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.     

Die Klimaschwankungen in den Hochalpen seit Beginn der Instrumenten-Beobachtungen

Zusammenfassung Anhand von zehnjährig übergreifend gemittelten Abweichungen der Klimaelemente Luftdruck, Temperatur, Niederschlag und Sonnenschein werden die Klimaschwankungen vornehmlich der letzten hundert Jahre untersucht. Als Klima-Optimum der gesamten Periode seit Beginn der Messungen (ab 1755) erscheint die Epoche 1941–1952. Während dieser Zeit herrschten bei geringstem Niederschlag die höchsten Temperaturen und die größte Sonnenscheindauer. Die schweizerischen Gletscher erlitten während des Dezenniums 1945–1954 ihren stärksten Schwund. Seither streben Luftdruck und Temperatur wieder den langjährigen Durchschnittswerten zu. Die Niederschlagsmengen überschritten die Mittelwerte wieder nennenswert, die Sonnenscheindauer sank unter die Normalwerte ab. Die letzte Periode trug damit vorwiegend maritime Merkmale. Bei den kleinen Gletschern wurden wieder Vorstöße beobachtet.

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Summary Climatic variations, primarily within the past 100 years, are investigated by means of the deviations from running 10-year means of atmospheric pressure, temperature, precipitation, and duration of sunshine. Since the beginning of observations in 1755, the years between 1941 and 1952 appear as the climatic optimum, with least precipitation, highest temperature, and greatest duration of sunshine. The Swiss glaciers have shown their greatest recession during the decade 1945–1954. Since then, atmospheric pressure and temperature have tended to return towards their secular averages, precipitation has appreciably surpassed its average, and duration of sunshine has dropped below its normal value. Hence, the last period had predominantly maritime character. Some of the smaller glaciers have shown advances.

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Résumé On examine les fluctuations du climat de ces 100 dernières années au moyen des moyennes glissantes décennales des variations des éléments météorologiques suivants: pression, température, précipitations et durée d'insolation. L'optimum du climat de la période séparant le début des observations (1755) à nos jours semble se situer entre 1941 et 1952. Durant ces années-là, on a eu le moins de précipitations, les plus hautes températures et la plus grande insolation. Le retrait des glaciers suisses fut le plus prononcé durant la décennie 1945 à 1954. Depuis lors, la pression et la température se rapprochent de nouveau de la moyenne longue. Les précipitations sont de nouveau plus abondantes que la normale, et cela de façon sensible, alors que la durée d'insolation est inférieure à la normale. La dernière période a présenté un caractère essentiellement maritime. Les petits glaciers recommencent à croître.

     

Untersuchung der Radioaktivität der Atmosphäre mit der Filtermethode

Zusammenfassung Die nicht-gasförmigen radioaktiven Beimengungen der Luft werden an Aerosole angelagert und können mit diesen in Schwebstofffiltern aufgefangen werden. Die Beziehungen zwischen Filteraktivität und Aktivitätskonzentration in der Luft werden angegeben. Ein Verfahren zur Absolutmessung von Aktivitäten wird beschrieben, bei dem das Filter in das Innere eines Zählrohres gebracht wird. Bei diesen Messungen wurde auch der Verlust an -Teilchen im Filter bestimmt und gefunden, daß die aktiven Teilchen in einer Schicht von nur wenigen mg/cm² an der Filteroberfläche abgelagert werden.Mittels der Filtermethode wurde die Radioaktivitat der bodennahen Atmosphäre in Heidelberg an zwei Meßstellen in ca. 130 und 565 m ü. M. untersucht. Die Aktivität wurde mit zylindrischen -Zählern gemessen, deren Mantel die gleiche Fläche wie das exponierte Filter hat. Das Filterverfahren ist besonders vorteilhaft für langlebige Aktivitäten, auch wenn ihre Konzentration sehr klein ist. Daher liefert die Abfallkurve außer der Aktivität der Rn-Folgeprodukte (in der Größenordnung 10^–10 Curie/m³ für eine Substanz der Zerfallsreihe) quantitativ die Beiträge der Th-Reihe (im Mittel 7,5·10^–12 Curie/m³ für ein Reihenglied), der von Atombombenversuchen stammenden Spaltprodukte (in den letzten beiden Jahren größenordnungsmäßig 10^–13 bis 10^–12 Curie/m³) und des RaD (etwa 10^–14 Curie/m³), für welches das radioaktive Gleichgewicht der Ra-Reihe durch nicht-radioaktive Vorgänge stark gestört ist. Der Einfluß der meteorologischen Bedingungen wird diskutiert und gezeigt, daß eine einwandfreie Deutung nur möglich ist, wenn man alle Witterungsfaktoren gleichzeitig in Betracht zieht. Bodenluft wurde in Stollen und Bohrlöchern untersucht und eine geologische Verwerfung durch Filtermessungen lokalisiert.

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The non-gaseous radioactive substances in the air are trapped by aerosols; together with those particles they can be collected in filters. The relations between filter activity and activity concentration in the air are given. A procedure for measuring absolute activities is described, the filter being put inside a counter. With these measurements the loss of -particles in the filter was also obtained, and it was found that the active particles are deposited in a layer of only few mg/cm² on the filter surface.By means of the filter method the radioactivity of the atmosphere near the ground has been studied at Heidelberg; two stations at 130 and 565 m above sea-level were used. The activity was measured by cylindrical -counters the lateral area of which is equal to the area of the exposed filters. The filter method presents special advantage for long-living activities even if their concentration is very low. Therefore beyond the activity of the Rn daughter-products (in the order of 10^–10 Curie/m³ for each member of the series) the decay curve gives also quantitatively the contributions of the Th series (mean value 7,5·10^–12 Curie/m³ per member), of the fission products originating from atomic bomb tests (during the last two years in the order of 10^–13 to 10^–12 Curie/m³) and of RaD (about 10^–14 Curie/m³) for which the radioactive equilibrium of the Ra series is severely perturbed by non-radioactive processes. The influence of meteorological conditions is discussed and it is shown that a consistent interpretation is reached only by considering all weather factors together at the same time. Air from the ground was studied in tunnels and bore holes, and a geological fault was localized by filter measurements.

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Résumé Les substances radioactives non-gazeuses de l'air sont fixées à des aérosols qui sont à leur tour captés au moyen de filtres. L'auteur fait part des rapports qui relient l'activité des filtres et la concentration de l'activité dans l'air et décrit une méthode de mesure d'activité absolue, où le filtre est introduit à l'intérieur d'un compteur. Durant ces mesures on a déterminé la perte en particules dans le filtre et on a trouvé que les particules actives n'étaient déposées que dans une couche de quelques mg/cm² à la surface du filtre.Avec la méthode des filtres on a examiné la radioactivité de l'atmosphère proche du sol sur deux points à Heidelberg à 130 et à 565 m d'altitude environ. On a mesuré l'activité avec des compteurs cylindriques dont l'enveloppe a la même surface que le filtre exposé. La méthode des filtres est particulièrement indiquée lorsqu'il s'agit d'activités longtems durables même si la concentration est très faible. C'est pourquoi la courbe de diminution fournit quantitativement outre l'activité des produits secondaires Rn (dans l'ordre de grandeur de 10^–10 Curie/m³ pour une substance de la série) les contributions des éléments de la série Th (valeur moyenne 7,5·10^–12 Curie/m³ pour un élément de la série), des produits de fission provenant d'expériences faites avec des bombes atomiques (au cours des deux dernières années dans un ordre de grandeur de 10^–12 à 10^–13 Curie/m³) et du Ra D (à peu près 10^–14 Curie/m³), pour lequel l'équilibre radioactif de la série Ra est fortement troublé par des processus non-radioactifs. L'auteur discute aussi l'influence exercée par les conditions météorologiques et montre qu'il n'est pas possible de donner d'explication satisfaisante à moins de tenir compte simultanément de toas les facteurs météorologiques. L'air du sol a été également examiné dans des galeries de mines et des trous de forage; il a été possible de localiser une faille géologique par de telles mesures.

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Mit 7 Textabbildungen

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In Firma Hans Grimmig, Heidelberg, Abt. Bergbau.     

Über Strahlungseigenschaften des Gletschereises

Zusammenfassung Am Hintereisferner wurden im Sommer 1956 Strahlungsmessungen an Gletschereisplatten mit Hilfe eines Solarimeters Moll-Gorczynski durchgeführt. Dabei ergab es sich, daß die Albedo der Eisplatten gesetzmäßig mit der Plattendicke zunimmt und außerdem von der Sonnenhöhe abhängig ist. Durchlässigkeitsmessungen lieferten für die Schicht zwischen 10 und 35 cm Tiefe einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,085 cm^–1.Auf theoretischem Wege wurde versucht, die Beziehungen zwischen Extinktion, Zerstreuung und Reflexion sowie die Strahlungsverhältnisse im Innern der Eisplatten zu erfassen; auf diese Weise war es auch möglich, auf die vertikale Intensitätsverteilung der eindringenden Strahlung in den obersten Dezimetern des Gletschers zu schließen und die in den verschiedenen Tiefenschichten umgesetzten Energiebeträge abzuschätzen.

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Summary Measurements of the radiative properties of slabs of glacier ice were implemented in summer 1956 on the Hintereisferner. The instrument used was a Solarimeter Moll-Gorczynski. As a result of these investigations a simple law governing the increase of the albedo of the slabs with thickness could be stated. The albedo was also found to vary with solar altitude. Measurements of transmissiblity yield a mean extinction coefficient of 0,085 cm^–1 for the layer between 10 cm and 35 cm below the surface.The interrelations of extinction, diffusion and reflection as well as the radiative properties in the interior of the ice slabs were studied theoretically. The vertical distribution of the downward radiation in the uppermost decimetres of the glacier was deduced from the theory. An estimate was made of the amounts of energy involved in the radiative processes occurring at various levels.

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Résumé Des mesures de rayonnement effectuées en été 1956 au Hintereisferner sur des plaques de glace du glacier au moyen d'un solarimètre Moll-Gorczynski, ont montré que l'albédo de ces plaques augmente avec leur épaisseur et dépend de la hauteur du soleil. Des mesures de transparence ont fourni pour la couche de 10 à 35 cm de profondeur un coefficient moyen d'extinction de 0,085 cm^–1.En cherchant à établir théoriquement les relations entre l'extinction la dispersion et la réflexion, ainsi que les conditions de rayonnement à l'intérieur des plaques de glace, il fut possible de déterminer la distribution verticale d'intensité du rayonnement incident dans les premiers décimètres de la surface du glacier et d'estimer les quantités d'énergie échangées aux différentes profondeurs.

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Mit 6 Textabbildungen     

Methodical considerations on the statistical operations concerning climatic variations

Summary The reading of the monograph, mentioned in the title and rather fully described in the text, gave rise to some statistical remarks and a few operations with chance data. Lysgaard obtained several high correlation coefficients. It could be proved that these large values were due to the smoothing of the original series.Perhaps a novum in statistics is shown in Fig. 1. The overlapping 60 respectively 90 year normals of precipitation (Copenhagen 1821–1947) have contradictory trends.In addendum 2, ten random permutations of the years 1800 to 1966 are given. These can be used for any period of 167 years or less. I randomized with them the mean year temperatures of Copenhagen (1801–1935) and then computed overlapping 30 year means. If the recent climatic variations are real, the curve of the original overlapping 30 year means (curve 11 of fig. 2) must show a course decidedly different from that of the random curves 1–10 of fig. 2. It appears that there is a difference, but not an exceptional one.In addendum 4 an interesting demonstration of the caprices of chance is given.

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Zusammenfassung Die Lektüre der im Titel erwähnten Monographie, deren Inhalt im Text beschrieben wird, gab mir Veranlassung zu einigen statistischen Bemerkungen und zu Rechenoperationen mit Zufallsdaten. Es wird gezeigt, daß einige vonLysgaard gefundene hohe Korrelationskoeffizienten durch Ausgleichung der Originalbeobachtungsreihen verursacht wurden. Eine Kuriosität der Statistik ist aus Abb. 1 zu ersehen, in der die übergreifenden 60jährigen Mittelwerte der Niederschläge von Kopenhagen in ihrem Verlauf eine zum Gang der übergreifenden 90jährigen Mittelwerte entgegengesetzte Tendenz zeigen. Im Anhang 2 werden Zufallspermutationen der Jahre 1800 bis 1966 angegeben, die für Perioden von 167 oder weniger Jahren verwendet werden können. Ich ordnete damit nach dem Zufall die mittleren Jahrestemperaturen von Kopenhagen von 1801 bis 1935 und berechnete dann übergreifende 30jährige Mittelwerte. Wenn die neuzeitlichen Klimaschwankungen reell sind, muß erwartet werden, daß die Kurve der übergreifenden 30jährigen Mittel der Originalbeobachtungswerte (Abb. 2, Kurve 11) einen Verlauf zeigt, der von den Zufallskurven (Abb. 2, Kurven 1–10) sich deutlich unterscheidet. Es zeigen sich zwar Unterschiede, doch sind sie nicht sehr auffällig. Ferner wird im Anhang 4 ein interessantes Beispiel für ein Spiel des Zufalls gezeigt.

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Résumé La lecture de la monographie mentionnée dans le titre et dont on donne ici l'essentiel a fourni à l'auteur l'occasion de quelques remarques et de calculs de phénomènes aléatoires. On montre que certains coefficients élevés de corrélation trouvés parLysgaard résultent de compensations des séries originales d'observations. La fig. 1 illustre un fait statistique curieux, savoir que les moyennes mobiles par périodes de 60 ans des précipitations à Copenhague présentent une tendance opposée à celle qui se fonde sur la période mobile de 90 ans. En appendice 2 on donne des permutations aléatoires des années 1800 à 1966 que l'on peut employer pour des périodes de 167 ans ou moins. L'auteur a ordonné de cette façon les températures annuelles moyennes de Copenhague de 1801 à 1935 et calculé les moyennes mobiles par 30 ans. Si les variations climatiques récentes sont réelles, on doit s'attendre que la courbe de ces moyennes mobiles par 30 ans (fig. 2, courbe 11) se distingue nettement des courbes purement aléatoires (fig. 2, courbes 1 à 10). Il y a en fait des différences, mais elles ne sont pas exceptionelles. Enfin l'appendice 4 contient un exemple intéressant du jeu du hasard.

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With 3 figures.

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Folia Geograph. Dan. t. V. Copenhagen 1949, 215 p.     

Über periodische und säkulare Schwankungen der Gewitterhäufigkeit auf der Erde

Zusammenfassung Die statistische Untersuchung mittels des ²-Tests über den Zusammenhang zwischen Gewittertätigkeit und Sonnenaktivität und die Realität desselben führt zu dem Ergebnis, daß nur in 40,9% der betrachteten Stationen mit großer Wahrscheinlichkeit auf einen Zusammenhang geschlossen werden darf. Diese Stationen umfassen vor allem Berg- und Küstenstationen, daher scheint ein Zusammenhang—wenn überhaupt—dann für Wärme- und orographische Gewitter zu bestehen und zwar vor allem in den Tropen und Gebieten nördlich von 55°N. Dabei fallen die Extremwerte der verschiedenen Stationen in ganz verschiedene Jahre innerhalb des Fleckenzyklus, was durchaus kein Argument für einen reellen Zusammenhang der beiden Phänomene ist.Betrachtungen einer 26 tägigen Periode zeigen, daß wohl einige Tage dieser Periode besonders gewitterreich oder gewitterarm sind, doch schwanken die Vorzeichen der Abweichungen vom Mittelwert ziemlich unregelmäßig. Da außerdem eine Ähnlichkeit zwischen den Gängen in den einzelnen Stationen nicht besteht, dürfte die Periode nicht reell sein. Die Betrachtung der säkularen Änderung der Gewitterhäufigkeiten zeigt, daß die Gewittertätigkeit im großen und ganzen zunahm. Die starke Zunahme vor der Jahrhundertwende kann wohl durch genauere Beobachtung erklärt werden. Im letzten Jahrzehnt ist ein Rückgang der Gewittertätigkeit in Europa festzustellen.Aus Vergleichen mit den Resultaten früherer Untersuchungen über dasselbe Thema geht hervor, daß die kurzen Beobachtungsreihen und das Fehlen statistischer Realitätsprüfungsmethoden die betreffenden Autoren zu Schlüssen veranlaßten, die sich bei Verlängerung der Beobachtungsreihen nicht aufrechterhalten ließen. Besonders die behaupteten kurzen Perioden heilten den statistischen Kriterien nicht stand.

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Summary A statistical investigation carried out by the ²-test on the relation between thunderstorm activity and solar activity, and its reality, leads to the result that such a relation can be concluded with high probability in only 40,9 per cent of the considered stations being predominantly mountain and coastal stations. Therefore, a relation—if there is any at all—seems to exist for thermic and orographic thunderstorms, and particularly in the tropics and in the regions north of 55° N. The extreme values of different stations were found in quite different years of the sunspot cycle which is by no means an argument for a real relation of the two phenomena.Considerations of a 26 day period show that some days of the period are either especially rich or poor in thunderstorms, the signs of deviations from the mean value, however, vary rather irregularly. Moreover, as there is no similarity between the records of different stations the period does not seem to be a real one. The study of the secular variation of thunderstorm frequencies shows a general increase of thunderstorm activity. The strong increase at the end of the last century may be explained by better observations, though. During the last decade, a decrease of thunderstorm activity in Europe was found.Comparisons with results of former investigations on the same problem reveal that the short series of observations and the lack of statistical test of reality led authors to conclusions which could not be maintained any more when the series of observations were extended. In particular, the alleged short periods did not hold when tested by statistical criterions.

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Résumé L'étude statistique au moyen du test ² de la relation entre l'activité orageuse et celle des taches solaires montre que le 40,9% seulement des stations considérées fournit une grande probabilité de l'existence d'une telle relation. Il s'agit surtout de stations de montagne et de littoral, de sorte que le relation—si elle existe—concernerait apparemment les orages locaux et de littoral, cela surtout sous les tropiques et dans les régions situées au Nord du 55ème parallèle N. Toutefois les valeurs extrêmes des différentes stations apparaissent dans des années différentes du cycle des taches solaires, ce qui n'est pas un argument en faveur d'une relation réelle entre les deux phénomènes.En ce qui concerne une périodicité de 26 jours, il y a bien certains jours dans cette période plus riches et d'autres plus pauvres en orages, mais les écarts par rapport à la moyenne sont assez irréguliers. Et comme de plus il n'y a pas d'analogie entre les courbes de fréquence des différentes stations, cette période ne semble pas être réelle. Du point de vue de la variation séculaire, l'activité organeuse a augmenté dans l'ensemble. Le fort accroissement de fréquence à la fin du siècle passé peut s'expliquer par des observations meilleures à ce moment là. Pendant la dernière décade, l'activité orageuse en Europe a diminué.Des comparaisons avec des recherches antérieures sur le même sujet montrent que des séries trop courtes d'observations et l'absence de tests statistiques ont parfois conduit les auteurs à des conclusions que la prolongation des séries ne permet pas de maintenir. Les prétendues périodes courtes en particulier sont réduites à néant par les critères statistiques.

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Mit 3 Textabbildungen     

The variability of annual precipitation in Palestine

Summary The variability of the annual amounts of precipitation over Palestine is discussed by means of a measure called relative interannual variability. The geographical distribution of the values of this measure is drawn in a map and is explained with the aid of the various local climatic conditions. Besides this, a map of the mean annual amounts, of precipitation over Palestine is given (period 1921–1950). Two other measures of variability, namely relative variability and coefficient of variation, are briefly discussed. For the comparison of these three measures correlation coefficients between the average annual rain amounts and each of the three measures are evaluated. They are rather close to one another and, therefore, none of these measures is superior to the other ones.

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Zusammenfassung Mit Hilfe der relativen interannuellen Variabilität wird die Veränderlichkeit der jährlichen Niederschlagshöhen in Palästina untersucht und in einer Karte dargestellt. Die Verteilung der Prozentwerte der relativen interannuellen Variabilität über das Land wird aus den örtlichen klimatischen Bedingungen erklärt. Außerdem wird eine Karte der mittleren Jahresniederschlagsmengen des Landes (Periode 1921–1950) gegeben. Neben dem obengenannten Maß der Veränderlichkeit werden zwei weitere betrachtet, nämlich die relative Variabilität und der Variationskoeffizient. Zum Vergleich der drei Maßzahlen werden die Korrelationskoeffizienten zwischen dem Mittelwert der Jahresniederschlagsmenge und jeder dieser drei Maßzahlen für das ganze Gebiet gebildet und als annähernd gleich groß gefunden, so daß keines der drei Maße ausgezeichnet wird.

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Résumé L'auteur a recherché la variation des précipitations annuelles de Palestine en se basant sur la variabilité relative interannuelle. Ce calcul a permis d'établir une carte de la dite variation, carte couvrant toute la région. La répartition géographique du taux de la variabilité relative interannuelle s'explique par les conditions climatiques locales variées. On donne en outre une carte des précipitations annuelles moyennes du pays (période 1921 à 1950). A part la mesure de la variation citée plus haut, l'auteur a considéré deux autres mesures: la variabilité relative et le coefficient, de variation. Afin de comparer ces trois mesures, il a calculé le coefficient de corrélation existant entre chacune d'elles et la moyenne des précipitations et cela pour toute la région. Il constate que les trois coefficients de corrélation ainsi obtenus ont à peu près la même valeur, si bien qu'aucune des trois mesures considérées n'est préférable aux deux autres.

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With 2 Figures     

Die Veränderlichkeit der Globalbeleuchtungsstärke in Wien

Zusammenfassung Auf Grund 8 jähriger Registrierungen der Globalbeleuchtungsstärke in Wien mit einer durch Filter der Augenempfindlichkeit angepaßten Selenphotozelle wird eine Isoplethendarstellung der Beleuchtungsstärke entworfen. Tages- und Jahresgänge der Beleuchtungsstärke zeigen bemerkenswerte Unsymmetrien, die im Hinblick auf ihre Ursachen diskutiert werden.Zur Beurteilung der Veränderlichkeit der Globalbeleuchtungsstärke werden für die Stunden 5–6, 8–9, 11–12, 15–16 und 18–19 Uhr Häufigkeitsverteilungen abgeleitet. Da die Variationsbreite im Laufe des Jahres sehr großen Änderungen unterworfen ist, wurde als variables Maß für die Klassenintervalle die halbe durchschnittliche Abweichung von den Mittelwerten gewählt, um in allen Monaten und zu allen Tageszeiten eine ungefähr gleiche Zahl von Klassen zu erhalten. Die Häufigkeitsverteilungen zeigen eine auffallende Unsymmetrie in dem Sinn, daß in den Monaten November bis Februar die kleineren Beleuchtungsstärken, in den Monaten Mai bis August aber die größeren Werte der Beleuchtungsstärke häufiger vorkommen, während die Übergangsmonate annähernd symmetrische Häufigkeitsverteilungen aufweisen.

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Summary On the basis of 8-year records of the illumination from sund and sky at Vienna obtained by a selenium rectifier cell adapted by filters to eye sensitivity the intensity of illumination is represented by means of isopleths. Daily and annual variation of the luminous intensity show considerable asymmetries which are discussed with a view to their causes. To consider the variability of the global illumination intensity frequency distributions were derived for the hours 5–6, 8–9, 11–12, 15–16, and 18–19. The range of variations being subject to great changes in the course of a year the half average deviation from the mean values has been chosen as a variable measure for the class intervals. In this way, in all months and at all times of the day, about the same number of classes could be obtained. The frequency distributions show a pronounced asymmetry to the effect that, in the months november till february, the smaller intensities and, in the months may till august, the higher values of illumination intensity occur, while approximately symmetrical frequency distributions are found during the transitional months.

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Résumé Etablissement d'un réseau d'isoplèthes de l'intensité lumineuse globale sur la base de 8 ans d'enregistrements à Vienne à l'aide d'une cellule au sélénium adaptée an moyen de filtres a la vision de l'oeil. L'intensité lumineuse présente des asymétries remarquables dans les variations diurne et annuelle dont l'auteur examine les causes.On a établi des distributions de fréquence de la luminosité globale pour les intervalles de 5–6, 8–9, 11–12, 15–16 et 18–19 h. Comme la dispersion des mesures est très grande au cours de l'année, on a choisi comme variable pour les intervalles de classes la moitié de l'écart moyen des moyennes pour obtenir dans tous les mois et toutes les heures du jour un nombre à peu près égal de classes. Les distributions de fréquence sont nettement asymétriques, dans ce sens que les plus faibles intensités lumineuses apparaissent de novembre à février et les plus fortes de mai à août, tandis que les mois intermédiaires présentent des distributions à peu près symétriques.

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Mit 2 Textabbildungen.     

Über die Veränderlichkeit und Reduzierbarkeit von Mittelwerten der Fluß- und Seetemperaturen

Zusammenfassung Aus 40 bis 50 Jahre umfassenden Meßreihen von Fluß- und Seeoberflächentemperaturen werden durchschnittliche Veränderlichkeiten der Monats- und Jahresmittel berechnet und die Frage der Reduzierbarkeit solcher Mittelwerte geprüft. Es ergibt sich, daß die Veränderlichkeit der Flußtemperaturmittel gering ist und auch keinen nennenswerten Jahresgang aufweist. Die Veränderlichkeit der Seeoberflächentemperaturmittel steigt im Sommer zu höheren Werten an, die größenordnungsmäßig denen der Lufttemperatur gleichkommen.Mittelwerte der Gewässertemperatur sind aufeinander reduzierbar, doch besteht diese Eigenschaft keineswegs zwischen allen Gewässern und auch nicht zu allen Jahreszeiten; vor Anwendung der Reduktion ist jedenfalls eine Prüfung des thermischen Zusammenhanges erforderlich.

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Summary Average variabilities of monthly and annual means of river and lake surface-temperatures are calculated from observation series covering 40 to 50 years and the reducibility of such means is examined. The variability of means of river temperatures is found to be small and to show no considerable annual variation either. The variability of means of lake surface-temperatures, however, rises in summer to higher values comparable with those of air temperature. Mean values of water temperature can be reduced on each other. This relation, however, does not exist between all types of waters and is not valid in all seasons either. In any case, before carrying out a reduction, the thermal conditions of the waters in question must be considered.

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Résumé On étudie des séries de mesures de températures de rivières et de surfaces de lacs s'étendant sur 40 à 50 ans. On calcule la variabilité des moyennes mensuelles et annuelles et on examine le problème de la réductibilité de ces moyennes. Il en ressort que la variabilité des moyennes de température fluviale est petite et ne présente pas de variation annuelle appréciable; la variabilité des moyennes de température de l'eau de surface des lacs s'exprime en été par des valeurs plus élevées, du même ordre que celles de l'air.Les moyennes de température des eaux sont réductibles entre elles, mais cette propriété ne s'étend pas à toutes les eaux ni à toutes les saisons; avant de réduire il faut en tous cas examiner l'ensemble de la thermique de ces eaux.

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Mit 1 Textabbildung.     

Der mitführende Einfluß einer Flußoberfläche auf die darüberliegenden Luftschichten

Zusammenfassung An einer Innbrücke wurden mittels Rauchfäden Messungen des von der Flußoberfläche erzeugten Windprofiles angestellt. Es konnte gezeigt werden, daß die Profile dem logarithmischen Ansatz vonPrandtl genügen. Bei annähernder Windstille in höheren Luftschichten verhielt sich die Wasseroberfläche an der Meßstelle wie einerauhe Grenzfläche mit dem konstanten Rauhigkeitsparameterz ₀=1.09 cm. Der Einfluß des strömenden Wassers machte sich dabei bis in ca. 3 m Höhe bemerkbar. Bei stärkeren Talaufwinden (größeren Relativgeschwindigkeiten zwischen Luft und Wasser) nimmt der Rauhigkeitsparameter sprunghaft sehr kleine Werte an (4.3. 10^–6 cm), und es scheinen sich Strömungs-verhältnisse wie überglatten Grenzflächen einzustellen.

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Summary From a bridge on the Inn River measurements of wind profiles produced by the streaming water have been made with the aid of smoke traces. It could be shown that these profiles followPrandtl's logarithmic law. With approximately zero wind speed in the upper levels of the profiles the water surface behaved like a rough boundary surface having a constant roughness parameter ofz ₀=1.09 cm. The influence of the running water could be traced up to a height of about 3 m. With a stronger valley breeze (higher relative velocities between air and water surface) the roughness parameter is decreasing abruptly to very small values (4.3. 10^–6 cm), and conditions as over asmooth surface seem to be established.

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Résumé L'auteur a mesuré le profil de vent produit par la rivière depuis un pont sur l'Inn à l'aide de fumées. Ces profils satisfont à la loi logarithmique dePrandtl. Par temps calme en altitude, la surface de l'eau se comporte comme une surface rugueuse avec un paramètre de rugosité constant et égal à 1.09 cm; l'influence de l'eau courante se fait sentir jusqu'à trois mètres de hauteur environ. Par brise d'aval assez forte, le paramètre devient subitement beaucoup plus petit (4.3. 10^–6 cm), et il semble s'établir des conditions d'écoulement de l'air correspondant à des surfaces de glissement lisses.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Giant hygroscopic nuclei in the atmosphere and their role in the formation of rain and hail

Summary The results of two years' observations of the hygroscopic particle content of the surface air at five places in West Pakistan show that sea-salt particles of mass up to 10^–9 gram may penetrate far into the interior of continents. Larger particles appear rather more numerous inland than would be expected if their sole source is the ocean, and some other possible sources are discussed. The observed particle concentrations in the Punjab suggest that the fragmentation of large droplets may play an important part in the formation of heavy rain in this area.

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Zusammenfassung Die Ergebnisse von zweijährigen Beobachtungen des Gehaltes der bodennahen Luft an hygroskopischen Teilchen an fünf verschiedenen Stellen in Westpakistan zeigen, daß Salzteilchen aus dem Meerwasser bis zu einer Masse von 10^–9 Gramm weit in das Innere des Kontinents getragen werden können. Auch größere Teilchen werden dort in größerer Zahl angetroffen, als man erwarten würde, wenn sie ausschließlich vom Ozean kämen. Einige Möglichkeiten einer anderen Herkunft werden diskutiert. Die beobachteten Partikel-Konzentrationen im Punjab deuten darauf hin, daß die Zerteilung großer Tröpfchen bei der Entstehung starker Regenfälle in diesem Gebiet eine bedeutende Rolle spielen könnte.

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Résumé Des prélèvements de particules hygroscopiques dans la basse atmosphère ont été faits deux fois par semaine pendant deux années dans le Pakistan occidental. Il en ressort que des noyaux de sel marin dont la masse s'élève jusqu'à 10^–9 grammes pénètrent souvent à l'intérieur des continents. Pour expliquer la présence très loin de la mer de particules encore plus grosses on est amené à leur attribuer une autre origine. La faible teneur en noyaux géants de l'air du Punjab nous fait penser que le processus de multiplication de gouttelettes par éclatement des plus grosses joue un rôle important dans la formation des fortes pluies observées dans cette région.

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With 1 Figure.     

On the secular variation of annual totals of rainfall at Seoul from 1770 to 1944

Summary The significance of the rainfall data at Seoul from 1770 to 1907 is discussed. Statistical studies on the rainfall data observed by Korean observers from 1770 to 1907 and the precipitation data observed by Japanese observers from 1908 to 1944 show that the rainfall observations can be taken to be reliable as a whole. There exist apparently well established cycles with a dry period from the 1880's to the 1910's in rainfall activity at Seoul.

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Zusammenfassung Die Bedeutung der Niederschlagsmessungen in Söul von 1770 bis 1907 wird diskutiert. Eine statistische Untersuchung der Niederschlagssummen, die von 1770 bis 1907 von koreanischen Beobachtern und von 1908 bis 1944 von japanischen Beobachtern gemessen wurden, führen zu der Feststellung, daß die ganze Niederschlagsreihe als zuverlässig angesehen werden kann. Es treten in der Niederschlagstätigkeit von Söul gut ausgebildete Zyklen mit einer Trockenperiode von den 1880er bis zu den 1910er Jahren auf.

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Résumé L'auteur discute la valeur des mesures des précipitations qui ont été faites à Séoul de 1770 à 1907. L'examen statistique des sommes des précipitations mesurées de 1770 à 1907 par des observateurs coréens et de celles de 1908 à 1944 mesurées par des observateurs japonais, permet de conclure que toute la série des précipitations est homogène. A Séoul l'activité des précipitations semble être soumise à des cyles déterminés, comprenant une période sèche qui s'étend entre les années 1880 et 1910.

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With 3 Figures     

Zur Struktur der Wolken II

Zusammenfassung Die bisherigen Untersuchungen auf Jungfraujoch wurden durch drei weitere Expeditionen ergänzt, die Messungen bei tieferen Temperaturen ergaben. Die Tropfenspektren sind breiter, die mittleren Tropfendurchmesser jedoch zeigen einen größeren Anteil schmaler Spektren, d. h. die großen Tropfen treten nur vereinzelt auf und bestehen meist aus geschmolzenen Kristallen. Die Tropfenzahlen je cm³ haben ihre größte Häufigkeit bei 100, der Wassergehalt liegt bevorzugt zwischen 0 und 0,1 g/m³. das Maximum bei 1,2g/m³.Aus der Breite der Tropfenspektren auf Jungfraujoch, der dabei herrschenden Temperatur und dem Niederschlag im Tal ergeben sich folgende allgemeine Resultate: Wolken mit Niederschlag im Tal bestehen im Bereich negativer Temperaturen aus Tropfen und Kristallen. Zwischen –2° und –10°C sind die mittleren Tropfendurchmesser groß und die Spektren breit, zwischen –14° und –22°C klein und schmal. Die Niederschlagsmengen im Tal sind bei großflächigem Regen weitgehend unabhängig davon, ob der Niederschlag als Regen oder Schnee fällt. Daraus folgt ein Aufbau der Wolke, der unabhängig von der Lage der Null-Grad-Grenze ist. Bei ergiebigen Niederschlägen am Boden vermindert sich auf Jungfraujoch die Tropfenzahl um eine Zehnerpotenz.Die Niederschlagstheorie vonBergeron muß in einigen Punkten ergänzt werden. Das reine Kristallwachstum reicht nicht aus, um ergiebigen Niederschlag zu erzeugen. Erst die Anlagerung von Tropfen auf dem Fallweg in der Wolke (die Vergraupelung) führt zu Größen der Regentropfen, wie sie am Boden gemessen werden. Nicht erfaßbar sind dabei die großtropfigen Schauer und die Regen aus Wolken im positiven Temperaturbereich.

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Summary Our former investigations on Jungfraujoch have been completed by three further expeditions with measurements at lower temperatures. The drop spectra are broader, the medium drop diameters however yield a larger share of small spectra, i. e. large drops occur only sporadically and consist mainly in melted crystals. The number of drops per cm³ have their maximum frequency at 100, the water content lies preferably between 0 and 0.1 g/m³, its maximum at 1.2 g/m³.From the breadth of drop spectra on Jungfraujoch and from temperature and precipitation in the valley the following general results can be deduced: Clouds with precipitations in the valley consist in the region of negative temperatures of drops and crystals. Between –2° and –10°C medium drop diameters are large and the spectra broad, between –14° and –22°C small and narrow. The quantity of precipitation in the valley is with largescale rainfall largely independent of the kind of precipitation (rain or snow); thus the cloud-structure is independent of the position of the zero degree limit. For rich precipitations at the ground the number of drops on Jungfraujoch is reduced by a power of ten.The precipitation theory ofBergeron is to be completed in some points. Crystal growth in itself is not sufficient to produce extensive precipitations. Only the coalescence of drops on their way in the cloud under production of soft hail leads to the size of rain drops measured at the ground. Largedrop showers and rain from clouds with positive temperatures cannot be covered by this explanation.

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Résumé Les recherches effectuées antérieurement au Jungfraujoch ont été complétées par trois expéditions qui ont procédé à des mesures par de basses températures. Les spectres des gouttes contenues dans un nuage y établis sont plus larges. On y trouve pourtant une plus grande proportion de spectres étroits dans les diamètres de gouttes moyennes, c'est à dire que les grosses gouttes ne sont que des phénomènes isolés et sont en général faites de cristaux fondus. Le nombre de gouttes par cm³ se trouve le plus souvent au vosinage de 100, la contenance en eau du nuage est comprise entre 0 et 0,1 g/m³ et son maximum se situe à 1,2 g/m³.De la largeur du spectre des gouttes au Jungfraujoch, de la température qui y règne et des précipitations recueillies dans la vallée, on peut tirer les conclusions générales suivantes: Les nuages provoquent des précipitations dans la vallée se composent, par températures négatives, de gouttes et de cristaux. Entre –2° et –10°C, les diamètres moyens sont grands et les spectres étalés. Entre –14° et –22°C, les diamètres moyens sont plus petits et les spectres étroits. Les quantités de précipitations en grande étendue recueillies en plaine sont généralement indépendantes du fait qu'elles tombent sous forme de pluie ou de neige. Il s'ensuit une structure nuageuse indépendante de l'altitude de l'isotherme de zéro degré. Si les précipitations sont abondantes au sol, le nombre de gouttes diminue d'une puissance de dix au Jungfraujoch.Il faut compléter sur certains points la théorie des précipitations deBergeron. Le seul grossissement des cristaux ne peut expliquer d'abondantes précipitations. Ce n'est que la réunion de gouttes, lors de leur chute dans le nuage (formation de grésil) qui provoque de grosses gouttes telles qu'on les rencontre au sol. On ne peut pourtant pas expliquer par là ni les averses présentant de très grosses gouttes, ni les précipitations issues de nuages situés dans des zones à températures positives.

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Mit 2 Textabbildungen     

Der Verlauf der erdmagnetischen Elemente in Wien, 1851 bis 1950

Zusammenfassung Die erdmagnetischen Beobachtungen von Wien, die an verschiedenen Stellen und mit einer größeren Unterbrechung durch rund 100 Jahre ausgeführt wurden, zu einer einheitlichen Reihe zu verarbeiten, ist das Hauptziel der vorliegenden Arbeit. Sie enthält die allgemeinen Richtlinien und Grundsätze der Reduktion und in den Tabellen das Ergebnis derselben. Gleichzeitig wird auch, bezogen auf das durch die Landesaufnahme 1890,0 definierte Niveau, die homogene Reihe der Horizontalintensität 1851–1900 für Prag mitgeteilt.

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Summary The main purpose of this paper is to give a homogeneous series of earth-magnetic data for Vienna based on observations carried out at different places throughout a period of approximately 100 years, with one longer interruption only. The general principles underlying reduction are discussed and the results presented in form of tables. Furthermore the homogeneous series of horizontal intensity 1851–1900 at Prague, reduced to the level defined by the general survey of 1890, is communicated.

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Résumé Le principal objet de ce travail est l'élaboration d'une série homogène des observations de magnétisme terrestre de Vienne qui furent poursuivies à differents endroits pendant environ cent ans avec une seule interruption de quelque importance. L'étude comprend les principes généraux et les bases de la réduction ainsi que les résultats sous forme de tableaux. On donne parallèlement la série homogène de l'intensité de la composante horizontale de Prague (1851–1900) rapportée à l'état défini par le lever national de 1890,0.

     

Winterschneedecke und Gebietsniederschlag 1957/58 und 1958/59 im Bereich des Hintereis- und Kesselwandferners (Ötztaler Alpen)

Zusammenfassung Während des Internationalen Geophysikalischen Jahres und der Internationalen Geophysikalischen Kooperation wurde im Bereich des Hintereis- und Kesselwandferners (Ötztaler Alpen) ein glazialmeteorologisches Forschungsprogramm in vermehrtem Umfang weitergeführt. Der vorliegende Bericht befaßt sich vorwiegend mit dem Problem der Bestimmung des Gebietsniederschlages für das teilweise vergletscherte Einzugsgebiet in den hydrologischen Jahren 1957/58 und 1958/59. Die Ergebnisse der Niederschlagsmessungen mit Totalisatoren für die Periode 1948/49 bis 1960/61 werden kurz dikutiert, wobei besonders eine Zunahme der Winterniederschläge im Gebiet des Hintereisferners während der letzten Jahre bemerkenswert erscheint. Zur Festigung dieses Ergebnisses werden die Untersuchungen der Winterschneedecke besprochen, die seit 1954 systematisch durchgeführt worden sind. Während am Ende des hydrologischen Winterhalbjahres der Inhalt der im unvergletscherten Gelände aufgestellten Totalisatoren mit dem Wasserwert der Schneedecke in der Umgebung im Mittel übereinstimmt, liegt auf den Gletschern ausnahmslos wesentlich mehr Schnee, als von den Totalisatoren in gleicher Höhe gesammelt wurde. Die Großmulden des Geländes, in denen die Gletscher liegen, sind Ablagerungsgebiete für den vom Wind während des Schneefalls und danch umgelagerten Schnee; was den Hängen an Schnee fehlt, liegt auf den Gletschern zuviel. Der kritische Gebietsniederschlag des Winterhalbjahres sollte dem Wasserwert der mittleren Schneedecke des Winterhalbjahres entsprechen. Der Gebietsniederschlag wird für beide untersuchten Jahre nach fünf Methoden berechnet, wobei Methode III und IV die bei den Untersuchungen der Schneedecke gewonnenen Erfahrungen anwendet. Der Gebietsniederschlag für das hydrologische Winterhalbjahr wird für 100-Meter-Stufen zusammengesetzt aus dem von den Totalisatoren gemessenen Wert mit dem Flächenanteil des unvergletscherten Gebiets als Gewicht und dem Wassergehalt der Schneedecke für die vergletscherten Areale des Einzugsgebietes. Für das hydrologische Sommerhalbjahr werden die unkorrigierten Meßwerte der Totalisatoren verwendet. Wegen des Überwiegens von Niederschlag in fester Form im April und Mai dürfte auch im Sommerhalbjahr ein Zuschlag von etwa 5% zu den Meßwerten der Totalisatoren gerechtfertigt sein. Das Ergebnis wird durch direkte Registrierungen des Abflusses und Beobachtungen des Massenhaushaltes der Gletscher (Methode V) überprüft; die Übereinstimmung ist befriedigend. Die mittlere Gebietsverdunstung des Einzugsgebietes (26,6 km², 2981 m mittlere Höhe, –5°C mittlere Jahres-temperatur) dürfte mit 200 mm sehr nahe ihrem oberen Grenzwert sein. Die Meßwerte der Totalisatoren in Höhenlagen oberhalb 2500 m müssen um etwa 20% der Jahressummen erhöht werden, um Übereinstimmung mit Abfluß und Massenhaushalt zu erzielen. Bei etwa 3300 m Höhe kann im Bereich des Hintereisferners mit einem Jahresniederschlag von 2000 mm gerechnet werden.

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Summary During the IGY and the IGC a glacio-meteorological research program was continued on a larger scale in the region of the Hintereis- and Kesselwandferner (ferner=glacier), Oetztal Alps. This report deals mainly with the problem of determining the total precipitation for the partly icecovered drainage area in the hydrological years 1957/58 and 1958/59. The results of the precipitation measurements with totalizators for the period 1948/49 to 1960/61 are briefly discussed, noting particularly an increase of winter precipitation in the region of the Hintereisferner during the last years. In order to confirm this result investigations on the winter snow cover are referred, which were performed systematically since 1954. While at the end of the hydrological winter season the content of the totalizators in the icefree area agrees on an average quite well with the water equivalent of the surrounding snow cover, by far more snow is accumulated on the glaciers than was collected by the totalizators at corresponding levels. The large-scale basins of the terrain, where the glaciers are situated, are regions of accumulation of snow shifted by the wind during and after snowfall; what the slopes lack in snow the glaciers have too much. The critical total precipitation of the winter season should correspond to the water equivalent of the average snow cover of the winter season. The total precipitation is calculated for both years by five methods, whereby methods III and IV apply the experiences gained at investigating the snow cover. The total precipitation for the hydrological winter season is composed for 100 meter-steps of the precipitation measured by the totalizators weighted with the area of the ice-free region, and the water equivalent of the snow cover weighted with the area of the ice-covered region of the drainage area. For the hydrological summer season the uncorrected values of the totalizators are used. As in April and May snowfall predominates, an increase of the precipitation measured with the totalizators by about five per cent should be justified also in the summer season. The result is checked by recording the discharge from and measuring the mass balance of the glaciers (method V); the agreement is satisfying. The total evaporation of the drainage area (26,6 km², 2981 m average height, –5°C mean annual temperature) should not exceed 200 mm of water. The results of the totalizators above 2500 m have to be increased by roughly 20 per cent of the annual amount, if they should agree with discharge and mass balance. At the height of 3300 m an annual precipitation of 2000 mm can be expected in the region of the Hintereisferner.

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Résumé Durant l'Année et la Coopération géophysiques internationales on a mis à exécution un programme étendu de recherches glacio-météorologiques dans les régions du Hintereisferner et du Kesselwandferner (Oetztal, Autriche). Le présent mémoire est consacré essentiellement au problème de la détermination des précipitations régionales d'un bassin versant en partie recouvert de glaciers et cela pour les années hydrologiques 1957/58 et 1958/59. On discute brièvement le résultat des mesures faites au moyen de totalisateurs pour la période allant de 1948/49 à 1960/61. On remarque alors tout spécialement ces dernières années une augmentation des précipitations d'hiver dans le bassin du Hintereisferner. Pour étayer ces résultats, on discute les mesures de la couche de neige en hiver, mesures qui sont effectuées systématiquement depuis 1954. A la fin du semestre d'hiver de l'année hydrologique, le contenu des totalisateurs placés hors de la zone des glaciers correspond en moyenne à la valeur en eau de la couche de neige recouvrant les terrains avoisinants. On rencontre par contre notablement plus de neige sur les glaciers que les totalisateurs placés à la même altitude n'en ont recueilli et cela sans exception. Les grandes dépressions du terrain dans lesquelles se trouvent les glaciers, servent de réceptacles à la neige qui est chassée par le vent soit durant les chutes elles-mêmes soit après. La neige qui fait défaut sur les pentes se retrouve, en surplus, sur les glaciers. Les précipitations régionales critiques du semestre d'hiver devraient correspondre à la valeur en eau de la couche moyenne de neige du même semestre. Les précipitations régionales des deux années en cause sont calculées selon cinq méthodes différentes où les méthodes III et IV utilisent l'expérience acquise lors des recherches effectuées sur la couche de neige. Les précipitations régionales du semestre d'hiver sont obtenues par l'addition des résultats successifs de chaque tranche de 100 m; dans chacune de ces tranches, on a multiplié la surface libre de glace par le contenu correspondant des totalisateurs. On y a ajouté la valeur en eau de la couche de neige des parties de glaciers. Pour le semestre d'été, on utilise les valeurs non corrigées des totalisateurs. Cependant, vu que la plus grande partie des précipitations d'avril, et de mai tombe sous forme de neige, il semble qu'un supplément de 5% aux données des totalisateurs soit justifié pour le semestre d'été également. Les chiffres ainsi obtenus sont contrôlés tant par l'enregistrement du débit des rivières que par l'observation des fluctuations de la masse des glaciers (méthode V); la concordance est alors satisfaisante. L'évaporation annuelle régionale moyenne du bassin versant (26,6 km², altitude moyenne 2981 m, température annuelle moyenne –5°C) peut être estimée à 200 mm au maximum. Les quantités d'eau recueillies par les totalisateurs doivent être augmentées de 20% environ de leur valeur annuelle pour être en concordance avec les calculs de débits et des fluctuations de la masse des glaciers. On peut alors déterminer des précipitations annuelles de 2000 mm à environ 3300 m d'altitude dans le bassin du Hintereisferner.

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Mit 8 Textabbildungen     

A method of automatic solar radiation integration with printed records including an assessment of its reliability

Summary Solar radiation intensity has been recorded on a single trace strip chart potentiometer and integrated automatically. The integral can be printed at frequencies from minutes to hours as required. The performance of the integration equipment has been assessed by (1) comparing chart area expected from a calibration of the printed digital output with the area as measured by planimeter and (2) estimating the scatter in the relation of chart area to printed output per hour on a number of days over periods up to a month. The errors (95% limits) are about ±1 cal cm^–2 for hourly values and ±4 cal cm^–2 for daily values.

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Zusammenfassung Die Intensität der Sonnenstrahlung wurde mit einem selbstabgleichenden Millivoltschreiber registriert und automatisch integriert. Das Integral kann nach Bedarf über Zeiten von der Größenordnung von Minuten bis Stunden gebildet werden. Die Leistungsfähigkeit des Integrators wurde abgeschätzt 1. durch Vergleich der auf Grund der Eichung des Integrators aus seinen Angaben errechneten Fläche unter der Registrierkurve mit der planimetrierten Fläche und 2. durch Abschätzung der Streuung der Werte des Zusammenhanges zwischen den pro Stunde angegebenen Integratorwerten und der Fläche auf dem Registrierstreifen an einer Anzahl von Tagen aus Perioden von einer Dauer bis zu einem Monat. Der Fehler (bei einer Genauigkeitsgrenze von 95%) liegt bet ±1 cal cm^–2 für Stundensummen und bei ±4 cal cm^–2 für Tagessummen.

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Résumé L'intensité du rayonnement solaire fut enregistrée par un millivoltmètre compensateur et intégrée automatiquement. L'intégration peut s'étendre à des temps allant de la minute à plusieurs heures. L'exactitude de l'intégrateur fut estimée 1) en comparant la surface résultant de ses indications à celle que l'on planimètre, et 2) en calculant la dispersion des écarts entre les valeurs données par heure par l'intégrateur et celles qui résultent de la planimétrie, cela pour un certain nombre de jours choisis dans des périodes pouvant atteindre le mois. L'erreur (pour un domaine de validité de 95%) est de ±1 cal cm^–2 pour des sommations horaires, de ±4 cal cm^–2 pour des sommations diurnes.

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With 4 Figures     

Tages- und Jahresgänge der luftelektrischen Elemente in Arosa

Zusammenfassung Die Verfasser berichten über die Ergebnisse luftelektrischer Registrierungen in drei Höhenlagen von 1840, 2050 und 2650 m ü. M. während der Jahre 1957 bis 1959 in und bei Arosa. Die Tages- und Jahresgänge von Potentialgradienten, polarer Leitfähigkeit und Vertikalstromdichte werden diskutiert. Es zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Jahresgang des Potentialgradienten und dem mit dem Dobson-Spektrometer gemessenen Ozongehalt; auf eine mögliche Erklärung wird hingewiesen.

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Summary The authors report on the results of records of atmospheric electricity in the levels of 1840, 2050, 2650 m above sea level during the years 1957 to 1959 at Arosa and nearby (Switzerland). The diurnal and annual variation of potential gradient, polar conductivity and air-earth-current density are discussed. It is demonstrated that there is a clear relation between the annual variation of the potential gradient and ozone content measured by a Dobson spectrometer; a plausible explanation is discussed.

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Résumé On discute des enregistrements de l'électricité atmosphérique pour les années 1957, 1958, 1959 éffectuées aux altitudes de 1840 m, 2050 m et 2650 m à et au-dessus d'Arosa. Les variations diurnes et annuelles du gradient du potentiel, de la conductibilité polaire et de la densité du courant électrique vertical sont analysées. Les auteurs mettent en évidence une relation entre les variations annuelles du gradient du potentiel et de la concentration en ozone mesurée avec un spectromètre Dobson; une interprétation possible de cette constatation est envisagée.

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Mit 7 Textabbildungen     

Über die Genauigkeit der Registrierungen des Sonnenscheinautographen Campbell-Stokes

Zusammenfassung Nach einem Hinweis auf die bekannten Mängel des Campbell-Stokesschen Sonnenscheinautographen werden die gleichzeitigen Registrierungen, die in Basel mit dem Maurerschen Heliochronographen und dem Campbell-Stokesschen Autographen durchgeführt wurden, eingehend besprochen. Zunächst wird der Einfluß der verschiedenen Schwellenintensität der Apparate (0,2 bis 0,4 cal cm^–2 min^–1) in verschiedener Hinsicht (Sonnenhöhe bei Registrierbeginn, Verlust der registrierten Sonnenscheindauer an wolkenlosen Tagen, der Tagesgang der Sonnenscheindauer für Intensitäten zwischen 0,2 und 0,4 cal cm^–2 min^–1) untersucht. Eingehend werden die Fehler besprochen, die durch das Überbrennen entstehen, und ihre Auswirkungen auf die gesamte Sonnenscheindauer und ihren Tagesgang, auf die Anzahl Stunden mit ununterbrochen registriertem Sonnenschein bestimmt. Nach Untersuchungen über die Häufigkeitsverteilung von Stunden mit bestimmter Sonnenscheindauer, über Tage mit bestimmten Tagessummen der Sonnenscheindauer und über das Verhalten der Summe von relativer Sonnenscheindauer und Bewölkung wird die Wünschbarkeit einer einheitlichen internationalen Standardisierung der Apparate und der Auswertevorschriften betont.

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Summary After an allusion to the well-known deficiencies of the Campbell-Stokes sunshine recorder, the author discusses the results of simultaneous records which have been carried through at Basle with this apparatus and the heliochronograph of Maurer. He studies the consequences of their unequal sensibilities with regard to the sun's elevation at the beginning of the registration, the loss of sunshine duration on cloudless days and the daily variation of sunshine duration for the intensities between 0,2 and 0,4 cal cm^–2 min^–1. The errors arising from an excessive burning and their consequences for the total duration of sunshine and for its daily variation are discussed as well as for the number of hours with uninterrupted insolation. The study of the frequency distribution of hours with a determined duration of sunshine, of days with determined totals of insolation, of the sum of relative insolation and cloudiness induce the author to advocate an international normalization of instruments and of evaluation methods.

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Résumé Après avoir rappelé les défauts connus de l'héliographe Campbell-Stokes, l'auteur compare les enregistrements simultanés de cet appareil et de l'héliochronographe de Maurer exécutés à Bâle. Il étudie les conséquences de leurs sensibilités différentes en considérant la hauteur du soleil au début de l'enregistrement, la perte d'insolation lors des jours sans nuages et la variation diurne de l'insolation pour des intensités comprises entre 0,2 et 0,4 cal cm^–2 min^–1. Les erreurs produites par une brûlure excessive du carton ont une répercussion sur l'insolation totale et sa variation diurne ainsi que sur le nombre d'heures à insolation ininterrompue. L'étude de la fréquence des heures présentant une durée d'insolation déterminée, des jours présentant des sommes d'insolation déterminées, de la somme de l'insolation relative et de la nébulosité conduisent enfin l'auteur à souhaiter une normalisation internationale des appareils et des méthodes de dépouillement.

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Mit 7 Textabbildungen

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Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Wirkungsbereiche und Häufigkeit der natürlichen Gefrierkerne

Zusammenfassung Die in den Wolken stark verbreitete Unterkühlbarkeit des Wassers sowie die Wirkungsweise der Gefrierkerne wurden im Laboratorium untersucht. Dabei wurden im Gefrierkernspektrum Maxima bei –4, –11 bis –12 und –19°C gefunden. Änderungen der Untersuchungsbedingungen beeinflussen nur die Höhe, nicht aber die Temperatur der Maxima. Auch eine künstliche Beeinflussung des Spektrums ist möglich und äußert sich in gleichem Sinne. Die Stärkere Unterkühlbarkeit kleiner Tropfen (im 3. Maximum) wird als rein statistischer Volumeneffekt erkannt. Wäßrige Lösungen zeigen das Gefrierkernspektrum um die Gefrierpunktserniedrigung verschoben. Diese Ergebnisse sowie die nachgewiesene allgemeine Gültigkeit des Gefrierkernspektrums führen zu dessen Deutung durch temperaturbedingte Strukturänderungen des Wassers; sie erklären die deutlich erkannte Bevorzugung derselben Temperaturbereiche bei der atmosphärischen Niederschlagsbildung, was keine der bisherigen Niederschlagstheorien vermag.Der Gefrierkerngehalt des Wassers wird bestimmt und es wird nachgewiesen, daß diese früh wirkenden Kerne auch im natürlichen Aerosol in genügender Anzahl vorhanden sind. In den verschiedenen Luftmassen werden sehr unterschiedliche Gefrierkerngehalte festgestellt: polare Luftmassen enthalten viele und sehr früh wirkende Gefrierkerne, in rein subtropischen Luftmassen fehlen diese nahezu vollständig. Daraus ist auf maritimen Ursprung dieser Gefrierkerne zu schließen.Zwischen –40° und –50°C, je nach erfaßter Luftmasse, vereist die Mischwolke ganz, nach einem schon früher einsetzenden Anstieg der Eisteilchenzahl. Dabei sind wieder Gefrierkerne beteiligt, und zwar etwa 200 per cm³. Der für die homogene Keimbildung charakteristische starke Anstieg der Eisteilchenzahl tritt erst bei Annäherung an –70°C auf. Die hier gebildete kubische Modifikation des Eises wird durch neue Beobachtungen belegt.Schließlich wird noch die kernfreie Eiskeimbildung durch dielektrische Polarisation erwähnt, welche bei geringer Unterkühlung ausgelöst werden kann, die mechanischen Gefrierauslösungen erklärt und auch in der Atmosphäre vorkommen muß.

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Summary The supercooling of water which is found most frequently in clouds, as well as the mechanism of action of freezing nuclei were investigated in the laboratory. The spectrum of freezing nuclei was found to have maxima at –4, –11 to –12 and –19°C. Alterations of the investigation conditions influence only the height but not the temperature of the maxima. Also an artificial influence on the spectrum is possible, and it has the same effect. The fact that small droplets can be supercooled to lower temperatures (in the 3rd maximum) is proved to be merely a statistical volume-effect. Aqueous solutions show the spectrum of freezing nuclei displaced by the lowering of the freezing point. These results and the ascertained general validity of the spectrum of freezing nuclei lead to its interpretation by changes of the structure of water itself, which are determined by temperature. They explain the fact that the formation of atmospheric precipitation prefers the same regions of temperature whereas none of the hitherto existing precipitation theories can do that.The content of freezing nuclei in water is determined, and it is shown that these early active nuclei are also present, in a sufficient number, in the natural aerosol. The contents of freezing nuclei found in various air masses show a great variation: polar air masses contain many and very early active freezing nuclei; these are nearly entirely absent in subtropical air masses. Thence it is concluded that these freezing nuclei are of maritime origin.Between –40° and –50°C, according to the investigated air mass, the mixed cloud, consisting of crystals and droplets, freezes entirely, following an increase of the number of ice particles which takes place somewhat earlier. Freezing nuclei participate in this process, again, their number being of the order of 200/cm³. The strong increase of the number of ice nuclei which is characteristic for the homogeneous formation of particles, takes place only if the temperature approaches –70°C. The cubic modification of ice formed at this temperature is proved by further observations.Finally, we mention the formation of ice particles bare of nuclei by dielectric polarisation which can be caused at slight supercooling. It explains the mechanical release of freezing, a process which should also occur in the atmosphere.

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Résumé L'eau surfondue, un état très fréquent dans les nuages, et la manière dont les noyeaux glaçogènes agissent pour former de la glace ont été l'objet de recherches au laboratoire. Au cours de ces expériences, le spectre des noyaux glaçogènes montrait des maxima aux températures de –4, –11 à –12 et –19°C. Des changements dans les conditions expérimentales n'influencent que la hauteur mais pas les températures des maxima. Une influence artificielle sur le spectre est possible et se mainifeste dans le même sens. Le fait que des gouttelettes plus petites peuvent être surfondues à des températures plus basses, fut décelé comme n'étant qu'un effet statistique causé par le volume.Les solutions aqueuses montrent aussi le spectre des noyeaux glaçogènes, mais le spectre y est déplacé par l'abaissement du point de cristallisation. Ces résultats et la validité commune du spectre des noyaux glaçogènes impliquent l'explication de ce spectre par les changements de la structure de l'eau elle-même par la température. Ils expliquent aussi la préférence des mêmes températures lors de la formation des précipitations atmosphériques, ce qu'aucune théorie à ce sujet n'a pu faire jusqu'ici.En mesurant le contenu de l'eau en noyaux glaçogènes on trouve que l'aérosol naturel contient aussi un nombre suffisant de ces noyaux à effet précoce. Dans les diverses masses d'air, le contenu en noyaux glaçogènes est très différent: les masses d'air polaires en contiennent un grand nombre à effect très précoce, dans les masses d'air subtropicales ces noyaux manquent presque complètement. Il s'en suit que ces noyaux glaçogènes sont très probablement d'origine maritime.Entre –40 et –50°C, suivant l'origine de la masse d'air en question, les nuages mixtes, composés de cristaux de glace et de gouttelettes d'eau, gèlent complètement après augmentation préalable du nombre des particules de glace, à laquelle participent de nouveau des noyaux glaçogènes à raison d'environ 200 par cm³. L'augmentation intensive du nombre des particules de glace, caractéristique pour la formation homogène, ne commence qu'en s'approchant de –70°C; de nouvelles observations confirment qu'à cette température se forme une modification cubique de la glace.L'auteur discute encore la formation de la glace par la polarisation diélectrique qui se fait sans noyaux. Elle produit des germes de glace à des températures peu inférieures à 0°C, explique les nucléations mécaniques et doit aussi exister dans l'atmosphère.

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Mit 14 Textabbildungen.     

Energy balance of the arctic

Summary Evaporation and sensible heat flux have been calculated for each month over the Polar Ocean and the Norwegian-Barents Sea. Sverdrup's evaporation formula was used, and it was first examined how the K-coefficient in that formula depends on the wind speed frequency distribution. Thus the effect of the Arctic wind conditions could be taken into account. Seasonal maps were constructed of mean wind speed. Previously obtained surface temperatures were used, but some additional examinations were carried out, using various assumptions for extreme surface temperatures in summer and winter.Evaporation and sensible heat flux were calculated separately for the following areas: Central Polar Ocean, Kara-Laptev Sea, East Siberian Sea, Beaufort Sea, and belts of 5° latitude of the Norwegian-Barents Sea.The values for the different areas are presented in tables and figures. Evaporation over ice surfaces has a double maximum—in spring and fall—and a main minimum in winter. Over open water surfaces the evaporation shows a summer minimum and a broad maximum in winter. If small parts of the ocean were to remain open longer in the fall, or during the whole winter, the heat loss would increase very rapidly.Sensible heat flux is often calculated from evaporation by theBowen ratio. The small evaporation values over the Polar Ocean give unreliable values for sensible heat flux, and instead the formula byShuleikin was used. This permits the determination of sensible heat flux independent of evaporation. The characteristic sensible heat flux curves are quite similar to the evaporation curves. The open water areas in the Polar Ocean show very high values for sensible heat flux. One percent open water, from October to May would increase the heat flux from the Central Polar Ocean from 3.7 to 5.2 Kcal cm^–2, year^–1. Open areas must remain small as there is not sufficient energy available to maintain such fluxes.Finally, a table gives the monthly values of the total heat loss for the various areas, by evaporation and sensible heat flux.

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Zusammenfassung Monatswerte für Verdunstung und Wärmefluß wurden für das Polarmeer und für Nordmeer-Barentssee berechnet. Zur Verdungstungsberechnung wurde die Formel vonSverdrup benutzt, deren K-Koeffizient in seiner Windabhängigkeit neu berechnet wurde. Auf Grund neu konstruierter jahreszeitlicher Karten der mittleren Windgeschwindigkeit konnten die arktischen Windverhältnisse berücksichtigt werden. Wegen der Unsicherheit früher bestimmter Oberflächentemperaturen wurden zusätzliche Berechnungen für Extremfälle im Sommer und Winter durchgeführt, um mögliche Fehlerquellen abzuschätzen. Verdunstung sowie Wärmefluß wurden gesondert für die folgenden Gebiete berechnet: Zentrales Polarmeer, Kara-Laptev-See, Beaufort-See sowie für Bänder von 5° Breite im Gebiet Nordmeer-Barentssee.Die Resultate für die einzelnen Gebiete werden an Hand von Diagrammen und Tabellen diskutiert. Über Eis zeigt die Verdunstung ein doppeltes Maximum im Frühling und Herbst und das Hauptminimum im Winter, während sich über offenem Wasser ein Sommerminimum und ein breites Wintermaximum ergeben. Es zeigt sich, daß bereits relativ kleine Wasserflächen, die länger im Herbst oder während des ganzen Winters offen bleiben, im Polarmeer zu sehr hohen Wärmeverlusten führen.Der Wärmefluß wird oft auf Grund der Verdunstung mit Hilfe derBowen-Formel berechnet. Wegen der geringen Verdunstung über dem Polarmeer führt diese Formel jedoch zu unrichtigen Werten, und es wird deshalb hier dieShuleikin-Formel benützt, die eine Bestimmung des Wärmeflusses unabhängig von der Verdunstung ermöglicht; die charakteristischen Kurven des Wärmeflusses sind den Verdunstungskurven sehr ähnlich. Offenes Wasser im Polarmeer führt auch hier zu sehr hohen Werten; eine offene Wasserfläche von 1% in der Zeit von Oktober bis Mai würde den Wärmefluß vom zentralen Polarmeer von 3,7 auf 5,2 Kcal/cm² pro Jahr erhöhen. Offene Flächen müssen daher klein bleiben, da der Energievorrat nicht genügend groß für die Aufrechterhaltung eines solchen Energieflusses wäre. Zum Schlusse werden in einer Tabelle Monatswerte der gesamten Wärmeverluste durch Verdunstung und Wärmefluß für die verschiedenen Gebiete gegeben.

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Résumé On a calculé des valeurs mensuelles de l'évaporation et du flux de chaleur pour l'Océan Glacial Arctique et pour la région située entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents. Dans le cas de l'évaporation, on s'est servi de la formule deSverdrup dont on a déterminé à nouveau le coefficient K en tenant compte de sa dépendance du vent. Il a été possible de tenir compte du vent dans les régions arctiques grâce à l'établissement récent de cartes saisonnières de la vitesse moyenne du vent. En raison de l'incertitude des déterminations antérieures de la température de surface, on a procédé à des calculs supplémentaires pour des cas extrêmes en été et en hiver afin d'évaluer les sources d'erreurs possibles. On a calculé séparément l'évaporation et le flux de chaleur pour les régions suivantes: Centre de l'Océan Glacial Arctique, Mer de Kara-Mer de Laptev, Mer de Beaufort ainsi que pour de bandes de 5° de largeur dans la région comprise entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents.On discute les résultats obtenus pour ces différentes zones en partant de diagrammes et de tableaux. Au-dessus de la glace, l'évaporation présente deux maximums, l'un au printemps, l'autre en automme et un minimum principal en hiver. Sur la mer libre, on constate au contraire un minimum en été et un maximum très large en hiver. Il en résulte que des surfaces libres de glace relativement peu étendues qui se maintiennent en automne, voire durant tout l'hiver peuvent déjà provoquer des pertes de chaleur considérables dans l'Océan Glacial Arctique.On calcule souvent le flux de chaleur en se basant sur l'évaporation selon la formule deBowen. Cependant, en raison des faibles évaporations constatées sur l'Océan Glacial, cette formule conduirait à des valeurs fausses. On a donc utilisé ici la formule deShuleikin qui permet la détermination du flux de chaleur indépendamment de l'évaporation. Les courbes caractéristiques du flux de chaleur sont très semblables à celles de l'évaporation. Les surfaces libres de glace de l'Océan Glacial conduisent ici aussi à des valeurs très élevées. Une surface d'eau de 1% restant libre de glace d'octobre à mai augmenterait de flux de chaleur de l'océan de 3,7 à 5,2 Kcal/cm² par année. Les surfaces d'eau doivent donc rester très petites, car les réserves d'énergie sont insuffisantes pour maintenir un tel flux d'énergie calorifique. On donne enfin dans une table les pertes mensuelles totales de chaleur dues à l'évaporation et au flux de chaleur et cela pour chacune des régions considérées.

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With 6 Figures

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