, but it might be attributed to electron-cyclotron maser radiation. Maser action at the second or first harmonic of the gyrofrequency implies magnetic field strengths of 250 and 500 G, respectively. Thus, observations with high resolution in time and frequency suggest coherent processes in the coronae of the Sun and dwarf M stars. The scientific potential of these discoveries may be best fulfilled by the construction of a solar-stellar synthesis radiotelescope.Proceedings of the Workshop on Radio Continua during Solar flares, held at Duino (Trieste), Italy, 27–31 May, 1985.     

Geobarometry for Peridotites: Experiments in Simple and Natural Systems from 6 to 10 GPa

Experiments with peridotite minerals in simple (MgO–Al₂O₃–SiO₂,CaO–MgO–SiO₂ and CaO–MgO–Al₂O₃–SiO₂)and natural systems were conducted at 1300–1500°Cand 6–10 GPa using a multi-anvil apparatus. The experimentsin simple systems demonstrated consistency with previous lowerpressure experiments in belt and piston–cylinder set-ups.The analysis of spatial variations in pyroxene compositionswithin experimental samples was used to demonstrate that pressureand temperature variations within the samples were less than0·4 GPa and 50°C. Olivine capsules were used in natural-systemexperiments with two mineral mixtures: SC1 (olivine + high-Alorthopyroxene + high-Al clinopyroxene + spinel) and J4 (olivine+ low-Al orthopyroxene + low-Al clinopyroxene + garnet). Theexperiments produced olivine + orthopyroxene + garnet ±clinopyroxene assemblages, occasionally with magnesite and carbonate-richmelt. Equilibrium compositions were derived by the analysisof grain rims and evaluation of mineral zoning. They were comparedwith our previous experiments with the same starting mixturesat 2·8–6·0 GPa and the results from simplesystems. The compositions of minerals from experiments withnatural mixtures show smooth pressure and temperature dependencesup to a pressure of 8 GPa. The experiments at 9 and 10 GPa producedandradite-rich garnets and pyroxene compositions deviating fromthe trends defined by the lower pressure experiments (e.g. higherAl in orthopyroxene and Ca in clinopyroxene). This discrepancyis attributed to a higher degree of oxidation in the high-pressureexperiments and an orthopyroxene–high-P clinopyroxenephase transition at 9 GPa. Based on new and previous resultsin simple and natural systems, a new version of the Al-in-orthopyroxenebarometer is presented. The new barometer adequately reproducesexperimental pressures up to 8 GPa. KEY WORDS: garnet; mineral equilibrium; multi-anvil apparatus; orthopyroxene; geobarometry     

Hydrometeorologische Ergebnisse aus Abflußmessungen im Bereich des Hintereisferners (Ötztaler Alpen) in den Jahren 1957 bis 1959

Zusammenfassung Während der Internationalen Geophysikalischen Jahre 1957 bis 1959 wurde an einer Pegelmeßstelle bei 2287 m Höhe der Abfluß vom Hintereis- und Kesselwandferner registriert. Im vorliegenden Arbeitsbericht sollen spezifischen Merkmale des Abflusses aus dem zu 58% vergleitscherten Einzugsgebiet 26,6 km²) im Zusammenhang mit den meteorologischen Beidingungen dargestellt werden.Der Jahresabfluß betrug im Haushaltsjahr 1957/58 1848 mm und im Haushaltsjahr 1958/59 1770 mm; bedingt durch den stark negative massenhaushat der Gletscher was die Gletscherspende mit 24% bzw. 20% des Jahresabflusses außergewöhnlich hoch. Der winterabfluß (Oktober bis März) betrug nur 5% bzw. 10% des Jahresabflusses; die drei Sommermonate Juli bis September Lieferten dagegen 76% bzw. 72%. Der größte Monatsabfluß wurde im August 1958 mit 575 mm, im Juli 1959 mit 559 mm registriert.Die Häufigkeitsverteilung der Tagesabflußmengen für das Jahr 1957/58 ließ eine Andauer des Niedrigwassers mit Tages-Mittelwerten kleiner als 18,8 l/s km² (0,5 m³/s) von 217 Tagen (Oktober bis Mai, 59% des Jahres) erkennen. Größere Tagesabflüsse als 225 l/s km² (6,0 m³/s) kamen nur im Juli und August vor. Als Maximum wurden Abflußwerte bis zu 640 l/s km² Gletscherfläche im Tagesmittel erreicht, entsprechen 55m Abflußhöhe von den Schnee- und Eisflächen. Der exponentielle Abfall der Abflußganglinie vom Herbst zum Minimum im Frühjahr deutet an, daß es sich bei Winterwasser vorwiegend um das verzögerte Abfließen von in den Gletschern zurückgehaltenem Schmelzwasser aus der vorangegangenen Ablationsperiode handelt. Das Ansteigen der Wasserführung nach dem Beiginn der Schneeschmelze im Frühjahr erfolgt wegen des Wiedergefrierens von Schmelzwasser und wegen des Retentionsvermögens der Schneedecke mit einiger Verzörgerung.Die unperiodischen Schwankungen im Abflußgang stehen in engem Zusammenhang mit Wettervorgängen, wobei Schneeniederschlägen die Größte Bedeutung zukommt, weil die hohe Albedo einer Neuschneedecke die Ablation auf den Gletschern tagelang fast völlig unterbrechen kann. Aus zweistündigen Mittelwerten wurde für die Monate Juni bis September der mittlere Tagesgang der Wasserführung ermittelt. Die Ursache für das frühere Eintreten des taglichen Abflußmaximums im Spätsommer durfte verminderte Abflußverzögerung sein. Die Beziehung zwischen den Abflußwerten der Pegel Steg-Hospiz und Vent läßt einen Jahresgang erkennen.

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Summary During the International Geophysical Years 1957–1959 the run-off from Hintereisferner and Kesselwandferner was recorded by a stream gauge installed at an altitude of 2287 m. a. s. 1. The annual run-off in relation to mass budget and precipitation has already been reported in [10, 11]. In the present report characteristic features of run-off from a catchment area (26.6 km²) glaciated to 58 per cent shall be discussed with regard to the meteorological conditions.In the budget years 1957/58 and 1958/59 the yearly run-off was 1848 mm and 1770 mm, respectively. Owing to the strongly negative mass budget of the glaciers the glacier quota of 24 per cent and of 20 per cent, respectively, of the annual run-off was exceptionally high. Winter run-off (October to March) amounting to 5 per cent and to 10 per cent, respectively, of the yearly run-off was only small while July to September supplied 76 per cent and 72 per cent, respectively. The maximum monthly run-off was recorded in August 1958 with 575 mm, and in July 1959 with 559 mm.The frequency distribution of the daily run-off in 1957/58 showed a period of low run-off during 217 days (October to May, 59 per cent of the year) with daily means below 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Daily run-off exceeding 225 l/s km² (6.0 m³/s) occurred only in July and August. Daily means exceeding 338 l/s km² (9.0 m³/s) were recorded only three times in July. The maximum daily means of run-off were up to 640 l/s km² of glacier surface which corresponds to 55 mm of run-off from the snow and ice surfaces. The highest two hourly mean value was 950 l/s km² of the glacier surface. The exponential decrease of the run-off curve from fall to the minimum in spring indicates that winter water consists mainly of the delayed run-off of melt water stored in the glaciers during the preceding ablation period. Owing to the refreezing of the melt water and to the storage capacity of the snow cover run-off is somewhat delayed after the snow melt has set in.The aperiodic variations in the run-off are closely related to weather conditions. Snow falls are of primary importance as the high albedo of a fresh snow cover may interrupt ablation on glaciers almost completely for days. The mean daily variation of run-off was determined from two-hourly mean values for the period June to September. The early occurrence of the daily run-off. The relation between the run-off values recorded at the water gauges Steg-Hospiz and Vent indicates and annual variation.

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Résumé Pendant les Années Géophysiques Internationales de 1957 à 1959 l'écoulement du Hintereisferner et du Kesselwandferner a été enregistré par un limnigraphe installé à une altitude 2287 m. Un rapport a déjà été présenté dans [10, 11] sur l'écoulement annuel en rapport avec le bilan hydrologique du bassin. Dans le présent rapoort il sera traité des caractères spécifiques de l'écoulement d'un bassin dont 58% sont recouverts par le glacier, les quels seront mis en rapport avec les conditions météorologiques.L'écoulement annuel au cours de l'année hydrologique 1957/58 a été de 1848 mm et dans l'année hydrologique 1958/59 de 1770 mm. L'eau libérée par la perte de substance glacière représente 24% pour 1957/58 et 20% pour 1958/59 de l'écoulement annuel. Les pourcentages extrêmement élevés doivent être attribués au bilan fortement négatif des glaciers. L'écoulement d'hiver (Octobre à Mars) représentant 5% pour l'année 1957/58 et 10% pour 1958/59 de l'écoulement annuel a été petit tandis que les trois mois d'été (Juillet–Septembre) fournissaient 76% (1957/58) et 72% (1958/59). L'écoulement mensuel le plus élevé a été enregistré en Aôut 1958 avec 575 mm, et, en Juillet 1959 avec 559 mm.La répartition des fréquences des écoulements journaliers pour l'année 1957/58 indique une période d'étiage de 217 jours (Octobre à Mai, 59% de l'année) avec valeurs journalières en dessous de 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Des écoulements dépassant 225 l/s km² (6.0 m³/s) n'ont été enregistrés qu'en Juillet et Aôut. Les moyennes journalières n'ont dépassé les 338 l/s km² (9.0 m³/s) que trois fois en Juillet. Les valeurs maximums des moyennes journalières d'écoulement se sont élevées à 640 l/s km² de la surface des glaciers, correspondant à 55 mm d'écoulement des surfaces de neige et de glace. La valeur maximum d'une moyenne de deux heures a été de 950 l/s km² de la surface des glaciers. La chute exponentielle de la courbe d'écoulement allant de l'automne au minimum enregistré au printemps indique que dans les cas d'étiage il s'agit de l'écoulement retardé des aux de fonte refenues dans les glaciers pendant la période d'ablation précédente. L'accroissement de l'écoulement après le comencement de la fonte de neige au printemps est retardé dans une certaine mesure par le regel des aux de fonte et la capacité de rétention de la couche de neige. Les variations apériodiques dans l'écoulement sont en relations étroites avec les conditions atmospheriques dont les chutes de neige sont de la plus grade importance car l'albédo élevé d'une couche de neige fraîche interrompt parfois et presque complétement l'ablation sur les glaciers pour des jours entiers.L'amplitude moyenne de la variation journalière de l'écoulement a été, pour les mois de Juin à Septembre, détérminée à la base des valeurs moyennes de deux heures. L'apparition précoce du maximum d'écoulement journalier en fin d'été est probablement due à la diminution du retardement de l'écoulement en cette période. La relation entre le valeurs d'écoulement des limnigraphes de Steg-Hospiz et de Vent met en évidence une variation annuelle.

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Mit 7 Textabbildungen

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Die für diesen Bericht erforderliche weitere Bearbeitung der Abflußdaten und die Fertigstellung des Manuskriptes wurde dem Verfasser im Rahmen seiner Tätigkeit bei der Kommission für Glaziologie an der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ermöglicht, wofür an dieser Stelle gedankt sei.     

Präparationstechnik für Aufbereitungsprodukte zur quantitativen erzmikroskopischen Untersuchung

Zusammenfassung Mikroskopische Anschliffe feinkörniger Aufbereitungsprodukte können nur dann quantitativ ausgewertet werden, wenn ihre Schliffqualität so hoch ist, daß auch feinste Partien sicher zu bestimmen sind. Daneben muß gewährleistet sein, daß die an der Schliffoberfläche erfaßten Körner die tatsächliche Verteilung der Mineralien der Probe repräsentieren. Diese Forderung kann nur durch zweckentsprechende Präparation, die dem eigentlichen Schleif- und Polierprozeß vorausgeht, erfüllt werden. Als günstigste Lösung erscheint es, das Korngemisch exakt als Einkornschicht zu präparieren und anschließend wie Stückproben anzuschleifen. Die Schliffe können dann nach den gleichen statistischen Gesetzmäßigkeiten ausgewertet werden, wie sie bei praktisch zweidimensionalen Dünnschliffen oder bei Streupräparaten nichtopaker Korngemische vorliegen.

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Quantitative examination of fine-grained ore dressing products depends on good quality of the sections and on whether very small particles and areas of grains can be determined. Besides, it must absolutely be guaranteed that the grains at the section surface represent the actual distribution of the minerals in the sample. This condition can only be realized by suitable grain mounting prior to grinding and polishing. The best method for this purpose appears to be the preparation of a mono-grain layer. The polished sections can then be examined according to the same statistical laws as two-dimensional thin sections or immersion-liquid slides of non-opaque mixtures of grains.

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Mitteilung Nr. 141 aus dem Forschungsinstitut für Aufbereitung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Freiberg (Sachsen). Direktor: Prof. Dr.-Ing. habil. H. Kirchberg.     

Microbial Biomass Dynamics Along a Trophic Gradient at the Atlantic Barrier Reef off Belize (Central America)

Abstract. Recent findings indicate that heterotrophic bacteria and not phytoplankton are the most numerous biomass components even in the euphotic zone of oligotrophic, open oceans. In this study it was hypothesized that the microbial biomass components change within a few hundred meters as oligotrophic water flows across the reef and becomes enriched with nutrients. Along a trophic gradient, four stations at the Atlantic Barrier Reef off Belize (Central America) were sampled for microbial biomass components. Phytoplankton biomass (measured as chlorophyll a) ranged from the most oligotrophic station (St. 1) to the most eutrophic station (St. 4) from 6.9–415.5 μg CI"' (assuming a C:chl a ratio of 30): heterotrophic bacterial biomass increased 4-fold (from 10.1–46.4μg C 1^-1), heterotrophic nanoflagellate (HNAN) biomass increased from 4.6-19ug C 1^-1, and cyanobacteria from 0.9-4.5 μg C-1^-1. Production estimates derived from seawater cultures revealed a 5-fold increase in bacterial production from the oligotrophic station (3.7 ug C 1^-1 d^-1) to the eutrophic St. 4 (17.8ug C-1-d1^-1)- Cyanobacterial production rose from 1.1–3.5ug C-1–d^-1 and HNAN production from 0.65-1.13 μg C-1^-1 -d^-1. While cyanobacteria contributed between 13 and 20% to the autotrophic plankton component in the oligotrophic waters, their contribution dropped to about 1 % at the eutrophic stations.     

Distribution of chlorophyll a and diatom in the sea ice of the Weddell Sea, Antarctica

Diatoms are major primary producers of microbial biomass in the Antarctica. They are found in the water and sea ice. The distribution, abundance of the ice diatoms and their relation to the environmental factors inside and outside the ice have been studied for its special role in the Antarctic Ocean ecology. In this paper we describe the abundance, distribution and composition of diatom assemblages in     

Modelling of the vertical fluxes of nitric acid,ammonia, and ammonium nitrate

Results from numerical investigations regarding the exchange of HNO₃, NH₃, and NH₄NO₃ between the atmosphere and the biosphere are presented. The investigations were performed with a modified inferential method which is based on the generally accepted micrometeorological ideas of the transfer of momentum, sensible heat and matter near the Earth's surface and the chemical reactions among these nitrogen compounds. This modified inferential method calculates the micrometeorological quantities (such as the friction velocity and the fluxes of sensible and latent heat), the height-invariant fluxes of the composed chemically conservative trace species with group concentrationsc ₁=[HNO₃]+[NH₄NO₃] (total nitrate),c ₂=[NH₃]+[NH₄NO₃] (total ammonia), andc ₃=[HNO₃]-[NH₃] as well as the fluxes of the individual nitrogen compounds. The parameterization of the fluxes is based on the flux-gradient relationships in the turbulent region of the atmospheric surface layer. The modified inferential method requires only the data of wind velocity, temperature, humidity and concentrations (HNO₃, NH₃, and NH₄NO₃) measured at a reference height by stations of a monitoring network.