What is the “sign” of the atmospheric-electric field?

Summary The sign of the vector representing the atmospheric electric field has recently been subject of debate. For the sake of clarity, it is recommended to refer only to a normal or reversed clear-weather potential gradient.

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Zusammenfassung Eine in letzter Zeit entstandene Diskussion darüber, welches Vorzeichen dem Vektor des atmosphärisch-elektrischen Feldes bzw. des Potentialgefälles zuerkannt werden soll, erscheint wenig sinnvoll. Zur Vermeidung künftiger Unklarheiten wird empfohlen, bei der atmosphärischen Elektrizität nur von normaler Schönwetterrichtung und umgekehrter Schönwetterrichtung des Feldes bzw. des Potentialgefälles zu sprechen.

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Résumé Une récente discussion a porté sur le signe qui devait être attribué au vecteur du champ électrique atmosphérique respectivement de son gradient de potentiel. On recommande, pour éviter à l'avenir toute confusion, de ne parler en électricité atmosphérique et quand il s'agit du champ ou du gradient de potentiel, que de «direction normale de beau temps» et de «direction inversée de beau temps».

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Dedicated to Dr.W. Mörikofer on the occasion of his 70th birthday.     

Zyklogenetische Probleme

Zusammenfassung Die Entstehung der atmosphärischen Zyklonen beruhtwesentlich aufReibung undAustausch, Reibung der Luft an der Erdoberfläche, Austausch auf- und abgleitender Luftquanten (Helmholtzs gleitende zitternde Strömchen,Rossbys isentropic lateral mixing). Diese bisher verborgen gebliebene, aberheute unabweisbare Tatsache liefert den Schlüssel zur Lösung der sehr zahlreich gewordenen zyklogenetischen Probleme, zu ihrer übersichtlichen Ordnung und zur Beseitigung ihrer Widersprüche. Vor allem das Hauptproblem, diegemeinsame Entstehung des zyklonalenWirbels und Tiefdruckgebiets inallen Schichten der Troposphäre (und Substratosphäre) wird dadurch zwanglos erledigt. 45 Einzelergebnisse sind am Schluß der Abschnitte 5 bis 49 zusammengefaßt.

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Summary The formation of atmospheric cyclones depends substantially on friction and exchange, friction of the air at the earth's surface on the one, isentropic lateral mixing on the other hand. This fact, hitherto unknown but now incontestable, provides us with the key for the solution of the many cyclogenetic problems, for their classification and for the elimination of contradictions. Above all the central problem gets a satisfactory solution: the joint formation of cyclonic whirl and depression through all layers of troposphere (and substratosphere). 45 individual results are summarized at the end of each paragraph 5 to 49.

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Résumé La formation des dépressions atmosphériques repose essentiellement sur le frottement et l'échange turbulent: frottement de l'air sur le sol, échange turbulent entre petites masses d'air ascendantes et descendantes. Ces faits ignorés jusqu'ici, mais aujourd'hui incontestables, donnent la solution des nombreux problèmes de cyclogénèse et de leur classement, et écartent leurs contradictions. A ce point de vue on peut aisément expliquer la formation simultanée de tourbillons atmosphériques et de zones de basse pression dans toutes les couches de la troposphère et de la substratosphère. Les résultats de 45 problèmes distincts sont résumés à la fin des paragraphes 5 à 49.

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Mit 21 Textabbildungen.

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Die Druckstöcke der Abbildungen 1 bis 4, 6 bis 13, 16, 17, 19 bis 20 wurden durch die Wolfenbütteler Verlagsanstalt, Wolfenbüttel am Harz, aus dem in diesem Verlage in Vorbereitung befindlichen Werk vonP. Raethjen: Dynamik der Zyklonen in freundlicher Weise zur Verfügung gestellt.     

Über den planetarischen Austausch der Vorticity und des Rotationsmoments

Zusammenfassung Die VorstellungenW. Ferrels (1861) undC. G. Rossbys (1947) über die Wirkung des planetarischen Meridionalaustausches auf das mittlere West-Ost-Windfeld, welche auf den ersten Blick gegensätzlich erscheinen, sind durchaus miteinander vereinbar. Sowohl das Rotationsmoment (nachFerrel) als auch die absolute Vorticity (nachRossby) treten im weiträumig-meridionalen Austausch als austauschbare Größen auf; das erstere allerdings nur im monotropen Teil dieses Austausches, die letztere nur, soweit keine Massenmischungen vorkommen. Das mittlere planetarische Westwindfeld oberhalb 4 km Höhe kann als Gleichgewichtszustand folgendermaßen erklärt werden: Der polwärts fließende Transport von Westwindimpulsen, den der Austausch des Rotationsmoments (oberhalb 4 km) leistet, ergänzt im Polargebiet den Verlust an Vorticity, welcher dort durch den äquatorwärts fließenden Transport der Vorticity (im Vorticityaustausch) entsteht. Die planetarische Polarfront gewinnt hierdurch einen neuen Aspekt.

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Summary The conceptions ofW. Ferrel (1861) andC. G. Rossby (1947) concerning the effect of the planetary meridional exchange on the average west-east-wind field, which seem to be contrary at the first glance, are absolutely compatible with each other. Both the angular momentum (according toFerrel) and the absolute vorticity (according toRossby) appear as exchangeable values in the world-wide meridional exchange; the first one, however, only in the monotropic part of this exchange, and the latter only as far as no mass mixing takes place. The average planetary field of westerlies above 4 km. a.s.l. can be explained as state of equilibrium as follows: The transport of westwind impulses flowing towards the pole, effected by the angular momentum (above 4 km.), supplies the loss of vorticity in the polar area which there is caused by the transport of vorticity flowing towards the equator. Thereby the planetary polar front obtains a new aspect.

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Résumé Les idées deW. Ferrel (1861) et deC. G. Rossby (1947) relatives à l'effet de l'échange turbulent méridien à l'échelle planétaire sur le champ moyen de vent Ouest-Est qui à première vue paraissent opposées sont pourtant parfaitement conciliables. Le «moment de rotation» (selonFerrel) aussi bien que l'«absolute vorticity» (selonRossby) apparaissent comme des grandeurs échangeables dans l'échange turbulent méridien à grande échelle, le premier il est vrai seulement dans la partie «monotrope» de cet échange, la seconde seulement s'il n'y a pas de mélange de masses. Le champ moyen de vent d'Ouest planétaire au-dessus de 4 km. considéré comme état d'équilibre peut s'expliquer de la manière suivante: le transport vers le pôle d'impulsions de vent d'Ouest que fournit l'échange turbulent du moment de rotation (au-dessus de 4 km.) remplace dans les régions polaires la perte de «vorticity» qui prend naissance dans le transport de celle-ci vers l'équateur (dans l'échange turbulent de vorticity). Le «front polaire planétaire» revêt par là un aspect nouveau.

     

La forme rotationnelle des équations de la dynamique atmosphérique et les invariants du mouvement de l'air

Résumé Après avoir rappelé quelques notions de calcul tensoriel et les équations de la dynamique atmosphérique en coordonnées généralisées, l'auteur établit l'équation fondamentale de la rotationnelle absolue de l'air. Diverses formes de cette équation sont mentionnées. La première de ces formes est celle d'un bilan qui permet de définir le transport et le taux de production de la rotationnelle absolue de l'air. De la forme particulière de ce transport, il résulte que ce bilan se réduit à un bilan dans un espace à deux dimensions. Deux exemples illustrent les formules générales, le premier, en coordonnées sphériques (, ,r), le second, en coordonnées (, , ) où est un scalaire quelconque (pression atmosphérique, température potentielle, ...). Une autre forme de l'équation fondamentale est celle qui donne le taux d'accroissement individuel d'une composante de la rotationnelle absolue. Cette forme conduit à l'équation d'Ertel. En terminant, l'auteur généralise l'invariant d'Ertel-Rossby.

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Summary Having recalled some results of the tensor analysis and the equations of atmospheric motion in general coordinates, the writer establishes the fundamental equation of the absolute vorticity. Different forms of this equation are mentioned. One of these is the equation of balance from which it is possible to deduce the definition of transport and production of vorticity. It is shown that the equation of balance of the absolute vorticity may be reduced to an equation of balance in two-dimensional space. Two examples illustrate the general equations and formulas: the first example, in spherical coordinates (, ,r), the second one in the coordinates (, , ) where is an arbitrary single-valued scalar quantity (pressure, potentiel temperature, ...). Another form of the absolute vorticity equation expresses the individual change of an arbitrary component of the absolute vorticity. This form leads toErtel's equation. Finally, the writer generalizes theErtel-Rossby invariant.

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Zusammenfassung Nach einer Rekapitulation einiger Resultate der Tensorrechnung und der atmosphärischen Bewegungsgleichungen in generalisierten Koordinaten wird die absolute Wirbelgleichung aufgestellt und es werden verschiedene Formen dieser Gleichung erwähnt. Eine derselben ist die Bilanzformel, aus der die Definition des Wirbeltransports und der Anteil der Wirbelbildung abgeleitet werden können. Es wird gezeigt, daß die Bilanzgleichung des absoluten Wirbels auf eine Bilanzgleichung im zweidimensionalen Raum reduziert werden kann. Die allgemeinen Formeln werden durch zwei Beispiele erläutert: das erste in Kugelkoordinaten (, ,r), das zweite in den Koordinaten (, , ), wo eine beliebige skalare Größe (luftdruck, potentielle Temperatur usw.) darstellt. Eine andere Form der absoluten Wirbelgleichung gibt die individuelle Zunahme einer beliebigen Komponente der absoluten Wirbelstärke wieder; diese Form führt zurErtelschen Gleichung. Zum Schlusse wird dieErtel-Rossbysche Invariante verallgemeinert.

     

Bemerkungen zu W. Dammann „Untersuchung über Schwankungen der Winterniederschläge in Deutschland”

Zusammenfassung An der Methode wird die physikalische Unwirklichkeit der Zusammenfassung der Monate Januar, Februar, März und November und Dezember des gleichen Kalenderjahres als Winter und die Unterdrückung wesentlicher Zusammenhänge mit dem Sonnenfleckenzyklus durch Bildung übergreifender Fünfjahresmittel bemängelt. Hinsichtlich des Ergebnisses wird die behauptete Ähnlichkeit der erhaltenen Kurven mit der Sonnenfleckenwelle widerlegt.

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Summary It is shown that the practice to define the months of January, February, March and November, December of the same calendar year as winter is not justifiable, from a physical point of view. By using running 5-yearly means important relations to the cycle of sun-spots are suppressed. A proposed similarity of the curves obtained byDammann with the solar cycle is disproved.

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Résumé L'auteur montre que l'hiver défini par la période de janvier à mars et de novembre à decembre de la même année est une irréalité physique et que l'emploi de la moyenne mobile de cinq ans masque le cycle des taches solaires; les courbes obtenues parDammann ne correspondent pas rythme des taches.

     

Feuchtegehalt der Atmosphäre und Niederschlagsprognose im Zusammenhang mit der Lage des Beobachtungsortes zumplanetarischen Ringstrom (Jet Stream)

Zusammenfassung Es wird die Beziehung von Gesamtfeuchte der mittleren Atmosphäre (abgekürzt GF) zu Bewölkung und Fronten statistisch untersucht und die Zeichnung von Karten der GF angeregt; die Bedeutung des Ausbaues optischer Methoden wird hervorgehoben. Im Anschluß daran ergibt eine Untersuchung über die Zonen der größten Ausbeute der GF eine prognostisch verwertbare Bevorzugung der Lage am warmen Rand der Frontalzone bzw. des planetarischen Ringstromes, welchen AusdruckLossnitzer als Übersetzung für jet stream vorschlägt. Anschließend wird gezeigt, wie durch Kombination der hydro- und thermodynamischen Betrachtungsweise die Niederschlagsprognose weiter verbessert werden kann.

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Summary The relation between total humidity (GF) of the middle atmosphere and cloudiness or fronts is investigated statistically, and it is proposed to draw cards of the GF; the importance of promoting optical methods is emphasized. Furthermore an investigation of the zones with the bigges yield of GF leads to a preference of the warm edge of the frontal zone which is realizable for forecast; this part is the jet stream for whichLossnitzer proposes the German translation planetarischer Ringstrom (planetary annular stream). Finally it is shown how the forecast of precipitation can be improved by a combination of hydro- and thermodynamic manner of consideration.

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Résumé L'auteur étudie par voie statistique la relation existant entre «l'humidité totale» de l'atmosphère moyenne d'une part et la nébulosité et les fronts de l'autre; il reccommande le dessin de cartes de cette humidité totale et souligne l'avantage qu'il y a à développer les méthodes optiques. Une recherche portant sur les zones de plus grande humidité totale montre une relation pronostique particulière s'attachant aux régions chaudes en bordure de la zone frontale, respectivement de l'«anneau planetaire de courant» (planetarischer Ringstrom selonLossnitzer, ou jet stream). En assciant les points de vues hydrodynamique et thermodynamique, il est possible d'améliorer la prévision des précipitations.

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Mit 6 Textabbildungen.     

Über die Häufigkeit winterlicher Trocken- und Niederschlagsperioden auf der Alpennordseite und ihre Beziehung zur Großwetterlage

Zusammenfassung Die Häufigkeitsverteilungen von Serien relativ trockener und nasser Tage (Tagesmenge </ 5 mm Niederschlag) werden dargestellt. Die Ergebnisse gelten für die Alpennordseite zwischen Neuchâtel und dem Bodensee. Abenso werden die der beobachteten Verteilung am besten entsprechenden analytischen Ausdrücke (besonders nachPolyas Formel) berechnet. Es werden die relativen Häufigkeiten für das Auftreten von Niederschlag ( 5 mm) an aufeinanderfolgenden Tagen innerhalb von 9 Großwetterlagengruppen (nach den Typen der Klassifikation vonBaur zusammengefaßt) diskutiert.Der Wetterlageneinfluß auf die empirischen Wahrscheinlichkeitswerte bei relativer Trockenheit wird an Hand von zwei stark voneinander verschiedenen Großwetterlagengruppen gezeigt. Die Besprechung der relativen Häufigkeit des Niederschlags an den beiden Randtagen für diese zwei Beispiele gestattet einen wesentlichen Einblick in die Niederschlagsverhältnisse der Wetterlagen. Es besteht eine weitgehende Übereinstimmung der Frequenz der Niederschlagstage der Menge 5 und 15 mm mit einigen bekannten Witterungssingularitäten, und es ergibt sich daraus die Berechtigung der benutzten Schwelle ( 5 mm) als Kriterium für einen Niederschlagstag.

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Summary The frequency distribution of runs of relatively dry and wet days (daily amounts of </ 5 mm precipitations) is presented. The results are valid for the northern part of the Alps (between Neuchâtel and the Lake of Constance). Also the most adequate analytic formulas (especiallyPolya's distribution) have been calculated. The relative frequencies of daily precipitation amounts of 5 mm on consecutive days are discussed for the 9 largescale weather-type groups (summarized from the types ofBaur's classification).Using two very different large scale weather-type groups the remarkable influence of the weather-types on the empiric probabilities of periods of relative drought are demonstrated. The discussion of the relative frequency of precipitation on the first and the last day leads for these two examples to important statements with regard to the regime of precipitation of the weather-types. It exists a good agreement of the frequency of days with precipitation of an amount of 5 and 15 mm and some well-known weather-singularities. This indicates the fitness of the limit ( 5 mm) used as a criterion of a day with precipitation.

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Résumé L'auteur présente la répartition des fréquences relatives des séries de jours secs ou pluvieux (précipitations journalières </ 5 mm). Ces relevés se rapportent au nord des Alpes et plus spécialement à la région située entre Neuchâtel et le Lac de Constance. Il calcule ensuite (en particulier par la formule dePolya) les expressions analytiques se rapprochant le plus des répartitions constatées. Il discute le nombre relatif de jours pluvieux ( 5 mm) compris dans certaines périodes, périodes déterminées en partant de 9 groupes de situations météorologiques générales, groupes basés sur la classification des types de temps selonBaur.L'auteur démontre l'influence déterminante de la situation générale sur la probabilité empirique de la sécheresse relative et cela au moyen de groupes de types de temps très disssmblables. La discussion de la fréquence relative des précipitations au cours des deux journées extrêmes (première et dernière de chaque période) concernant ces exemples permet une compréhension nettement meilleure des conditions de précipitations au cours d'une situation météorologique déterminée. Une similitude très nette se manifeste en outre entre la fréquence des jours totalisant plus de 5 mm de précipitations, plus de 15 mm et quelques singularités connues du temps. On en tire profit pour justifier le seuil utilisé plus haut ( 5 mm ) comme critère pour un «jour de pluie».

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Mit 5 Textabbildungen     

Aktinometrische Kurzstrahlung und Trübungskoeffizient

Zusammefassung Um Trübungsbestimmungen nach Aktinometermessungen gegenüber demSchüeppschen Verfahren (und ähnlichen) wesentlich zu erleichtern, wird an Hand derSchüeppschen Unterlagen ein Diagramm zur Bestimmung des dekadischen TrübungskoeffizientenB ₅₀₀ aus Messungen der Kurzstrahlung (J _K , <625 nm) berechnet. Die so erhaltenen Werte vonJ _K sind praktisch unabhängig vom -Exponenten der Dunstextinktion.J _K -Werte fürB=0 verschiedener Autoren werden verglichen, und Trübungsgrößen verschiedener Diagramme (,T _K ,B nachSchüepp) werden in Beziehung gesetzt. Es wird darauf hingewiesen, daß dieSchüepp-sche Methode bei kleinen Trübungen wahrscheinlich etwas zu hohe Werte ergibt.

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Summary To simplify the determination of atmospheric turbidity by actinometric measurements with respect to theSchüepp method, a diagram has been computed from the data ofSchüepp to derive the decadic turbidity coefficientB ₅₀₀ from measurements of short wave radiation (J _K , <625 nm). Values ofJ _K are practically independent of the -exponent of haze attenuation.J _K -values forB=0 of different authors and turbidity values of different diagrams (,T _K ,B _Schüepp) are compared. It is pointed out that theSchüepp method yields probably slightly too high values with small turbidity.

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Résumé Le calcul du trouble atmosphérique d'après les mesures actinométriques est assez compliqué selon la méthode deSchüepp ou d'autres méthodes semblables. Afin d'en faciliter notablement la détermination, l'auteur a calculé une abaque en se basant sur les données deSchüepp. Ce diagramme permet d'évaluer le coefficient de trouble atmosphérique décadaireB ₅₀₀ en partant de la mesure du rayonnement à ondes courtes (J _K , <625 m). Les valeurs deJ _K obtenues alors sont pratiquement indépendantes de l'exposant de l'extinction due à la brume. Les valeurs deJ _K pourB=0 et provenant de divers auteurs sont comparées entre elles. On a en outre établi le rapport existant entre le trouble atmosphérique calculé d'après divers diagrammes (,T _K ,B _Schüepp). On rend le lecteur attentif au fait que les valeurs calculées selonSchüepp sont probablement trop élevées lorsque le trouble atmosphérique est peu important.

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Mit 2 Textabbildungen     

Bodendruckänderung und Winddivergenz auf isobaren Flächen

Zusammenfassung In der synoptischen Praxis, insbesondere bei der Konstruktion von Vorhersagekarten, hat sich die Methode, Intensitätsänderungen des Bodendruckfeldes aus der geometrischen Konfiguration der Isopotentialen höher gelegener isobarer Flächen abzuschätzen, vornehmlich mittels derScherhagschen Divergenztheorie, vielfach bewährt, wenngleich mitunter auch erhebliche Abweichungen vomScherhagschen Konzept zu vermerken sind. Bei Annahme einer weitgehend stationären Höhenströmung folgt aus der Tendenzgleichung in Verbindung mit der Vorticitygleichung, daß ein Beitrag zur Bodendruckänderung nur dann von der betreffenden Schicht geliefert wird, wenn die (absolute) Vorticity ein entsprechendes Gefälle stromabwärts aufweist. Bei einem idealisierten Stromlinienverlauf im Bereich von Frontalzonen zeigt sich, daß die Vorticity im Zentralbereich hauptsächlich infolge Windscherung, im Delta und Einzugsgebiet dagegen vor allem durch das Verhältnis der Windgeschwindigkeit zum Krümmungsradius gegeben ist. Ohne daher auf die im allgemeinen zeitraubende Konstruktion der Linien gleicher absoluter Vorticity zurückgreifen zu müssen, läßt sich für die Praxis die Regel angeben, daß im Delta nur dann Druckfall zu erwarten ist, wenn das Verhältnis von Windgeschwindigkeit zum Krümmungsradius daselbst kleiner ist als die Windscherung im Zentralbereich. Es gibt daher auch einen Grenzfall für die Krümmung im Auffächerungsgebiet, bei dem keine Divergenz mehr auftritt. Dies dürfte im wesentlichen bei der als Blocking Action bekannten Aufspaltung einer zonalen Strömung in zwei nach Norden und Süden reichende Äste der Fall sein. Die hier abgeleitete Regel deckt sichnicht mit derScherhagschen Auffassung, daß für die Größe des im Delta auftretenden Druckfalles die Differenz der Geschwindigkeitsquadrate zwischen Zentrum und Delta maßgebend sei. Vor allem läßt sich bei dieser Anschauung niemals der eben erwähnte Grenzfall erkennen. Die theoretischen Betrachtungen werden an Hand einer Wetterlage überprüft und im wesentlichen als richtig befunden.

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Summary In synoptic procedures mainly as regards the construction of forcast maps the method frequently is used to estimate changes of surface pressure tendencies considering the shape of contours of upper constant pressure surfaces according toScherhag's well known Divergence Theory, though some cases may show serious divergences withScherhag's theory. Assuming a stationary upper flow the tendency equation combined with the vorticity equation shows that a contribution to surface pressure changes from the level under consideration can only be expected if the (absolute) vorticity decreases downstream. Considering the shape of streamlines (which practically coincide with the contours) in the vicinity of a frontal zone we may recognize that the vorticity in the central zone is mainly given by the wind shear, whereas in the entrance and exit area the quotient of wind velocity to radius of curvature prevails against the windshear. From this the conclusion is drawn that pressure fall in the exit or delta of a frontal zone can only be expected in practice if the quotient of wind velocity to radius of curvature in this area is less than the wind shear in the center. Furthermore these considerations show that there exists a limit value for the radius of curvature in the delta where actually no divergence and therefore no contribution to pressure fall occurs. This case may be realized in the so called Bloking action where contours show a well marked split of an originally zonal current towards south and north and where usually no pressure fall below is observed. The here derived rule cannot be brought into accordance withScherhag's idea that the magnitude of pressure fall in the delta of a frontal zone is given by the square of wind velocity in the center minus that in the delta. Finally the theoretical considerations are checked in an actual weather situation and found to be useful for short range forecast procedures.

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Résumé Dans la pratique synoptique, en particulier par le dessin de cartes de prévision, la méthode consistant à estimer l'importance des variations de pression au sol à partir de la configuration géométrique des isopotentielles des surfaces isobares d'altitude, cela surtout au moyen de la théorie de la divergence deScherhag, a été employée avec succès même s'il a fallu parfois s'écarter passablement du concept primitif de son auteur. En admettant un courant stationnaire d'altitude, l'équation de tendance combinée avec celle de vorticity montre qu'il y a effet de la couche considérée sur la variation de pression au sol seulement lorsque la vorticity (absolue) présente un gradient dirigé vers l'aval du vent. Au sein d'un système de lignes de courant idéalisées dans le domaine de zones frontales, on constate que la vorticity dans la partie centrale résulte essentiellement du cisaillement du vent, mais par contre du rapport du vent au rayon de courbure dans le delta et dans la région d'alimentation. Au lieu de recourir au tracé pénible des lignes d'égale vorticity absolue, on peut dans la pratique se fonder sur la règle qu'il n'y aura baisse de pression dans le delta que lorsque le rapport de la vitesse du vent au rayon de courbure y est plus petit que le cisaillement dans la zone centrale. Il y a donc aussi un cas limite pour la courbure des lignes de courant pour lequel il n'y a plus de divergence. Cela doit se produire lors du partage (blocking action) d'un courant zonal en deux branches dirigées vers le Nord et vers le Sud. La règle énoncée ici ne correspond pas à la conception deScherhag selon laquelle la grandeur de la baisse de pression du delta dépend de la différence des carrés des vitesses au centre et au delta; selon ce point de vue, le cas limite mentionné n'apparaît pas. Ces considérations théoriques sont vérifiées par un exemple.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Zur Darstellung der spektralen Verteilung der Strahlungsenergie

Zusammenfassung Durch passende Umformung und Darstellung desPlanckschen Strahlungsgesetzes wird eine anschauliche Rechtfertigung für die in der Meteorologie übliche Trennung der Strahlungsströme in kurz- und langwellige versucht. Es zeigt sich, daß die Trennung zwischen 2 und 7 gemacht werden muß, da in diesem Bereich relativ wenig meteorologisch bedeutsame Strahlung vorkommt.

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Summary An attempt is made to justify, by conveniently transforming and representingPlancks radiation law, the separation of radiation into a short-wave and a long-ware flux as is usual in meteorology. It is shown that the separation must be made between 2 and 7 in this range occurring only relatively few radiation of meteorological importance.

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Résumé Par une transformation convenable de la loi de rayonnement dePlanck, l'auteur tente de justifier la distinction faite en météorologie entre le rayonnement à courte et à longue longueur d'onde. Il constate que la séparation doit se faire entre 2 et 7 , puisque dans cet intervalle le rayonnement n'a que peu d'importance du point de vue météorologique.

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Mit 4 Textabbildungen.     

On the cumulative frequency distributions ofk-day period amounts of precipitation for any station in The Netherlands,while k≧30

Summary A simple method of representing cumulative frequency distributions ofk-day period amounts of precipitation (30k1800), deduced from observations at Hoofddorp during 87 years and from observations at Winterswijk during 73 years, by means of cumulative Poisson distributions, had been developed. Poisson's constant appeared to depend linearly onk only, while the Poisson unitq appeared to be only proportional to the annual variation.In this paper it is shown that the representation of observed cumulative frequency distributions with the aid of Poisson distributions is true for any station in The Netherlands in the interval 30k1800. A map with isopleths of -values fork=360 presents a simple picture, so that for any station an -value fork=360 can be estimated. For the process of representation the meank-day period amount of precipitation is also necessary. This value may be obtained from a map for each of the 12 months, each map covered with isohyetal lines, which give a distribution of the monthly precipitation.

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Zusammenfassung Es wurde eine Methode entwickelt, um in einfacher Weise Summenfunktionen vonk-tägigen Niederschlagsmengen (30k1800), welche aus Beobachtungen in Hoofddorp während 87 Jahren und in Winterswijk während 73 Jahren angestellt worden sind, durch kumulative Poissonsche Häufigkeitsverteilungen darzustellen. Dabei ergab sich, daß die Poissonsche Konstante nur linear vonk abhängig ist, während die Poissonsche Einheitq sich als proportional zum Jahresgang erwies.In der vorliegenden Untersuchung wird nun gezeigt, daß die Darstellung der beobachteten kumulativen Häufigkeitsverteilungen mit Hilfe von Poisson-Verteilungen für irgendeine Station in den Niederlanden im Bereich von 30k1800 gültig ist. Eine Karte mit Isoplethen der -Werte fürk=360 ergibt ein einfaches Bild, aus dem für jede beliebige Station ein -Wert fürk=360 abgelesen werden kann. Für eine solche Darstellung muß auch die Niederschlagsmenge derk-tägigen Perioden bekannt sein; diese Werte erhält man aus monatlichen Isohyeten-Karten, die die monatliche Niederschlagsverteilung wiedergeben.

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Résumé On avait développé une méthode pour représenter d'une façon simple les distributions des sommes cumulées dek jours (30k1800) des quantités de précipitations déduites des observations faites à Hoofddorp pendant 87 ans et à Winterswijk pendant 73 ans. On avait démontré que la constante de Poisson ne dépend dek que linéairement et que l'unité de Poissonq est proportionnelle à la variation annuelle.De la présente étude ressort que, dans l'intervalle de 30k1800, la représentation des distributions des fréquences cumulées observées au moyen des formules de Poisson est valable pour une station quelconque aux Pays-Bas. Une carte d'isoplèthes de la valeur pourk=360 donne une image suffisamment simple pour que la valeur d'une station quelconque aux Pays-Bas puisse être déterminée sans difficulté. Pour une telle représentation il faut connaître également les moyennes des quantités des périodes dek jours de la précipitation. Ces valeurs peuvent se déduire de cartes mensuelles des isohyètes moyennes.

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With 1 Figure

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Dedicated to Dr.Anders K. Ångström on the occasion of his 70th birthday.     

Strahlungsmessungen auf einer Querung von Zentral- nach Nord-Spitzbergen im Sommer 1955

Zusammenfassung In Zentral- und Nordspitzbergen wurden Messungen der Global- und der Himmelsstrahlung ausgeführt und der Einfluß von Art und Ausmaß der Bewölkung und verschiedener atmosphärischer Zustände auf die Strahlungsverhältnisse festgestellt. Auf Gletscherflächen wurden Albedountersuchungen vorgenommen, die zu einer völligen Revision der Ansichten über das Entstehen von lotrechten Röhren im Eis, den Kryokonitlöchern, führten.

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Summary In central and northern Spitzbergen measurements of the global and the sky radiation were carried out and the influence of the kind and quantity uof ucloudiness and of various atmospheric states on radiation conditions was determined. Investigations of the albedo on glacier surfaces led to a complete revision of existing opinions on the formation of vertical tubes in ice (cryoconite tubes).

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Résumé Des mesures du rayonnement global et céleste faites au Spitzberg permettent d'étudier l'effet de la nébulosité et de différents états atmosphériques sur ce rayonnement. Des mesures de l'albédo de la surface glaciaire ont conduit à réviser entièrement les vues concernant la formation de tubes verticaux dans la glace (trous de cryoconite).

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Mit 2 Textabbildungen

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Außer dem Edelweiß-Club in Salzburg ist der Berichterstatter der Salzburger Landesregierung, dem Notring der wissenschaftlichen Verbände österreichs undder Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien zu Dank verpflichtet. Für wertvolle Ratschläge sei nochI. Dirmirn undF. Lauscher gedankt.     

Zur Struktur der Wolken

Zusammenfassung Auf dem Feldberg (1493 m NN) im südlichen Schwarzwald wurden von Januar 1953 bis Mai 1953 und von September 1954 bis Februar 1955 Messungen von Tropfengröße, Wassergehalt und Sichtweite in Wolken durchgeführt. Die Tropfen der einzelnen Spektren haben einen mittleren Durchmesser zwischen 6 und 30 ; die Durchmesser der größten gemessenen Tropfen liegen zwischen 50 und 60 . Der Wassergehalt hat Werte zwischen 0,003 und 1,54 g/m³, wobei über 90% aller Messungen einen Wassergehalt unter 0,50 g/m³ zeigen. Ein einfacher Zusammenhang zwischen Sichtweite, Tropfengröße und Wassergehalt nach derTrabertschen Formel besteht nicht.Eine enge beziehung wurde zwischen der Form der Spektren und dem Niederschlag gefunden. In Zeiten ohne Niederschlag und bei geringfügigem Niederschlag überwiegen schmale ( < 12,0 ), in Zeiten mit länger andauerndem Niederschlag breite Spektren ( > 12,0 ). Eine Ausnahme machen alle Messungen in Hochnebel, die breite Spektren mit zwischen 13 und 17 zeigen, ohne daß Niederschlag fällt.Das gleichzeitige Vorhandensein der drei Phasen Wasserdampf, flüssiges Wasser und Eisteilchen über längere Zeiträume hinweg wurde festgestellt; somit kann die Eiskristall-Niederschlagstheorie vonBergeron und vonFindeisen für den Mechanismus der Niederschlagsbildung nicht im allgemein angenommenen Ausmaß zutreffen. Es erscheint notwendig, die Frage der Wolkenphysik nicht nur thermodynamisch, sondern auch in vermehrtem maß kolloidphysikalisch im Sinne vonSchmauss zu untersuchen.

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Summary Measurements of drop size, water content and visibility in clouds have been carried out from January till May 1953 and from September 1954 to February 1955 on the Feldberg (1493 m. a. s. 1.) in the southern Black Forest. The drops of the different spectra have a mean diameter between 6 and 30 ; the diameters of the largest measured drops lie between 50 and 60 . The water content shows values between 0.003 and 1.54g/m³ whereby more than 90 per cent of all measurements lead to a water content below 0.50 g/m³. A simple relation between visibility, drop size and water content according to the formula ofTrabert does not exist.A closed connection between the form of the spectra and the precipitations has been found. In periods without or with only slight precipitation narrow spectra ( < 12.0 ) prevail, in periods with persistent precipitation broad ones ( > 12.0 ). All measurements in elevanted fog make an exception, showing broad spectra with between 13 and 17 without any precipitation.The simultaneous existance of the 3 phases: water vapour, liquid water and ice particles over alonger periods has been stated; the ice crystall precipitation theory ofBergeron andFindeisen for the mechanism of precipitation can therefore not hold in the generally accepted extent. The examination of the problems of cloud physics appears to be necessary, not only in thermodynamical respect, but also in the sense of coloid physics according toSchmauss.

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Résumé On a effectué de janvier à mai 1953 et de septembre 1954 à février 1955 au Feldberg (1493 m.) en Forêt-Noire des mesures de grosseur de gouttelettes, de teneur en eau et de visibilité dans les nuages. Les gouttelettes ont und diamètre moyen compris entre 6 et 30 ; les plus grosses mesurent 50 à 60 . La teneur en eau varie de 0,003 à 1,54 g/m³; dans plus de 90% des mesures, elle reste inférieure a 0,5g/m³. Il n'y a pas de relation simple, qui suivrait la formula deTrabert, entre visibilité, grosseur des gouttelettes et teneur en eau.Il existe par contre une relation étroite entre la forme du spectre de fréquence et les précipitations. Lorsque celles-ci sont nulles ou très faibles ce sont les spectres étroit ( < 12,0 ) qui dominent; par précipitations durables, ce sont les spectres larges ( > ). Dans le stratus, sans pluie, les spectres larges ( entre 13 et 17 ) prédominent.On a constaté l'existence simultanée des trois phases solide, liquide et gazeuse pendant d'assez longs intervalles de temps, de sorte que le théorie deBergeron et deFindeisen concernant la genène des précipitations n'a pas la généralité qu'on lui prête. Il apparaît nécessaire d'aborder les problèmes de la physique des nuages non seulement du point de vue thermodynamique, mais aussi de celui de l'état colloïdal au sens deSchmauss.

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Mit 9 Textabbildungen.

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Hinsichtlich der Wiedergabe von Tabellen und Tropfenspektren stark verkürzte Fassung einer bei der Technischen Hochschule in Karlsruhe eingereichten und genehmigten Dissertation; die hier weggelssene Dokumentation kann zur Einsichtnahme bezogen werden bei den Bibliotheken der Technischen Hochschule Karlsruhe und des Deutschen Wetterdienstes, Offenbach (Main).     

Die Calina-der Staubdunst des spanischen Sommers

Zusammenfassung Nach einleitenden Bemerkungen zu früheren Arbeiten über die Calina werden die Voraussetzungen ihres Entstehens besprochen. Eine kritische Auswahl der Calinameldungen aus den Resumenes de los observaciones meteorologicas wird der Ableitung einer räumlichen Verteilung dieses Phänomens zugrunde gelegt. Schließlich wird der Jahresgang der Calinahäufigkeit untersucht.

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Summary After introductory remarks about former papers on the calina the conditions for the development are discussed. A critical selection of calina data from the Resumenes de los observaciones meteorologicas is used for the design of the space distribution of this phenomenon. Finally the annual variation of the frequency of calina is studied.

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Résumé Après quelques allusions à d'anciennes recherches sur la calina, l'auteur expose les conditions de sa formation et fonde sur un choix critique des messages de los observaciones meteorologicas la répartition géographique de ce phénomène. Enfin, la variation annuelle de la fréquence d'apparition est etudié.

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Mit 1 Textabbildung     

Analyse dreier Forschungsflüge des „Project Jet Stream”

Zusammenfassung Aus detaillierten Analysen der Project Jet Stream-Flüge Nr. 9 (10. Januar 1957), Nr. 12 (18. Januar 1957) und Nr. 19 (16. Februar 1957) können einige interessante Schlußfolgerungen auf die Feinstruktur der Atmosphäre im Bereich von Strahlströmen gezogen werden. Aus den Analysen der potentiellen Temperatur geht eine blättrige Struktur der Troposphäre unterhalb und rechts des Strahlstromkernes deutlich hervor. Flug Nr. 9 zeigt die Bildung stehender Leewellen mit maximalen Amplituden im Bereich stabiler Zonen. Flug Nr. 12 läßt besonders gut die lang anhaltende Erhaltungstendenz der mesostrukturellen Temperatur- und Geschwindigkeitsschwankungen erkennen, während bei der Analyse des Fluges Nr. 19 ein Verlagerungsmechanismus festzustellen war, der eine Verschiebung des Strahlstromkernes gegen höhere Niveaus hin zu bewirken scheint.

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Summary From detailed analyses of Project Jet Stream Flights No. 9 (10 January 1957), No. 12 (18 January 1957) and No. 19 (16 February 1957) several interesting conclusions may be drawn as to the detailed structure of the atmosphere near jet streams. The leaf-like structure of the troposphere below and to the right of the jet-stream core can be seen from the analyses of potential temperature. Flight No. 9 shows the formation of standing lee-waves with maximum amplitudes within stable layers. Flight No. 12 gives an exceptionally good account of the long-lasting conservation of meso-scalar fluctuations in temperature and wind speed. Flight No. 19 reveals a mechanism of progression of the jet core, which enables the jet axis to proceed towards higher levels.

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Résumé L'analyse détaillée de trois vols effectués dans le cadre du Project Jet Stream 1957 permet de tirer quelques conclusions intéressantes relatives à la structure fine de l'atmosphère dans le domaine du jet. la température potentielle fait apparaître une structure feuilletée de la troposphère sous le jet et à sa droite. Le vol No 9 montre la formation d'ondes stationnaires à amplitude maximum dans le domaine de zones stables. Le vol No 12 met en évidence la persistance de variations de température et de vitesse à l'échelle moyenne, tandis que le vol No 19 décèle un mécanisme tendant à déplacer l'axe du jet vers le haut.

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Mit 24 Textabbildungen

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Die hier vorgelegten Analysen wurden unter Anleitung von Dozent Dr.E. R. Reiter in einem Seminar über Meteorologische Analyse angefertigt.     

Statistische Untersuchungen des Jet Stream über Europa und über dem Ostatlantik

Zusammenfassung Aus der 300mb-Fläche der täglichen Wetterkarte des deutschen Wetterdienstes wurden für den Zeitraum von 1955 bis 1963 Lage, Richtung und Geschwindigkeit der hochtroposphärischen Strahlströme bestimmt. Die jahreszeitlichen Änderungen der Positionen, Intensitäten und Richtungen des Polarfront-Jet (PFJ) und des Subtropen-Jet (STJ) werden für den Bereich von 20° W bis 20° E und von 35° N bis 70° N angegeben und diskutiert.

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Summary The position, direction and speed of the high-tropospheric jet-streams in the years 1955 to 1963 were determined from the 300 mb chart of the Daily Weather Map of the German Weather Service. The seasonal variations of the positions, intensities and directions of the polarfront jet (PFJ) and subtropic jet (STJ) in the region between 20° W and 20° E and between 35° N and 70° N have been evaluated and are discussed here.

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Résumé En partant des cartes journalières de la surface de 300 mb éditées par le service météorologique de la République fédérale d'Allemagne, on a déterminé la position, la direction et la vitesse des courants jets de la troposphère supérieure et cela pour la période 1955 à 1963. On indique et on discute les variations saisonnières de la position, de l'intensité et de la direction du jet accompagnant le front polaire (PFJ) et du Jet subtropical (STJ). La zone étudiée s'étend entre le 20ème méridien E et le 20ème méridien W, respectivement entre les 35ème et 70ème paralèlles N.

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Mit 6 Textabbildungen     

Numerische Integrationen einer Gleichung für die turbulente Diffusion in der Atmosphäre

Zusammenfassung Es werden numerische Integrationen der dreidimensionalen Fickschen Diffusionsgleichung mit höhenabhängigen Diffusionskoeffizienten und Windgeschwindigkeit für den stationären Fall und eine kontinuierlich emittierende Punktquelle durchgeführt. Für die drei typischen Ausbreitungsverhältnisse Starke Durchmischung, Bodeninversion und Inversion über der Quelle, charakterisiert durch die Diffusionskoeffizienten und die Windgeschwindigkeit, werden die Einflüsse unterschiedlicher Quellhöhe, Sinkgeschwindigkeit und Ablagerungsgeschwindigkeit studiert.

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Summary Numerical integrations of the threedimensional Fickean diffusion equation with height dependent diffusion coefficients and wind velocity are performed in the stationary case with a continuous point source. For the three typical cases strong mixing, surface inversion and inversion above the source characterized by the diffusion coefficients and wind velocity, the effects of source height, sinking velocity and deposition velocity are discussed.

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Résumé Les auteurs ont procédé à l'intégration numérique de l'équation à trois dimensions de la diffusion, équation établie par Fick. Ils ont, pour cela, utilisé des coefficients de diffusion variant avec l'altitude et la vitesse du vent et distingué l'état stationnaire et le cas d'une source d'émission ponctuelle et continue. Ils étudient en outre les influences de hauteurs différentes de la source, de la rapidité de subsidence et de la vitesse de sédimentation. Ils ont tenu compte pour cela des trois conditions typiques de diffusion mélange très accentué, inversion au sol et inversion au-dessus de la source.

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Mit 7 Textabbildungen     

Hailstorms in Northern Greece: synoptic patterns and thermodynamic environment

Summary ¶Two cyclonic vortices close to each other, a binary cyclone or binary system, tend to rotate cyclonically relative to one another and to merge, i.e. the Fujiwhara effect. The point vortex model that represents barotropic binary cyclones predicts their rotation features as follows. The rotation rate is proportional linearly to the sum of the cyclones intensities and inversely to the square of their separation distance while the more intense cyclone rotates slower. Our earlier observational analysis of 1423 mid-latitude binary cyclones (Ziv and Alpert, 1995) showed a reasonable fit to theory, except for the absence of a correlation between individual speeds and intensities within the binary systems, and a reversal of the inverse rotation-separation relationship at the range of 1400–1800km.This study is the first attempt to describe the mid-latitude binary systems using potential vorticity concepts (PV thinking), which implies that a binary interaction takes place between the 3-D flow patterns induced by upper-PV or surface-thermal anomalies rather than by the surface cyclones alone. It is argued that the upper-anomalies dominate the rotation process, and hence the rotational speeds of the interacting surface cyclones are more closely correlated with the relative intensities of their corresponding upper-level anomalies rather than with their own intensities, as reflected in weather charts. Data analysis indicates that mid-latitude binary cyclones are normally associated with at least one upper-PV anomaly. This explains the absence of a correlation between the rotation speed and the intensity of the surface cyclones there.A unique type of a mid-latitude binary system is identified, in which one cyclone coincides with an upper major PV-anomaly and the other moves along the periphery of the former. Such a binary system is entitled here the Contact Binary System (CBS), in contrast with remote interacting systems implied by the point vortex theory.Analytical considerations yield an increase in the rotation rate with separation for CBSs of separation smaller than 1000–1500km, in contrast to the normal decrease with R ². The contribution of CBSs is suggested here to explain the abnormal increase in rotation rate at 1400–1900km range.     

Some patterns of rainfall in the North-Central U.S.A.

Summary Weekly statistics of rainfall occurrence in the North-Central United States show certain preferences for precipitation in early April and early June. Dry spells are most common in late October, Mid-November, Mid-December and at the end of the year. A northward migration of the rainy condition in spring and early summer is linked with a comparable motion of the jet stream. The possible connection of these spells with singularities elsewhere andBowen's rain statistics is discussed but no firm relations can be established.

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Zusammenfassung Wöchentliche Werte der Niederschlagswahrschein-lichkeit in der nördlichen Mittelzone der Vereinigten Staaten zeigen bevorzugte Regenperioden zu Anfang der Monate April und Juni. Trockene Wochen sind am häufigsten im Spätoktober, Mitte November, Mitte Dezember und zur Jahreswende. Eine nordwärts gerichtete Wanderung der Regentendenz im Frühling und Frühsommer wird mit einer gleichzeitigen Verschiebung des jet stream in Zusammenhang gebracht. Eine mögliche Beziehung dieser Witterungsfälle zu den Singularitäten in anderen Gegenden und zuBowens Regenstatistik wird erörtert, doch sind gesicherte Beziehungen nicht feststellbar.

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Résumé Des valeurs hebdomadaires de la probabilité de pluie dans la zone moyenne septentrionale des Etats-Unis mettent en évidence des périodes pluvieuses particulièrement fréquentes au début des mois d'avril et de juin. Des semaines sèches apparaissent le plus souvent à la fin d'octobre, au milieu de novembre et de décembre et vers le Nouvel-An. Un déplacement vers le Nord de la tendance pluvieuse au printemps et au début de l'été peut être mis en parallèle avec un déplacement simultané du jet stream. On ne peut pas déceler de relations sûres entre ces cas de pluviosité et les singularités dans d'autres régions, pas plus qu'avec la statistique pluvieuse deBowen.

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With 4 Figures     

Eine analytische Lösung der Vorticitygleichung unter Einschluß orographischer Effekte

Zusammenfassung Ausgehend von der sogenannten kinematischen Randbedingung und mit Hilfe bestimmter Approximationen im Windfeld wird eine, dem VerfahrenNeamtans folgende, analytische partikuläre Lösung der Vorticitygleichung unter Einschluß orographischer Störeffekte eines west-östlich streichenden, idealisierten Gebirgszuges abgeleitet. Dem Modellcharakter der Untersuchung entsprechend, wird die Topographie dieses Gebirgszuges mit Hilfe einer Sinusfunktion dargestellt. Die Ergebnisse der Rechnung zeigen, zumindest innerhalb gewisser Grenzen, große Ähnlichkeit mit den in der Natur beobachteten Effekten.

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Summary Using the kinematic boundary condition and some approximations regarding the wind field an analytical particular solution of the vorticity equation is derived which is analogous to theNeamtan solutio but includes the disturbing effects of orography resulting from an idealized chain of mountains extending in west-easterly direction. Corresponding to the model character of the investigation the topography of this chain of mountains is represented as a sine function. The results of the calculations show great similarity to the effects observed in nature, at least whithin certain limits.

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Résumé On établit ici une solution analytique de l'équation tourbillonnaire en partant de conditions de bords cinématiques et à l'aide de certaines approximations dans le champ du vent. Cette analyse suit le procédé deNeamtan. Elle tient en particulier compte des perturbations dues à l'orographie d'une chaîne de montagne idéale orientée d'ouest en est. Conformément au caractère utilisé, la topographie de cette chaîne de montagne est représentée à l'aide d'une fonction sinusoïdale. les résultats des calculs montrent, au mois à l'intérieur de certaines limites, une grande similitude avec les effects observés dans la nature.

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Mit 6 Textabbildungen