Wärmestundensummen und phänologische Erscheinungen

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird gezeigt, daß die übliche Temperaturdarstellung für bioklimatische Zwecke keineswegs ausreicht, sondern daß die vonN. Weger eingeführte Darstellung durch Wärmegradstundensummen mehr leistet, die, gewonnen durch Auswertung von Thermographenstreifen und ausgehend von einem Schwellenwert (z. B. 6° C), die physiologisch wirksame Gesamtwärmemenge besser charakterisiert. An Hand der hier grundlegenden Untersuchungen vonN. Weger und allerdings nur zweijähriger Beobachtungen in Travemünde und Lübeck werden die Geisenheimer Ergebnisse für den Blühbeginn der Obstsorten auch für die Lübecker Bucht im Prinzip bestätigt. Durch Ausdehnung der Methode auf die Untersuchung anderer Pflanzengattungen wird gezeigt, daß die Methode in abgewandelter Form auch zu Vorhersageversuchen für den Vegetationsbeginn verwendbar ist.Ferner wird gezeigt, daß mit dieser Methode auch eine ausgezeichnete Charakterisierung der einzelnen Jahre möglich ist. Deutlich zeigt sich dasgruppenweise Auftreten der phänologischen Erscheinungen, und das verschiedene Verhalten der im Mikroklima und im Makroklima lebenden Pflanzen. Schließlich ergibt sich, daß rhythmische Erscheinungen auch im phänologischen Geschehen auftreten, deren weitere Untersuchung erwünscht ist.

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Summary It is shown that the conventional application of temperature does not satisfy for bioclimatic purposes, but the representation by means of accumulated hourly temperature sums introduced byN. Weger is to be preferred; these latter are obtained by evaluation of thermograms and based on a temperature limit (e. g. 6° C), they are better qualified for characterizing the physiologically effective quantity of heat. From these researches ofWeger (Geisenheim) and of but 2 years' observations at Travemünde and Lübeck the Geisenheim results for the beginning of blossom of fruit-trees are confirmed also for the bay of Lübeck. By the extension of this method to the investigation of other species of plants it turns out that this method can also be used for forecasting the beginning of vegetation.It is shown furthermore that by this method the individual years can be excellently characterized. The appearance in groups of the phenological phenomena and the different reaction of plants in microclimate and macroclimate are clearly shown. Finally it results that also phenological effects are characterized by rhythmic phenomena whose further research is desirable.

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Resumé On montre que la température à elle seule n'est pas suffisante pour la discussion des problèmes bioclimatologiques, mals que la notion de sommes horaires de température introduite parN. Weger convient mieux au but poursuivi par la météorologie agricole; cette grandeur, déduite du dépouillement des thermogrammes en admettant un seuil de température (p. ex. 6°), est mieux à même de caractériser les effets physiologiques accumulés de la température. Partant des recherches deWeger (Geisenheim) et sur la base de deux ans seulement d'observations faites à Travemünde et à Lübeck, on confirme les résultats de Geisenheim concernant le début de la floraison des espèces fruitières aussi pour la baie de Lübeck. En étendant la méthode à d'autres espèces végétales, on montre qu'elle convient également à la prévision du départ de la végétation au printemps.La méthode se prête parfaitement pour caractériser les differentes années. L'apparition par groupes de ces derniers, ainsi que les divergences entre les plantes soumises au microclimat ou au macroclimat apparaît nettement. II résulte enfin de cette recherche que les phénomènes phénologiques sont également soumis à certains rythmes dont l'étude ultérieure est à souhaiter.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Über den Wärmehaushalt der unteren Luftschichten an heiteren Tagen und die Prognose des Maximums der Lufttemperatur

Zusammenfassung Eine für die Praxis bedeutungsvolle Methode der Vorhersage der Tageshöchsttemperatur beruht auf der Kenntnis der zwischen dem Radiosondenaufstieg am Morgen und dem Zeitpunkt der Erreichung der Maximumtemperatur am frühen Nachmittag an die unteren Luftschichten abgegebenen Wärmemenge. Für heitere und windschwache Tage wurde an Hand des Beobachtungsmaterials der Jahre 1949–1951 für Wien dieser Energiebetrag sowohl durch direkte Planimetrierung der Fläche zwischen zwei Tautochronen im Temperatur-Druck-Diagramm als auch durch Wärmebilanzbetrachtungen bestimmt und Monats- bzw. Zehntagemittel abgeleitet. Dabei stellte sich folgendes wichtige Ergebnis heraus: Während der Zeit des Erwärmungsprozesses, d. h. vom Minimum bis zum Maximum der Temperatur, wird unabhängig von der Größe der Einstrahlung im Mittel fast genau die eine Hälfte der aufgenommenen (absorbierten) Globalstrahlung zur Erwärmung des Bodens und zur Abstrahlung im Langwelligen (effektive Ausstrahlung), die andere Hälfte zur Erwärmung der unteren Luftschichten und zur Verdunstung verwendet. Eine Überprüfung der Genauigkeit der Vorhersage der Maximumtemperatur mit der hier geschilderten Methode ergab in insgesamt 80 Fällen einen mittleren Fehler von nur 1,2°C.

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Summary A practical method of maximum temperature forecasting makes use of the fact, that it is possible to predict the daily maximum temperature provided the energy available for heating the lowest layers of the atmosphere is known for the period from the morning radiosonde ascent until the time of maximum temperature. Using observations on clear and calm days in Vienna for the years 1949–1951 this amount of energy has been determined both by planimetry of the respective area in the temperature-pressure diagram and by calculating the heat balance at the earth's surface; thus monthly and ten days means were derived. As an important result of these investigations the following rule was obtained: During the period of the heating process, i. e. from minimum to maximum temperature, almost exactly one half of the amount of incoming radiation absorbed at the earth's surface is used for heating the ground layers and for long-wave back radiation (effective outgoing radiation), the other half for heating the atmospheric layers near the ground and for evaporation. Testing the accuracy of this forecasting method for a total of 80 cases the mean error was found to be only 1.2,C.

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Résumé Une méthode pratique de prévision du maximum diurne de température se fonde sur la connaissance de la quantité de chaleur fournie aux couches basses de l'atmosphère entre le sondage aérologique du matin et l'heure du maximum de température du début de l'après-midi. Cette quantité d'énergie a été déterminée pour des jours clairs et calmes à partir des observations faites à Vienne en 1949–1951, par planimétrie des surfaces comprises entre tautochrones sur les diagrammes température-pression, mais aussi à l'aide du calcul du bilan de chaleur et des moyennes mensuelles ou décadaires. Le résultat peut se formuler comme suit: Pendant la durée du réchauffement, c'est à dire depuis le minimum jusqu'au maximum de température et quel que soit l'intensité du rayonnement, presque exactement une moitié du rayonnement global absorbé contribue en moyenne à réchauffer le sol qui émet à grande longueur d'onde et l'autre moitié est absorbée par les basses couches d'air et par l'évaporation. Un contrôle de l'exactitude de cette méthode de prévision du maximum de température a fourni dans 80 cas une erreur moyenne de 1,2°C seulement.

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Mit 7 Textabbildungen     

Wärmestrom,Massenstrom und Volumstrom

Zusammenfassung Ausgehend von der Gleichung eines mit einem Massenstromm=v mitgeführten WärmestromesL=m i wird gezeigt, daß der Wärmestrom nur dann willkürfrei angegeben werden kann, wenn der Massenstrom im Mittel verschwindet, da die spezifische Enthalpiei nur bis auf eine Konstante bestimmt ist. Auch bei abgeglichenem Massenstromm=0 herrscht eine dem mittleren Austauschwärmestrom proportionale mittlere Windgeschwindigkeitv senkrecht zur Zählfläche, wobei in der Luftv/L=2 mm sec^–1/cal cm^–2 min^–1 ist.

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Summary Proceeding from the equation of a heat fluxL=m i carried along by a mass fluxm=v, it is shown that the heat flux can only be given without arbitrary assumptions, if the mass flux disappears in the mean, since the specific enthalpyi is determined only up to a constant. Also for a balanced mass fluxm=0 there exists an average wind velocityv normal to the surface of reference, which is proportional to the mean heat exchange flux, whereby for airv/L=2 mm sec^–1/cal cm^–2 min^–1.

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Résumé Partant de l'équation d'un flux de chaleurL=m i entraîné dans un courant de massem=v, on montre qu'il ne peut être dêterminé sans arbitraire que lorsque le courant de masse disparaît en moyenne, puisque l'enthalpiei spécifique n'est déterminée qu'à une constante près. Même par courant de massem=0 neutralisé, il existe une vitesse moyenne de ventv normale à la surface envisagée, proportionnelle au flux moyen d'échange turbulent de chaleur, avecv/L=2 mm sec^–1/cal cm^–2 min^–1 dans l'air.

     

Der Wärme- und Wasserdampfhaushalt der freien Atmosphäre

Zusammenfassung Die Zahlenwerte des horizontalen Wärmetransportes durch Großaustausch, die man bisher kennt, sind schwierig zu deuten; insbesondere gilt dies für die Umkehr des meridionalen Stromes in der mittleren Troposphäre. Es wird deshalb ein Verfahren angegeben, aus den Radiosondenaufstiegen eines Stationsdreiecks die Wärmebilanz in der freien Atmosphäre zu bestimmen. Für das Jahr von April 1949 bis März 1950 wird in einem England, die Nordsee und Nordwestdeutschland überdeckenden Gebiet eine Abkühlung der Troposphäre von 0,5°/Tag am Boden, zunehmend auf 1,8°/Tag bei 300 mb gefunden; die Stratosphäre zeigt eine leichte Erwärmung. Über dem Ozeangebiet westlich Englands besteht am Boden Erwärmung von 0,4°/Tag, in 300 mb Abkühlung von 1,3°/Tag. In beiden Gebieten ist der Wärmeentzug größer als nach den bekannten Abschätzungen der Wärmehaushaltsüberschüsse zu erwarten war.Eine ähnliche Bestimmung des Feuchtigkeitshaushaltes erlaubt die Angabe der Differenz Verdunstung minus Niederschlag, die sich für das Nordseegebiet im Jahresmittel negativ, für den Nordostatlantik positiv ergibt; die Jahresgänge beider Gebiete sind nahezu entgegengesetzt. Die Verdunstung selbst hat über der Nordsee das Maximum im Sommer, das Minimum im Spätwinter, über dem NE-Atlantik das Maximum etwa im November, das Minimum im Mai und Juni.

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Summary The numerical values of the horizontal heat transport by large scale mass exchange, as known until now, are difficult to interpret; this is the case particularly for the reversal of the meridional stream in the middle troposphere. Therefore a method is described to determine the heatbalance in the free atmosphere from ascents of radio-sondes in a triangle of stations. A cooling of the troposphere of 0.5°/day at ground, increasing to 1.8°/day at 300 mb, is found in the period from April 1949 to March 1950 in an area covering England, the North Sea and northwestern Germany; the stratosphere shows a slight warming. Above the ocean west of England there is a warming of 0.4°/day at ground and a cooling of 1.3°/day at 300 mb. In both these areas loss of heat is greater than was to be expected from the hitherto known estimates of the balance of thermal economy.A similar determination of the economy of humidity yields the difference between evaporation and precipitation which results, in the annual mean, to be negative for the North Sea area and positive for the northeastern Atlantic Ocean; the annual variation of these two areas is almost contrary. Evaporation over the North Sea has its maximum in summer, its minimum towards the end of winter; over NE-Atlantic maximum is roughly in November, minimum in May and June.

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Résumé Il est difficile d'interpréter les valeurs numériques du transport horizontal de chaleur dû à l'échange turbulent à grande échelle; cela est particulièrement vrai de l'inversion du flux méridien dans la troposphère moyenne. On expose donc ici un procédé capable de déterminer le bilan thermique dans l'atmosphère libre à partir de radiosondages de trois stations. On trouve que d'avril 1949 à mars 1950, dans une région comprenant l'Angleterre, la Mer du Nord et le Nord-Ouest de l'Allemagne, il y a eu refroidissement de la troposphère de 0,5° par jour au sol et atteignant 1,8° par jour au niveau de 300 mb; il y a eu léger réchauffement de la stratosphère. Sur l'Océan à l'Ouest de l'Angleterre, il y a èu au sol un réchauffement de 0,4° par jour et un refroidissement de 1,3° par jour à 300 mb. Dans les deux régions la perte de chaleur est plus grande que ne le voudraient les estimations connues des excédents du bilan thermique.Une détermination analogue de l'humidité fournit la différence entre l'évaporation et les précipitations qui, dans la Mer du Nord, est négative en moyenne annuelle, positive pour le Nord-Est atlantique. Les marches annuelles des deux domaines sont à peu près contraires. L'évaporation présente un maximum en été sur la Mer du Nord et un minimum à la fin de l'hiver; sur le Nord-Est atlantique le maximum est à peu près en novembre et le minimum en mai et juin.

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Mit 2 Textabbildungen.     

Passatzirkulation und äquatoriale Westwindzone

Zusammenfassung Auf Grund der Feststellung einer weitgehenden Unabhängigkeit von Boden- und Höhenwind in Äquatornähe wird das Bestehen einer meridionalen Passatzirkulation innerhalb des Urpassates nachgewiesen. Während in Bodennähe eine Komponente zum (meteorologischen) Äquator weht, kehrt sich diese Richtung oberhalb der Reibungsschicht in 1,5 bis 3,5 km Höhe um. Diese im statistischen Mittel existierende ageostrophische Meridionalzirkulation hat mit der Verteilung der geostrophischen E- bzw. W-Winde (Urpassat, Antipassat) nichts zu tun.Die vertikale und horizontale Verbreitung äquatorialer Westwinde wird beschrieben. Diese wehen beiderseits des Äquators und können daher keinesfalls als übertretende Passate erklärt werden. Ihre Bildung stimmt überein mit einer thermisch bedingten Aufspaltung der innertropischen Konvergenzzone.

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Summary Besides the result of a significant independence of surface and upper winds near the equator the author proves the existence of a meridional trade-wind circulation within the tropical easterlies. While near the surface a component of wind is directed to the (meteorological) equator, we observe shifting in 1,5 to 3,5 kms, above the friction layer. This ageostrophic meridional circulation, existing only in a statistical sense, has no connexion to the distribution of geostrophic zonal winds, i.e. tropical easterlies or antitrades (W).The vertical and horizontal existence of equatorial westerlies is described. They are blowing on both sides of the equator, therefore their explanation as trade-winds crossing the equator must be rectified. Their formation corresponds with a splitting of the intertropical convergence zone.

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Résumé Admettant une indépendance assez large du vent au sol et du vent en altitude au voisinage de l'équateur, l'auteur prouve l'existence d'une circulation méridienne d'alizés à l'intérieur de la zone primordiale de ces derniers. Alors qu'au sol il y a une composante dirigée vers l'équateur météorologique, la direction du vent change au-dessus de la couche de frottement, entre 1,5 et 3,5 km d'altitude. Cette circulation méridienne non géostrophique qui apparaît dans les valeurs moyennes de vent n'a rien à voir avec la distribution des vents géostrophiques d'Est ou d'Ouest (alizés et contre-alizés). L'auteur décrit l'extension verticale et horizontale des vents d'Ouest équatoriaux; ceux-ci soufflent de part et d'autre de l'équateur et ne peuvent donc être considérés comme des alizés débordants. Leur formation est en harmonie avec un partage de la zone de convergence intertropicale d'origine thermique.

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Mit 3 Textabbildungen.     

Die interdiurne Veränderlichkeit von Druck und Temperatur in Troposphäre und Stratosphäre

Zusammenfassung In vorliegender Arbeit werden aus den für ein bestimmtes Punktenetz interpolierten Werten der Hamburger Seewarte-Karten die interdiurnen Änderungen des Druckes in der Höhe der Standardisobarenflächen (St. I. Fl.) für das erste Halbjahr 1943 berechnet. Sowohl die geographische Abhängigkeit wie auch der Jahresgang der interdiurnen Veränderlichkeit (i. V.) des Druckes zeigen ein sehr ähnliches Verhalten der Vorgänge in der freien Atmosphäre mit jenen am Boden. Es nimmt jedoch die i. V. des Druckes mit der Höhe bis zur 225 mb-Fläche stark zu, fällt dann aber in der Stratosphäre rasch wieder ab. Auch bei der i. V. der Temperatur (rel. Top. der 500/1000 mb-Fläche) ergeben sich ähnliche Gesetzmäßigkeiten in der geographischen Verteilung und im Jahresgang wie bei der i. V. des Druckes.An Hand bestimmter Querschnitte, für die die mittleren Höhen der St. I. Fl. berechnet wurden, wird auch gezeigt, daß ein enger Zusammenhang zwischen der Neigung der Druckflächen und der i. V. des Druckes selbst besteht, jene also als mitbestimmender Faktor der täglichen Druckänderungen zu betrachten ist. In weiteren Arbeiten sollen die Druck- und Temperaturänderungen in Bodennähe jenen in der oberen Troposphäre und in der Stratosphäre gegenübergestellt und aus den Ergebnissen Schlüsse auf den vertikalen Aufbau des Druckgeschehens gemäßigter Breiten gezogen werden.

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Summary Interdiurnal variations of pressure at the height of the standard isobaric surfaces are calculated for the first half-year of 1943 from data of the Hamburg Seewarte-maps interpolated for a certain net of points. The geographical distribution as well as the annual march of the interdiurnal variability of pressure show the processes in the free atmosphere to be very similar to those near the ground. There is, however, a strong increase of the interdiurnal variability of pressure with height, followed by a rapid decrease in the stratosphere. The interdiurnal variability of temperature (relative topography of the 500/1000 mb. surfaces) follows analogous relations with the geographical distribution and the annual variation as the interdiurnal variability of pressure. By means of certain cross-sections for which the average heights of the standard isobaric surfaces were calculated can be show that there exists a close connection between the inclination of the surfaces of pressure and the interdiurnal variability of the pressure itself. The inclination of the surfaces of pressure therefore, must be considered as one of the factors determining the daily variations of pressure. Further investigations will deal with the relations between the variations of pressure and temperature near the ground and those in the upper troposphere and the stratosphere from which conclusions can be drawn with regard to the vertical structure of pressure phenomena in middle latitudes.

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Résumé L'étude suivante porte sur la variation interdiurne de la pression au niveau des surfaces isobares standard, calculée pour un certain réseau de points des cartes dressées par la Seewarte de Hambourg, et cela pour le premier semestre de 1943. La géographie et la marche annuelle de cette variation de pression montrent une grande analogie des phénomènes de l'atmosphère libre avec ceux observés au sol. Toutefois la variation interdiurne de pression augmente fortement avec l'altitude jusqu'à la surface de 225 mb., puis diminue rapidement dans la stratosphère. La variation interdiurne de la température (topographie relative de la couche de 500/1000 mb) présente la même régularité de distribution géographique et de marche annuelle.Sur la base de profils calculés pour les altitudes moyennes des surfaces isobares standard, on montre aussi qu'il existe une étroite relation entre l'inclinaison des surfaces isobares et la variation interdiurne de la pression, et que celle-ci est un facteur actif des variations diurnes de la pression.Des recherches ultérieures auront pour objet de comparer les variations de pression et de température au niveau du sol et dans la troposphère supérieure ou dans la stratosphère; on en tirera des conclusions concernant la structure verticale des processus de pression des latitudes moyennes.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Über den nächtlichen Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche

Zusammenfassung Nach Messungen am Vernagtferner (Ötztaler Alpen) in ungefähr 3000 m Höhe wird der nächtliche Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche studiert. Es zeigt sich, daß die Schmelzwärme des gefrierenden Wassers als wesentliches Teilglied der Wärmebilanz in derselben Größenordnung in Erscheinung tritt wie der fühlbare Wärmestrom aus der Luft zum Eis. Schon ein sehr geringer Schmelzwassergehalt des Eises (geschätzt 0,026 g cm^–3) bedeutet für den nächtlichen Energieumsatz eine beeutende Wärmequelle. Die Abkühlung des Eises drint in klaren Nächten etwa 10 bis 15 cm in das Eis ein und kann mit 10 bis 15 cal cm^–2 angegeben werden. Theoretische Ansätze zeigen, daß die nach Frostnächten beobachtete Verzögerung des Beginns des Schmelzvorganges an der Oberfläche bei beginnender kurzwelliger Einstrahlung durch die Annahme eines Absorptionskoeffizienten des Gletschereises von etwa 0,15 cm^–1 auch quantitativ erklärt werden kann. Die Berechnung der Temperaturänderung des Eises nach Frostnächten wurde auf allgemeinere Störfunktionen erweitert.

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Summary On the basis of measurements carried out on the Vernagtferner (Oetztal Alps) at approximately 3000 m altitude the nocturnal heat balance of the frozen glacier surface is discussed. It was found that the heat of fusion of the freezing water is an essential component of the heat balance showing the same order of magnitude as the heat current from air to ice. A very small melting-water content in the ice (estimated 0,026 g·cm^–3) means quite aconsiderable source of heat for the nocturnal energy exchange. In clear nights, the cooling of the ice reaches depths of 10 to 15 cm and amounts to 10 to 15 cal. cm^–2. Theoretical considerations show that the delay of the beginning of the melting-process at the surface observed after frost nights, when short-wave radiation is setting in, can be explained also quantitatively by assuming an absorption coefficient of the glacier ice of about 0,15 cm^–1. The calculation of the temperature variation of the ice after frost nights is extended to more generalized perturbation functions.

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Résumé L'auteur présente une étude des échanges calorifiques nocturnes de la surface glaciaire d'après des mesures effectuées à environ 3000 m. d'altitude sur le Vernagtferner dans les Alpes de l'Oetztal. On constate que la chaleur de solidification de l'eau représente dans le bilan thermique un facteur ordre de grandeur que l'apport de chaleur de l'air à la glace. Une faible teneur de la glace en eau de fusion (estimée à 0,026 g · cm^–3) constitue pour les échanges calorifiques nocturnes déjà une source de chaleur appréciable. Le refroidissement de la glace par nuits claires se fait sentir jusqu'à 10 à 15 cm de profondeur et représente environ 10 à 15 cal·cm^–2. Des considérations théoriques montrent que le retard du début de la fusion superficielle après des nuits à gelée, dèe que commence le rayonnement à courte longueur d'onde, s'explique quantitativement en admettant und coefficient d'absorption de la glace d'environ 0,15 cm^–1. L'auteur calcule la variation de température de la glace après des nuits à gelés au moyen de fonctions généralisées de perturbation.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Sonnen- und Himmelsstrahlung im Meer und in Gewässern

Zusammenfassung Die Strahlungsverhältnisse der Meere und Gewässer sind für die Ozeanographie und Seenkunde, für die Biologie, die Meteorologie und auch für die Astrophysik von Interesse. Die im vorliegenden ersten Teile bearbeitete Theorie der Reflexion von Wasserflächen ist auch für verschiedene klimatisch-energetische Probleme grundlegend. Zunächst werden die Gesetze vonSnellius undFresnel erörtert und in eine für die geophysikalische Anwendung geeignete Form gebracht, sowie tabellarisch dargestellt. Eine alte für Integrationen sehr praktische Formel vonBouguer für den Betrag der Reflexion in Abhängigkeit vom Einfallswinkel wird in Erinnerung gebracht (Formel 5 d). Die Größe des Brechungsindex in Abhängigkeit von der Temperatur, von der Wellenlänge und vom Salzgehalt des Meeres wird diskutiert. Dann wird die gesamte Reflexion einer ganz von Wasser bedeckten Erdkugel integriert, und zwar sowohl mit der Bouguerschen Näherungsformel, als auch mit der von uns transformierten Fresnelschen Formel, wobei man die Lösungen für die beiden Polarisationskomponenten der Strahlung getrennt erhält. Die durchschnittliche Reflexion einer ganz mit Wasser bedeckten Kugel ist 6,6%, während in Lehrbüchern noch vielfach der alte Zahlenwert von 21,5%, der den Beobachtungen völlig widerspricht, zu finden ist.Ferner werden auf Grund unseres normierten Tagesganges der Sonnenstrahlung für die klimatologische anwendung für alle Zonen der Erde geeignete Tabellen der Reflexionsbeträge in Abhängigkeit von der mittägigen Sonnenhöhe abgeleitet. Auch für die Reflexion der Himmelsstrahlung lassen sich mit Hilfe der Bouguerschen Formel leicht Grenzwerte für diesen Reflexionsbetrag finden, welche im Prinzip zwischen 2% als Minimum und 35% als Maximum liegen. Bei sehr hellem Horizonthimmel ist ein Betrag von 17,7% wahrscheinlich, bei vollkommen diffusem Himmelslicht ergibt sich ein Betrag von 6,6%, während die Theorie vonW. Schmidt auch hiefür 21,5% angenommen hatte. Schließlich ergibt die Theorie ein Emissionsvermögen des Wassers von 0,9535.Die innere Reflexion vollkommen diffusen inneren Streulichtes des Wassers wird zu 48,3% gefunden. Während also der Eintritt voll diffuser Strahlung zu 93% gelingt, können nur 52% aus dem Wasser in Luft heraus. Eine Theorie vonA. Ångström über die Reflexion am Grunde der Gewässer wird erweitert. Eine alte Theorie vonCh. Soret über die Reflexion an wellenbewegten Wasserspiegeln wird auf den Fall der steilsten Sturmwellen der Ozeane (Michell-Wellen) angewendet. Schließlich wird eine gute Übereinstimmung zwischen den Beobachtungen über die Reflexion verschiedener Meere und Gewässer und unserer Theorie nachgewiesen.

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Summary Radiation condtions of oceans and inland waters concern oceanography and limnology as well as biology, meteorology, and astrophysics. The theory of reflection of water-surfaces treated in the first part of this investigation is fundamental also for various climatic-energetic problems. First the laws ofSnellius andFresnel are discussed, developed into a form suitable for geophysical application, and tabulated. An old formula ofBouguer giving the amount of reflection in dependence on the angle of incidence, which can be integrated easily, is recalled (formula 5d). The refraction index in relation to temperature, wave length, and proportion of salt of the ocean is discussed. Then the total reflection of a globe entirely covered by water is integrated by means of the approximation formula ofBouguer as well as by the formula ofFresnel, transformed by the author, yielding separate solutions for the two polarisation components of radiation. The average reflection of a globe entirely covered by water amounts to 6.6 per cent, the old value of 21.5 per cent which still can be found in many text-books being in absolute contradiction with the observations.Moreover, on the basis of the normalized daily variation of solar radiation of the author, tables of reflection values suitable for climatological application to all zones of the earth are derived in dependence on the midday sun's altitude. The extreme values of reflection of the sky radiation too can be easily obtained with the aid of the formula ofBouguer varying essentially between a minimum of 2 per cent and a maximum of 35 per cent. With very clear sky at the horizon an amount of 17.7 per cent is probable, with entirely diffuse sky-light 6.6 per cent result, in contradiction to the theory ofW. Schmidt who assumed 21.5 per cent also for this value. Finally the theory gives a value of 0.9535 for the emission power of water.The inner reflection of completely diffuse light within water is found to be 48.3 per cent. Since completely diffuse radiation penetrates into water with 93 per cent, only 52 per cent can be emitted from it into the air. A theory byA. Ångström on the reflection on the bottom of waters is extended. An old theory byCh. Soret on the reflection of water-surfaces agitated by waves is applied to the steepest storm-waves of the oceans (Michell-waves). At least the good agreement of the author's theory with the observations on the reflection of various oceans and inland waters is demonstrated.

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Résumé Les conditions de rayonnement des mers et des cours d'eau en général intéressent l'océanographie, la limnologie, la biologie, la météorologie ainsi que l'astrophysique. La théorie de la réflexion des surfaces d'eau présentée dans la première partie de ce travail est également fondamentale pour différents problèmes d'énergétique climatologique. On mentionne tout d'abord les lois deSnellius et deFresnel et on leur donne une forme convenant aux applications géophysiques, accompagnée de tables numériques. On rappelle une ancienne formule deBouguer très pratique pour l'intégration et qui fournit la part d'énergie réfléchie en fonction de l'angle d'incidence (formule 5d). On discute la grandeur de l'indice de réfraction en fonction de la température, de la longueur d'onde et de la salinité de l'eau de mer. Puis on intègre la réflexion globale d'un globe entièrement recouvert d'eau, cela aussi bien au moyen de la formule d'approximation deBouguer qu'à l'aide de la formule deFresnel transformée par l'auteur, ce qui conduit aux valeurs séparées des deux composantes de polarisation du rayonnement. La réflexion moyenne d'un globe entièrement recouvert d'eau est de 6.6%, alors que les traités indiquent souvent l'ancienne valeurs de 21.5% que l'expérience contredit absolument.On établit ensuite, sur la base de la «variation diurne normalisée du rayonnement solaire» de l'auteur, des tables donnant la fraction d'énergie réfléchie en fonction de la hauteur solaire à midi, tables qui peuvent trouver emploi dans la climatologie de toutes les zones terrestres. La formule deBouguer fournit aussi sans difficulté les valeurs extrêmes de la fraction réfléchie du rayonnement céleste, lesquelles varient en principe entre un minimum de 2% et un maximum de 35%. Par ciel très clair la fraction d'énergie réfléchie probable est de 17.7%; par lumière tout à fait diffuse, elle est de 6.6%, tandis queW. Schmidt avait admis 21.5%. Enfin la théorie conduit à un pouvoir émissif de l'eau de 0.9535.On a trouvé pour la réflexion interne d'une lumière entièrement diffusée dans l'eau une valeur de 48.3%. Alors qu'un rayonnement entièrement diffus pénètre dans l'eau à raison de 93%, il n'en peut sortir que 52%. On élargit une théorie deA. Ångström concernant la réflexion au fond des eaux; on applique une ancienne théorie deCh. Soret de la réflexion sur des surfaces liquides agitées au cas des vagues les plus déclives des océans (vagues deMichell). Enfin on constate un bon accord entre les observations de réflexion de différentes mers ou de cours d'eau et la théorie de l'auteur.

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Mit 8 Textabbildungen.

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Herrn Prof.Dr. Franz Ruttner, dem Leiter der Biologischen Station Lunz am See und Fachmann der Strahlungsverhältnisse im Wasser, zur Feier seines 70. Geburtstages am 12. Mai 1952 gewidmet.     

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.     

Über einen Zusammenhang zwischen atmosphärischen und kosmischen Phänomenen und physikalisch-chemischen Prozessen

Zusammenfassung Sei langer Zeit wird ein Zusammenhang zwischen atmosphärischen und kosmischen Vorgängen und physikalisch-chemischen biochemischen und biologischen Prozessen angenommen. Für Forschungen auf diesem Gebiete hat der Verfasser eine ganz einfache, differentialle Methode ausgearbeitet. Es werden Serien-Fällungen von BiOCl gleichzeitig mit normalem und mit physikalisch aktiviertem Wasser bei identischen Bedingungen gemacht; dabei wird die Anzahl der schnelleren und die Anzahl der langsameren Fällungen im aktivierten Wasser gezählt. Die zeitlichen Änderungen des Prozentsatzes der schnelleren Fällungen werden verfolgt. Die Experimente wurden unter zwei verschiedenen Bedingungen ausgeführt: 1. in einem ganz metallfreien Raum und 2. in einem mit Metall abgeschirmten Raum. Die Unterschiede der Ergebnisse beweisen, daß die registrierten Variationen tatsächlich auf Einwirkungen äußerer Faktoren zurückzuführen sind.Es wurde festgestellt: eine säkuläre Variation, die möglicherweise in Zusammenhang mit der Sonnenaktivität steht; eine jährliche Variation, die man vielleicht mit der Erdbewegung in Verbindung bringen kann; und mehrere kleinere Variationen, die mit verschiedenen Elementen in Zusammenhang stehen können. Es werden Korrelationen mit dem Luftdruck, mit dem luftelektrischen Potentialgefälle und mit der kosmischen Strahlungsintensität festgestellt. Ferner zeigt sich, daß die Beschaffenheit des Metallschirmes von Bedeutung ist. Aus in Florenz, Brüssel und Wien durchgeführten Beobachtungen ließ sich ein Breiteneffekt feststellen. Die Untersuchung der Wirkung der Metallabschirmungan sich mit einem vereinfachten Test ohne Aktivierung ergab, daß im Allgemeinen die BiOCl-Fällung unter Abschirmung schneller erfolgt und daß ein Zusammenhang zwischen der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit der verwendeten Metalle und dem Abschirmungseffekt besteht.

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Summary It is commonly believed for a long time that there exists a relation between atmospheric and cosmic phenomena and physico-chemical, biochemical and biological processes. The author has developed a simple and differential method for researches in this field. Series of precipitations with BiOCl are simultaneously made with normal and with activated water at identical conditions, whereby is counted the number of the faster and of the slower precipitations in the activated water; the temporal variations of the percentage of the faster precipitations are studied. The experiments have been carried out with the following two conditions: (1) in a room free of any metal, (2) in a room isolated with metal. The differences in the results prove that the variations obtained are due in fact to the influence of exterior factors.Has been ascertained: a secular variation which might be in connexion with the sunspot activity, an annual variation which might be in connexion with the earth's rotation, and several smaller variations which may be in relation with different elements. There are found correlations with the atmospheric pressure, with the potential gradient of atmospheric electricity and with the intensity of cosmic radiation. Is found, in addition, that the nature of the metal screen is of importance. It was determined also an effect of latitude from observations carried out at Florence, Brussels and Vienna. The investigation of the effect of the metal screen, by a simplified test without activation, has shown that in general the BiOCl precipitation is going on more rapidly when using the screen, and that there is a relation between the specific electrical conductivity of the metals used and the effect of screening.

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Résumé Depuis longtemps on a envisagé une relation entre les phénomènes atmosphériques, solaires et cosmiques et les phénomènes physicochimiques, biochimique set biologiques L'auteur a développé un test inorganique pour l'étude de cette relation. Il fait simplement précipiter par séries dans des conditions identiques, du BiOCl avec de l'eau normale et avec de l'eau activée. Le pourcentage des cas dans lesquels la précipitation marche plus vite dans l'eau activée (T%) est la réponse du test inorganique. L'auteur a conduit ses essais contemporairement au-dehors et au-dedans d'une chambre de cuivre. Les différences dans les résultats obtenus prouvent que les variations observées sont vraiment dûes aux influences exercées par des facteurs extérieurs.On a constaté qu'il existe a) une variation séculaire qui est probablement en rapport avec l'activité solaire, b) une variation annuelle qui peut être due au mouvement de la terre, c) plusieurs autres variations plus petites qui peuvent dépendre de différents éléments. On remarque des corrélations avec la pression atmosphérique, le gradient du potentiel électrique de l'air et l'intensité du rayonnement cosmique. D'autre part, on constate qu'il est important de tenir compte de la nature de l'écran métallique. On a aussi constaté qu'il existait un effet de latitude en comparant les observations faites à Florence, Bruxelles et Vienne. En utilisant un test simplifié sans activation (Test P) l'auteur a montré qu'en général la précipitation se produit plus rapidement au-dessous de l'écran et qu'il existe une relation entre la conductibilité électrique spécifique des métaux employés et l'effet observé.

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Mit 10 Textabbildungen.     

Untersuchung über räumlich kohärente und singuläre Tagesniederschläge

Zusammenfassung Ziel der Untersuchung ist eine quantitative Aufspaltung der Neiderschläge in eine räumlich kohärente und eine räumlich singuläre Komponente. Als Tage mit kohärentem Niederschlag gelten jene, an denen an allen für repräsentativ erklärten Stationen eines abgegrenzten Gebietes Niederschläge während eines Beobachtungstages fallen; alle übrigen Niederschläge werden als räumlich singuläre bezeichnet. Die Abhängigkeit der Aufspaltungsergebnisse von der Größe der Bezugsgebiete wird ebenfalls systematisch untersucht. Schließlich werden noch die Ergebnisse einer Auszählung von Häufigkeitsstufen des kohärenten und des singulären Niederschlagsanteiles diskutiert.Im Durchschnitt des gesamten Untersuchungsgebietes steigt bei systematischer Ausdehnung des Bezugsgebietes der Anteil der Tage mit singulärem Niederschlag von zwei Drittel auf neun Zehntel der Gesamtzahl der Niederschlagstage, während dabei der singuläre Anteil an der Gesamtniederschlagsmenge von 15% auf 75% wächst. Die Niederschlagsdichte nimmt dabei beim kohärenten Anteil von 8,2 mm auf 14,9 mm je Tag, beim singulären Anteil von 2,8 mm auf 5,5 mm je Tag zu. Schließlich ist noch ersichtlich, daß die charakteristischen Züge der Niederschlagsverteilung durch die kohärente Komponente bewirkt werden.

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Summary The aim of this investigation is to divide precipitations quantitatively into a component coherent in space and component singular with regard to space. Days with coherent precipitation are considered those on which precipitations occur at all representative stations of a definite region during an observation day; all other precipitations are denoted singular in space. A systematic investigation is made of how results of division depend on the extension of the regions referred to. Finally, results of frequency statistics of the coherent and the singular portions of precipitation are discussed. On the average of the total region covered by this investigation the percentage of days with singular precipitation increases, if the test region is systematically extended, from two thirds to nine tenths of the total number of precipitation days, the singular percentage of the total amount of precipitation growing from 15 per cent to 75 per cent. Density of precipitation increases, with the coherent component, from 8,2 mm to 14,9 mm per day and, with the singular portion, from 2,8 mm to 5,5 mm per day. At last, the characteristic features of the distribution of precipitation are shown to be caused by the coherent component.

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Résumé Le but de cette étude est de séparer les précipitations en deux groupes selon leur distribution dans l'espace. Les jours à précipitations «cohérentes» sont ceux pour lesquels toutes les stations représentatives d'une région donnée ont mesuré de la pluie; les jours où cette condition n'est pas remplie, les précipitations sont dites «éparses». On examine l'effet de la grandeur du territoire sur le résultat de la discrimination, puis on soumet les valeurs des deux catégories à l'examen statistique par classes.En moyenne, le nombre de jours à précipitations éparses augmente de 2/3 à 9/10 du nombre total de jours pluvieux lorsqu'on accroît le territoire d'essai; la hauteur d'eau y relative passe alors de 15 à 75% du total recueilli. En même temps la densité de pluie des précipitations cohérentes passe de 8,2 à 14,9 mm par jour, et de 2,8 à 5,5 mm par jour pour les précipitations éparses. On constate enfin que les traits caractéristiques de la répartition des pluies sont déterminés par leur fraction cohérente.

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Mit 6 Textabbildungen     

Das mittlere meridionale Temperaturprofil in der Troposphäre als Effekt von vertikalen und horizontalen Austauschvorgängen und Kondensationswärme

Summary A theoretical account is given for the mean meridional temperature profile in the troposphere (up to 11 km) by the aid of the theorem of turbulent heat conduction introducing the vertical and horizontal coefficients of exchange (Austausch) which show a different order of magnitude. It is necessary, however, to take into consideration the heat of condensation, liberated by condensation of the mean yearly precipitation on the earth and thereby supplied to the troposphere in the different latitudes, in order to obtain a theoretical solution capable of completely explaining the mean meridional temperature profile deduced from former observations in the free atmosphere. The mean temperature distribution on ground has been assumed to be known as it is established by the radiation balance of the ground showing the determined and wellknown zonal distribution. Furthermore, some noticeable details resulting from the theory and concerning the vertical structure of temperature in the troposphere and its state of equilibrium are derived. It is made clear how a temperature gradient <1° C/100 m comes about. Thus the mean meridional temperature profile is shown to be a determined state of equilibrium between vertical and horizontal exchange (Austausch) phenomena and processes of condensation taking place in the troposphere. These latter ones being confined to a certain layer of the lower atmosphere are of essential importance for the upper limitation of the troposphere.

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Résumé On donne une explication théorique du profil méridien moyen de température dans la troposphère (jusqu'à 11 km.) en s'appuyant sur le théorème de la conductibilité turbulente et en introduisant les coefficients d'échange turbulent dont l'ordre de grandeur n'est pas le même dans la verticale et dans l'horizontale. Il faut tenir compte de la chaleur de condensation libérée par les précipitations annuelles moyennes et qui est fournie à la troposphère aux différentes latitudes; alors seulement on arrive à une solution en accord complet avec le profil méridien de température, tel que le fournissent les observations aérologiques. On a considérée comme connue la distribution moyenne de la température au niveau du sol, celle-ci étant déterminée par le bilan radiatif du sol et présentant la répartition zonale bien connue. On expose ensuite thermique verticale de la troposphère et son équilibre, ainsi que l'établissement d'un gradient inférieur à un degré par cent mètres. Le profil méridien moyen de température apparaît alors comme le résultat d'un équilibre entre les processus d'échange turbulent verticaux et horizontaux et des phénomènes de condensation se produisant dans la troposphère. Le fait que ces derniers sont limités à une certaine couche basse de l'atmosphère est une des raisons pour lesquelles la troposphère présente une limite supérieure.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Strahlungsmessungen als Hilfsmittel zur Diagnose atmosphärischer Zustände und Vorgänge

Zusammenfassung An einem umfangreichen Beobachtungsmaterial besonders der zenitalen Himmelsstrahlung wird die Brauchbarkeit von Strahlungsmessungen mit verschiedenen Empfängern für die Überwachung atmosphärischer Trübungsverhältnisse und der Struktur der Trübung erprobt. Der Einfluß der selektiven Eigenschaften der einzelnen Empfängertypen auf die Meßvorgänge wird eingehend erörtert. Es wird gezeigt, daß Polarisations-und Farbwerte der zenitalen Himmelsstrahlung, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln (Selen-Photoelementen) gewonnen werden können, schon wesentliche Einblicke in den Trübungscharakter der Atmosphäre ermöglichen. Eine Verfeinerung der Analyse ist durch Intensitäts- und Polarisationsmessungen in engen Spektralbereichen, wie sie durch Verwendung von Interferenzfiltern in Verbindung mit Photomultipliern möglich sind, zu erreichen. Im Hinblick auf die noch unbefriedigende Bestimmung des Gesamtwasserdampfgehalts aus den atmosphärischen Absorptionsbanden bei durchgehender Strahlung wird auf die Möglichkeit, sie durch Messung der langwelligen Ausstrahlung zu kontrollieren und zu verbessern, hingewiesen.

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Summary On the basis of an extensive material of observations, in particular of zentithal sky radiation, the applicability of radiation measurements with different receivers for the control of atmospheric turbidity conditions and the structure of turbidity is investigated. The influence of the selective prpperties of the different receiver types on the measuring processes is discussed in detail. It is shown that polarisation and colour values of zenithal sky radiation obtainable by relatively simple means (selenium rectifier cells) give considerable insight into the character of atmospheric turbidity. An improvement of the analysis can be reached by measurements of intensity and polarisation within small spectral ranges such as are possible by applygin interference filters in combination with photomultipliers. With regard to the yet unsatisfactory determination of total water vapour contents from the atmospheric absorption bands of transmitted radiation the possibility is emphasized to control and improve it by measuring the outgoing long-wave radiation.

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Résumé Au moyen d'un riche matériel d'observations concernant surtout le rayonnement du ciel zénital on étudie la valeur de différents récepteurs en vue du contrôle du trouble atmosphérique et notamment de sa structure. On discute l'effet des propriétés sélectives des récepteurs sur lesprocédés des mesures. On montre que la polarisation et la couleur du rayonnement du ciel zénital mesurées par des moyens relativement simples (cellules au sélénium) fournissent déjà d'utiles renseignements sur le caractère du trouble atmosphérique. On arrive à améliorer les résultats par des mesures d'intensité et de polarisation à l'intérieur de régions spectrales étroites, ainsi que par l'emploi de filtres à interférences combinés avec des photomultiplicateurs. Considérant que la teneur totale en vapeur d'eau de l'atmosphère ne se détermine qu'imparfaitement par la transmission dans les bandes d'absorption, l'auteur évoque la possibilité de la déterminer par la mesure du rayonnement effectif à grande longueur d'onde.

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Mit 12 Textabbildungen.     

Zur Abhängigkeit des Aerosolpartikelspektrums von meteorologischen Vorgängen und Zuständen

Zusammenfassung An einer alpinen Talstation wurde eine zweijährige kontinuierliche Meßreihe des Aerosolpartikelspektrums mit einem dreistufigen Kaskadenimpaktor durchgeführt. Anhand der Ergebnisse wurde der Einfluß verschiedener meteorologischer Parameter, vor allem die washout-Wirkung der verschiedenen Niederschlagstypen (gleichmäßiger und schauerartiger Regen bzw. Schneefall) auf die Partikelgrößenverteilung untersucht.

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Summary Continuous measurements of the aerosol-size spectrum were conducted throughout two years at a fixed location in an Alpine valley (Garmisch, 730 m a. s. l.), using a three-stage cascade impactor. The resulting data were used to determine the effects of meteorological conditions and especially the washout effect exerted by various kinds of precipitation (steady rainfall, steady snowfall and rain or snow showers) on the aerosol particle size spectrum.

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Résumé Durant deux années, on a effectué de façon continue des mesures du spectre des particules composant l'aérosole. Ces mesures ont été faites au moyen d'un appareil enregistrant les impacts des dites particules selon trois paliers distincts. Au vu des résultats, on a étudié l'influence de divers paramètres météorologiques sur la réparition des grosseurs de particules. Dans cette étude, on a spécialement tenu compte de l'effet de lavage des différents types de précipitations (pluie continue, averses, chutes de neige).

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Mit 12 Textabbildungen     

Der vertikale Aufbau der täglichen Druck- und Temperaturänderungen

Zusammenfassung Die vorliegende Veröffentlichung bildet den zweiten Teil einer Untersuchungsreihe über das atmosphärische Druckgeschehen gemäßigter Breiten [5]. Es werden die interdiurnen Änderungen des Druckes am Bodenp, der StandardisobarenflächenH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆ und der relativen Topographie der 500/1000 mb-Flächenh zueinander in Beziehung gesetzt. Bei Unterteilung des gesamten Materials rein qualitativ (nach Art der Vorzeichen) in sieben Gruppen ergibt sich, daß im Mittel gerade jene Fälle am häufigsten vorkommen, bei denen die Bodendruckänderung das gleiche Vorzeichen mit den Druck- und Temperaturänderungen der freien Atmosphäre hat, somit nur aus Vorgängen der Höhe erklärt werden kann. Je nach geographischer Lage und Jahreszeit ist die Verteilung der Häufigkeiten der Gruppen verschieden, wie dies an Hand von Abbildungen veranschaulicht wird. Eine weitere Einteilung (GruppenA bisE) berücksichtigt speziell die Vorgänge einzelner Atmosphärenschichten, um Schlüsse auf deren Verhalten ziehen zu können. Noch augenscheinlicher werden die Zusammenhänge der niedrigen Vorgänge mit dem Druckgeschehen an der Tropopause und in der Stratosphäre, wenn man neben dem Vorzeichen die absolute Größe der Elemente mitberücksichtigt.

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Summary This paper comprises the second part of a series of investigations on the atmospheric pressure of medium latitudes. Relationship between the interdiurnal variations of the pressure on groudp, the standard isobaric surfacesH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆, and the relative topography of the 500/1000 mb surfacesh is examined. A purely qualitative subdivision of the whole material (according to the signs) into 7 groups leads to the result that, on the average, those cases occur most frequently in which the ground pressure variation has the same sign as the pressure and temperature variations in the free atmosphere and, therefore, can be accounted for only by processes at high levels. Distribution of frequencies of the different groups varies according to geographical position and season, which is illustrated by figures. A further subdivision (groupsA toE) takes into consideration especially the processes of particular atmospheric layers from which conclusions can be drawn as to the behaviour of these layers. The connection of the processes near ground with the pressure in the tropopause and stratosphere becomes even more apparent if, beside the sign, also absolute values of the elements are considered.

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Résumé La présente étude est la deuxième partie d'une recherche concernant les conditions de la pression atmosphérique aux latitudes moyennes. On compare les relations des variations interdiurnes de la pression au sol, des surfaces isobares standardH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆ d'une part et celles de la topographie relative de la couche 500/1000 mb. d'autre part. En subdivisant tout le matériel d'après le signe en sept groupes, on constate qu'en moyenne ce sont précisément les cas pour lesquels la variation de pression au sol a le même signe que les variations de pression et de température dans l'atmosphère libre qui sont les plus fréquents et que les premières s'expliquent donc par les secondes. Selon la position géographique et la saison, la distribution des fréquences des groupes est différente, ce que montrent des figures. Une autre subdivision (groupesA àE) considère spécialement certaines couches atmosphériques pour en étudier le comportement. Les relations de dépendance entre les phénomènes au sol et la variation de pression au niveau de la tropopause et de la stratosphère deviennent encore plus nettes si l'on considère, outre le signe, également les valeurs absolues.

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Mit 9 Textabbildungen.     

Zeitliche und räumliche Mittelbildungen bei Rossby-Wellen

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen über räumliche und zeitliche Mittelbildungen bei Rossby-Wellen angestellt. Ausgangspunkt der Betrachtungen ist die vonH. Reuter gefundene hohe Korrelation zwischen den räumlichen und zeitlichen Mittelwerten in einem Geopotentialfeld. In übersichtlichen Diagrammen werden die Bedingungen dargestellt, unter welchen die oben erwähnte Beziehung bei Rossby-Wellen erfüllt ist. Hierbei hat sich ergeben, daß die Länge der Gitterdistanzd bei der räumlichen Mittelbildung entscheidend von der Phasengeschwindigkeit der Rossby-Wellen abhängt. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, daß die erwähnten Diagramme eine wertvolle Hilfe für die Konstruktion von Vorhersagekarten (Mittelkarten) darstellen. Für ein nichtstationäres planetarisches Wellensystem ist es möglich, zum Prognosentermin mittels der zonalen Windkomponente die für die räumliche Mittelung erforderliche Gitterdistanz anzugeben.

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Summary The investigation is based upon a relation found byH. Reuter which correlates space and time means in a geopotential field. Conditions for the validity of the mentioned relation in the case ofRossby waves are presented in diagrams. Therein, the magnitude of the grid distance by which space means were calculated renders to depend essentially on the phase velocity ofRossby waves. It can be demonstrated that the diagrams are of considerable value for the construction of prognostic charts, In the case of a nonstationary planetary wave system it is possible to decide, by means of the zonal wind component, which grid distance has to be used for calculating the space means.

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Résumé Recherches sur les moyennes spatiales et temporelles des ondes deRossby dontReuter a montré la relation d'égalité dans un champ de géopotentiel. Des diagrammes représentent les conditions de cette égalité. Il s'est avéré que les dimensions du carrelage pour le calcul des moyennes spatiales dépendent de la vitesse de phase des ondes deRossby. On a pu montrer en outre que les diagrammes susmentionnés constituent une aide précieuse pour la construction des cartes moyennes de prévision. Pour un système d'ondes planétaires non-stationnaires, il est possible d'indiquer les dimensions du carrelage nécessaire au calcul des moyennes spatiales.

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Mit 3 Textabbildungen     

Trübungsquotient und atmosphärische Dynamik

Zusammenfassung Aus den Trübungsfaktoren im roten und im kurzwelligen Spektralgebiet wird derTrübungsquotient (TQ) gebildet. Dieser wird von der Dynamik der Atmosphäre beeinflußt, die durch die statische und dynamische Labilität erfaßt wird. Größere Werte desTQ, als dem normalen Verlauf entsprechen, finden sich bei zunehmender Labilisierung. Ein Zusammenhang der Größe des Trübungsquotienten mit der Lage zur Frontalzone oder zum atmosphärischen Ringstrom (jet stream) kann statistisch gesichert werden. Die warme Seite des Starkwindfeldes hat meist grö\ere Trübungsquotienten aufzuweisen. Eine unmittelbare prognostische Anwendung auf die Niederschlagsvorhersage ist bis jetzt höchstens bei SW-Lagen möglich.

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Summary Thequotient of turbidity (TQ) is defined here as quotient of the turbidity factors of the red and the short-wave spectral region respectively. ThisTQ is influenced by the dynamics of the atmosphere which can be expressed by the static and dynamic lability. With increasing lability we find higher values ofTQ than would correspond to the normal behaviour. A correlation between the values of the quotient of turbidity and the position to the frontal zone or to the jet stream can be secured statistically. The warm side of the strong wind field generally shows greater quotients of turbidity. A direct application to precipitation forecasts is, as yet, possible only for situations of SW weather.

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Résumé Dans cet article le quotient de turbidité (TQ) est défini en se basant sur les facteurs de turbidité dans la région spectrale du rouge et d'onde-courte. La valeur de ce quotient (TQ) dépend de la dynamique de l'atmosphère, autrement dit de son instabilité statique et dynamique. Lorsque l'instabilité croît le quotient TQ dépasse les valeurs normales. Au point de vue statistique une correlation entre la grandeur du quotient de turbidité et la position par rapport à la zone frontale ou au jet stream a pu être établie. En général c'est la partie chaude de la zone des vents forts qui présente des valeurs plus fortes du quotient de turbidité. Une application immédiate des résultats de cette étude à la prévision des précipitations ne peut être envisagée actuellement que pour les situations atmosphériques SW.

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Mit 7 Textabbildungen.