Über ein Strahlungsmessgerät mit Ultrarotdurchlässiger Windschutzhaube am Meteorologischen Observatorium Hamburg

Zusammenfassung Es wird ein Strahlungsmessgerät mit ultrarotdurchlässigen Windschutzhauben beschrieben, das die von uns gestellten Forderungen nach laufender Registrierung der atmosphärischen Gegenstrahlung, der langwelligen Ausstrahlung des Erdbodens, der effektiven Ausstrahlung (bei Nacht) und der Strahlungsbilanz (bei Tag) unter den Bedingungen des Windschutzes, des Strahlungsempfangs aus dem Halbraum 2 und der Befolgung des Cos-Gesetzes erfüllt und sich im Dauerbetrieb bewährt hat. Als Strahlungsempfänger werden zweiMoll'sche Thermosäulen (eine nach oben und eine nach unten gerichtet) verwendet, die gegen den Windeinfluss durch eine ultrarotdurchlässige Lupolen-H-Folie geschützt sind. Die Thermosäulen sind elektrisch derart an drei Galvanometer geschaltet, dass die atmosphärische Gegenstrahlung für sich allein, die langwellige Ausstrahlung des Erdbodens für sich allein und bei Nacht zusätzlich die effektive Ausstrahlung sowie am Tage die Strahlungsbilanz laufend registriert werden können.

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Summary A radiation measuring instrument with windshelter transmitting infrared waves is described, it fulfills our demands for continuous records of the atmospheric radiation, of the long-wave outgoing radiation of the ground, of the effective outgoing radiation (nocturnal radiation), and of the radiation balance (during the days) on the conditions of protection against wind, of reception of radiation from the hemisphere (2 ), and of following the Cosinelaw; the instrument has proved well without interruption. The radiation is received by twoMoll thermopiles (one of which points towards the sky and the other one towards the earth's surface) which are protected against wind by means of a thin leave of Lupolen-H transmitting the infrared waves. The thermopiles are connected with three galvanometers in such a way that we are able to record continuously the atmospheric radiation for itself, the long-wave outgoing radiation of the ground for itself, and in the night additionally the effective outgoing radiation, as well as the whole day long the radiation balance.

     

Lo strato base dell'atmosfera come determinante il clima delle Alpi

Zusammenfassung Die gewöhnlichen klimatologischen Betrachtungen insbesondere diejenigen mit Hilfe von Klimakarten beziehen sich auf das Makroklima der Erde. Als Extrem steht das Mikroklima in der üblichen Definition gegenüber. Die von beiden Betrachtungen behandelten Räume sind grössenordnungsmässig so verschieden, dass es zweckmässig ist, zwischen die genannten Klimabereiche noch das Mesoklima einzuschalten. Der Gültigkeitsbereich für die vorgenennten Begriffe wird für das Klima der Hochgebirge besprochen. Die Gebirgsatmosphäre wird als Gegenstand des Makroklimas anzusehen sein. Die Atmosphären der Berghänge und der Täler sind dagegen als Gegenstand des Mesoklimas anzusehen. 1) Die Schneedecke in den Hochgebirgen ist von besonderer Empfindlichkeit gegenüber der vertikalen Verteilung der Temperatur, daher ist die durchschnittliche Lage der Peplopause von entscheidender Bedeutung für die Andauer der Schneedecke in Hochgebirgen. 2) Die Peplopause ist entscheidend für die Vertikalgliederung der unteren Schichten der freien Atmosphäre, sie ist in ähnlicher Weise entscheidend für die Verteikalgliederung im Makroklima der Hochgebirge. Dies lässt sich durch die vertikale Verteilung der relativen Feuchtigkeit besonders deutlich zeigen. 3) Der Charakter der Grundschicht im Bereich der Gebirgsatmosphäre ist beispielsweise entscheidend für die Ausbildung der Gewitter in Hochgebirgen. 4) Die tiefsten Minimatemperaturen in Mitteleuropa wurden auf der Gestettneralm bei Lunz in Niederösterreich beobachtet. Neben den besonderen lokalen Verhältnissen war die Lage der Station oberhalb der Peplopause massgebend. 5) Der Temperaturgegensatz zwischen freier Atmosphäre und Berggipfeln ist verschieden für die Grundschicht einerseits und für die Peplopause und die darüberliegenden Schichten andrerseit. 6) Der Einfluss der Massenerhebungen auf die Gebirgsatmosphäre ist nach neueren Untersuchungen nicht mehr in einer thermischen Begünstigung zu sehen. Dass im Innern des Alpenmassivs Waldgrenze und alpine Schneegrenze höher liegen als in den Randzonen muss auf besondere Verhältnisse im Makroklima des Gebirges zurückgeführt werden und hier wird wiederum die durchschnittliche Lage der Peplopause von Einfluss sein.     

Registrierungen der langwelligen Gegenstrahlung in Frankfurt

Zusammenfassung Es wird über Registrierungen der langwelligen Gegenstrahlung berichtet, die von März bis Oktober 1953 tags und nachts in Frankfurt durchgeführt wurden. Bei der Bearbeitung des Materials wurden erstmalig die gemessenen stündlichen Summenwerte und keine Einzelwerte zugrundegelegt, wodurch die hier gefundenen Beziehungen für Berechnungen der Gegenstrahlung grössere Allgemeingültigkeit haben. Die langwellige Strahlung ist fast doppelt so gross wie die kurzwellige Sonnen- und Himmelsstrahlung auf die Horizontalfläche. Die gemessenen Werte der Gegenstrahlung stimmen im grossen Mittel mit den nach derFeussner-schen Formel berechneten gut überein, doch sind die einzelnen Abweichungen davon sehr gross. Wie schon von anderen Autoren wurde auch hier festgestellt, dass die Gegenstrahlung mit zunehmender Bewölkung quadratisch zunimmt, allein bei tiefer Bewölkung ist tagsüber ein annähernd linearer Zusammenhang vorhanden. Negative Effektivstrahlung ist weit häufiger, als bisher angenommen, jedoch kommt sie fast nur in den Vormittagsstunden vor. Bei dichter niedriger Bewölkung ist der Wärmestrom nach Sonnenaufgang daher von oben nach unten gerichtet. Die Gegenstrahlung lässt sich hinreichend gut berechnen, wenn man dieFeussnersche Formel, Mittelwerte der Temperatur, des Dampfdruckes, der Bewölkungsstärke und die hier gefundene Bewölkungs-Beziehung zugrundelegt.

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Summary From March to Oct. 1953, the atmospheric long wave radiation has been recorded in Frankfurt during day and night time. For evaluating the records, no instantaneous values were taken, but the hourly sums, so that the relations found can more generally be used for computations. The atmospheric long wave radiation is almoust twice as strong as the short wave radiation from sun and sky on a horizontal plane. The mean measured values of the atmospheric long wave radiation coincide well with theFeussners formula. However, the deviations of the single values are very large. Confirming the results of other authors, it has been found that the atmospheric long wave radiation increases with the second power of the cloudiness, only with low clouds in daytime the increase is approximatly linear. Negative values of the effektive radiation occurs more frequently than expected uptil to day, but only in the time before noon. So with a dense low cloud cover the flow of heat after sunrise is directed downward. The atmospheric long wave radiation may satisfactorily be computed, ifFeussners formula, mean values of temperature, vapour pressure, cloudiness, and the mentioned cloudiness relation are taken.

     

A study of the kinetic energy budget of the troposphere over the Caribbean Sea and the Gulf of Mexico

Summary The budget of kinetic energy over the Caribbean Sea and the Gulf of Mexico during the winter (November–April) and Summer (May–October) half-years of 1960 is established for the finite atmospheric layers 1000/850, 850/700, 700/500, and 500/300 mb. Vertical transports, lateral outflow, and generation of kinetic energy are computed directly from twice-daily aerological soundings, while the dissipation term is obtained as a residual. The frictional dissipation in the boundary layer is independently computed from 1960 ship observations. Kinetic energy dissipation is of the order of 1·10³ ergs·cm^–2 in the layer 1000/850 mb, decreasing in the higher layers. The residual dissipation term would indicate a production of kinetic energy, particularly for the layer 500/300 mb in winter. This would appear consistent with results by other authors. Due to the uncertainties inherent in the computational procedures, however, only limited confidence can be given to the absolute values.

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Zusammenfassung Die Kinetische Energie-Bilanz über dem Amerikanischen Mittelmeer während der Winter-(November–April) und Sommerhälfte (Mai-Oktober) des Jahres 1960 wird für die Schichten 1000/350, 850/700, 700/500 und 500/300 mb untersucht. Vertikaltransporte, seitlicher Export und die Produktion von kinetischer Energie werden direkt von den zweimal täglichen Radiosondenaufstiegen berechnet, während die Vernichtung kinetischer Energie als Restglied der Energiegleichung bestimmt wird. Der Energieverbrauch in der Grenzschicht wird unabhängig auf Grund von Schiffsbeobachtungen des Jahres 1960 abgeschätzt. Die Vernichtung kinetischer Energie hat in der Schicht 1000/850 mb die Grössenordnung von 1·10³ ergs·cm^–2·sec^–1, und nimmt nach den höheren Schichten zu ab. Das Restglied der Energiegleichung zeigt eine Produktion kinetischer Energie vor allem für die Schicht 500/300 mb im Winter an. Das erscheint verträglich mit den Ergebnissen anderer Autoren. Wegen der in den Berechnungsverfahren liegenden Unsicherheiten kommt den Absolutwerten nur begrenzte Gültigkeit zu.

     

Zu den beziehungen für den fluktuativen und mittleren Wassertransport in der Atmosphäre

Zusammenfassung Die Gleichungen für den mikro- und makroturbulenten Austausch und Transport von Wasser in gasförmiger, flüssiger und fester Form werden unter Benutzung abgewogener Augenblicks- und Mittelwerte des Geschwindigkeitsvektors dargestellt. Fragwürdigkeiten bei der Behandlung des bodennahen Wasserdampfaustausches nach dem Vorgang vonWilh. Schmidt und einige Probleme bei der Ermittlung von Verdunstung minus Niederschlag größerer Gebiete aus dem atmosphärischen Wassertransport werden erörtet.

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Summary The equations concerning the micro- and macroturbulent «austausch» and transport of water in its three phases are represented by using weighted vectors of instantaneous and average velocities. Usual defects in treating the eddy diffusion of water vapour next to the bottom by applying the theory ofWilhelm Schmidt are discussed as well as some problems in the estimation of evaporation minus precipitation of large areas from the transport of water in the atmosphere.

     

Die Höhen- und Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten in der Bodenschicht

Zusammenfassung Es werden tägliche Gänge des Austauschkoeffizienten an zwei Stationen, Leafield (England) und Ismaila (Aegypten), die jeweils einen bestimmten Klimatyp repräsentieren, mit und ohne Berücksichtigung des Turbulenzcharakters berechnet. Die Berücksichtigung des Turbulenzcharakters (in erster Näherung in Abhängigkeit von Strahlung und Wind) führt zur charakteristischen Auswahl, z. B. zum Konvektionstyp, Stratustyp, die Nichtberücksichtigung zur klimatologischen Auswahl. Beide Auswahlen werden miteinander verglichen und Kriterien über ihre Anwendung festgelegt. Zusätzlich werden die jährliche Variation betrachtet und die Gänge in empirisch- analytische Funktionen zerlegt. Als Grundlage zur Berechnung dienen die Temperatur- bzw. Temperaturgradientregistrierungen vonN. K. Johnson undG. S. P. Heywood (⁷) über 5 Jahre in 5 Niveaus (1.2, 2.4, 30.4, 57.4, 87.7 m, Leafield) und die vonW. D. Flower (⁸) über ein Jahr in 4 Niveaus (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila). Es wird gezeigt, dass der lineare Höhenansatz für den Austauschkoeffizienten, der für eine adiabatische Atmosphäre gilt, nicht auf eine wirkliche Atmosphäre angewandt werden darf; als ein günstiger Ansatz wurde im Höhenintervall von 10–100 m dasGauss'sche Fehlerintegral gefunden, der durch die Berechnung der Austauschkoeffizienten in zwei Messtufen für Leafield geprüft werden kann; die bisherigen Berechnungen beschränkten sich auf eine Meßstufe und ergaben keine Möglichkeit, den Ansatz zu prüfen. Dieser Höhenansatz ergibt einen stetigen Uebergang von der Boden- zur Oberschicht, oder anders ausgedrückt, von der Schicht mit höhenabhängigem Austausch zu der mit höhenkonstantem, so erhält man die vonC. G. Rossby (⁹) eingeführte Restturbulenz (residual turbulence). Es werden tägliche Gange des Austauschkoeffizienten im einzelnen diskutiert; besonders der Spezialfall der klaren Junitage von Leafield (Konvektionstyp der gemässigten Breiten), für den eine Modellvorstellung entworfen wird, bei der die Wechselwirkung von Strahlung, Schichtung, Temperatur und Austausch gleichzeitig betrachtet wird.Ausgehend von der zweiten Diffusionsgleichung des atmosphärischen Austauschs wird gezeigt, dass sowohl für den Austausch als auch für das Integral der Diffusionsgleichung die Trennung der Variablen möglich ist mit der Einschränkung, dass bei Tagen bzw. Auswahlen von Tagen mit ausgesprochenem täglichen Gang für Tag und Nacht verschiedene höhenfunktionen erforderlich sind. Die beiden separaten (gewöhnlichen) Differentialgleichungen, die nach der Trennung der Variablen erhalten wurden, werden vorerst getrennt integriert und die Konstanten jeweils voneinander unabhängig berechnet; damit erhält man einerseits die Möglichkeit, die durch Integration der Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten erhaltene neue Zeitfunktion mit der der gegebenen potentiellen Temperatur zu vergleichen, andererseits den Höhenansatz ein zweitesmal zu prüfen. Die numerische Prüfung der Zeitabhängigkeit wurde für die Auswahl «Alle Junitage Leafield», die der Höhenabhängigkcit für die Auswahl «Bedeckte Dezembertage Leafield» durchgeführt. Abschliessend werden die beiden Gleichungen zusammen betrachtet, die Integration vorgenommen, eine numerische Auswertung jedoch nicht ausgeführt.

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Summary The daily variation of the «Austauschkoeffizient», i. e. eddydiffusivity, has been computed for two stations, Leafield (England) and Ismaila (Egypt), representing each other a special type of climate. On the side one attention has been given to the character of turbulence as mainly influenced by insolation and wind leading to a characteristic selection, for instance a «convection-type»; on the other side normal monthly values have led to a climatologic selection. Both selections have been compared and criterions for their use determined. Additionally the daily variations have been analysed in known functions, their annual variations regarded.The foundations for this analysis were the registrations of temperature or temperature-gradient ofN. K. Johnson andG. S. P. Heywood for 5 years at 5 levels (1.2, 12.4, 30.5, 57.4, 87.7 m, Leafield) andW. D. Flower for 1 year at 4 levels (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila).A main result is that the linear function with height of the «Austauschkoeffizient», confirmed for an adiabatic atmosphere, cannot be applied to a real atmosphere; the error-function integral has been found a good approximation in the interval between 10 and 100 m, which can be tested by computing the daily variation of the «Austausch-koeffizient» at two levels; previous results were limited to a single level without this possibility of testing. This variation with height gives a steady transition from the layer with variable «Austauschkoeffizient» to the one with constant «Austauschkoeffizient» thus getting the residual turbulence ofC. G. Rossby. Special types of the daily variation of the «Austauschkoeffizient» have been discussed, especcially the convectiontype of middle latitudes (Leafield, clair days), for which a model has been given, regarding the mutual effects of insolation, gradient, temperature and «Austausch».Basing on the second partial differential equation of atmospheric diffusivity it has been shown that both for the «Austauschkoeffizient» and the integral of this equation the separation of the two variables (t=time,z=altitude) is possible with the limitation that for days respectively selections of days with great daily variation different functions with height for day and night are necessary. This resulted in getting two ordinary differential equations, which at first have been integrated separately, and so determined their constants. Now it was possible to compare the daily variation of the integral with that of the given potential-temperature, additionally to prove the function with height for a second time. A numerical proof for the daily variation has been made for the selection «all days of june, Leafield», for the function with height for the selection of «covered days of december, Leafield». Finally both differential equations have been considered together, a numerical example has not been given for special reasons.

     

Zur Berechnung der latenten und fürhlbaren Wärmeströme von der Meeresoberfläche an die Luft

Zusammenfassung Ausgehend von der Temperaturänderung eines Einheitsvolumens einer inkompressiblen Strömung werden die Gleichungen für den Transport von Bewegungsgröße und von fühlbarer und latenter Wärme bestimmt. Mit der Annahme, daß die Temperaturschichtung in den untersten 10 cm vernachlässigbar ist, kann man aus den vorhandenen Messungen der Schubspannung bei adiabatischer Schichtung die Schubspannung bei nichtadiabatischer Schichtung berechnen, wenn man voraussetzt, daß die Windgeschwindigkeit einem Potenzgesetz der Höhe gehorcht und die Schubspannung höhenkonstant ist. Aus diesen Schubspannungswerten kann man den turbulenten Diffusionskoeffizienten für den Transport von Bewegungsgröße bestimmen. Nimmt man weiter an, daß sich die turbulenten Diffusionskoeffizienten für die drei Transporte nicht unterscheiden und daß auch die Temperatur und Feuchte einem Potenzgesetz der Höhe gehorchen, dann kann man aus den Temperatur-und Feuchtemessungen in zwei Höhen und einer Windgeschwindigkeitsmessung den fühlbaren und latenten Wärmestrom berechnen. Ein Vergleich mit denJacobs'schen Formeln für die Verdunstung und den Transport von fühlbarer Wärme zeigt, daß die Ergebnisse nur für mittlere Windgeschwindigkeiten gut übereinstimmen. Für höhere Windstärken liefern dieJacobs'schen Formeln viel zu kleine Werte.

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Summary From the change of potential temperature of unit volume of an incompressible fluid, the transport equation for sensible and latent heat and for momentum have been determined. Neglecting the influence of temperature stratification on the lowest 10 cm and assuming the wind speed to follow a power law of height and the shearing stress to be independent of height, it is possible to determine the shearing stress for nonadiabatic conditions from the measurements of the shearing stress for adiabatic stratification. From the shearing stress one may determine the eddy diffusivityK(z). Assuming the three coefficients for turbulent diffusion to be identical and the temperature and humidity to follow a power law of height, one can determine the latent and sensible heat transfer from temperature and humidity measurements at two heights and one wind speed measurement. Comparison withJacobs's formulas for the evaporation and sensible heat transfer shows that the results agree only for medium wind speed. For larger wind velocitiesJacobs's formulas yield much too low values.

     

Untersuchungen über den Wärmeumsatz an der Meeresoberfläche und die Meeresströmungen im Indischen Ozean

Zusammenfassung Der Küstenverlauf des Indischen Ozeans legt den Gedanken nahe, daß dieser Ozean in den Gebieten nördlich des 35. Parallelkreises südlicher Breite gegen die anderen Ozeane fast abgeschlossen ist. Denn die Durchlässe zwischen den Sunda Inseln, Neu Guinea und Australien sind vergleichsweise schmal gegenüber der Gesamtlänge der östlichen Küsten dieses Ozeans. Das Integral des Wärmeumsatzes, genommen über solch ein abgeschlossenes Meeresgebiet, müßte über das ganze Jahr Null sein, weil die Temperatur des Ozeans über längere Zeiten ungeändert bleibt. Untersuchungen, die in dieser Richtung im Jahre 1951 ausgeführt wurden, zeigten, daß diese Bedingung nicht erfüllt war. Der Ozean verlor Wärme.Die Beobachtungen in dem neuen Australischen Strahlungsnetz ließen erkennen, daß diese früheren Berechnungen eineÅngströmsche Formel für die Globalstrahlung benutzten, die zu kleine Werte gab. Die Berechnungen von Karten des Wärmeumsatzes mit einer korrigierten Formel zeigten Gleichheit von Wärmegewinn und Verlust für den ganzen Indischen Ozean. Aber es bestehen große Differenzen in den jährlichen Mitteln des Wärmeumsatzes in den verschiedenen Teilen dieses Ozeans. Besonders in seinem Mittelteil besteht ein großes Gebiet mit Wärmeverlust östlich von Madagaskar, während der Ozean im Norden und Süden von diesem Verlustgebiet Wärme aufnimmt. Der Wärmetransport zu dem Verlustgebiet des Wärmeumsatzes im Mittelteil des Ozeans ist nur möglich durch die Meereströmungen und zwar sowohlin der Oberfläche als auchunter derselben.In einem kurzen Abschnitt wurde der jährliche Gang des mittleren Wärmeumsatzes und der mittleren Oberflächentemperatur, genommen über den ganzen Indischen Ozean, behandelt. Es wurde eine Phasendifferenz zwischen beiden Elementen von zwei Monaten festgestellt und eine mittlere Stärke der vom Wärmeumsatz beeinflußten Oberflächenschicht von 123 m.Zur Untersuchung der Rolle der Meeresströmungen mit Bezug auf den Wärmetransport wurden zehn Bahnen von Körpern gezeichnet, die als mit den Meeresströmungen driftend angenommen wurden. Es wurde dann die Annahme gemacht, daß diese Driftwege die Bahnen der an der Oberfläche bewegten Wassermassen selbst darstellen. Der Wärmeumsatz und die Oberflächentemperaturen zeigen in den nördlichen und südlichen Teilen des Ozeans einen kleinen Wärmegewinn, aber für die Wege durch das Wärmeverlustgebiet eine beträchtliche Wärmeabgabe.Daraus mußte geschlossen werden, daß die ursprüngliche Annahme, der Indische Ozean bilde ein in sich abgeschlossenes System des Wärmeumsatzes, aufgegeben werden muß. In dem ganzen nördlichen Sommer wird der Ozean von einem Meeresstrom durchflossen, der durch die Öffnungen an seinen Ostküsten in der Äquatorialzone kommt, nach Westen fließt und in den Agulhas-Strom entlang Südafrika einmündet.Betrachtet man den Beitrag der Zirkulationen unter der Oberfläche zu dem Ausgleich zwischen den Gebieten positiven und negativen Wärmeumsatzes, so muß die Tatsache betont werden, daß in den Tiefen von 200 und 400 m unter den Gebieten des stärksten Wärmeverlustes an der Oberfläche sowohl im Indischen als auch im Stillen Ozean Gebiete von relativen Höchsttemperaturen liegen.

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Summary The shape of the coasts of the Indian Ocean suggests that this ocean is, in its area north of 35° S almost separated from the other oceans, because the openings between the Sunda Islands, New Guinea, and Australia are comparatively narrow with reference to the total length of the eastern coasts of this ocean. The integral of the heat exchange on the surface of the ocean extended over such a closed ocean region should be zero for the whole year, because the temperature of the ocean is unchanged for long periods. Investigations carried out in this direction in 1951 showed that this condition was not satisfied: The ocean displays a loss in heat.The observations of the new Australian radiation network showed, used for the relevant calculations, thatÅngströms formula of global radiation gave too small values. The new calculations of charts of the heat exchange with a corrected formula showed equality of heat gain and loss for the whole Indian Ocean. But large differences in the yearly means of heat balance exist in different parts of this ocean. In particular, a large region of heat loss is present in the central part of the ocean east of Madagascar, while the ocean in the North and the South of this region gains heat. The transport of heat to the region of heat loss in the central part of the Indian Ocean is only possible by ocean currents, both, on the surface und under the surface.In a section of this paper the annual variation of the mean heat exchange and the mean surface temperature is treated for the whole Indian Ocean. A phase difference of two months between both elements and a mean thickness of 123 m for the surface layer influenced by the heat exchange were found.For investigations on the rôle of ocean currents with regard to the transport of heat ten trajectories of masses drifting with the currents were drawn on a chart of the Indian Ocean, assuming that these trajectories represent also the paths of water masses themselves. The heat exchanges and the temperatures along these paths show for the paths in the northern and southern parts of the ocean a small gain of heat but, for the ways through the above mentioned region of heat loss a considerable loss of heat.Therefore, it can be concluded that the previous assumption of the Indian Ocean, being a system with an own heat balance, must be abandoned. In the whole northern summer the ocean is penetrated by a current of water coming through the openings in the equatorial zone, flowing towards West and flowing into the Agulhas current along South Africa.Considering the contribution of the circulations under surface to the compensation between the regions of positive and negative heat exchange, it must be emphasised that regions of maximum temperatures lie under the regions of the largest heat loss in depths of 200 and 400 m in both, the Indian and the Pacific Oceans.

     

The influence of pressure and temperature on the counting of condensation nuclei

Summary When dealing with the influence of pressure on the counting of condensation nuclei we have to distinguish between the influence of expansion ratio applied in the counting instrument and a phenomenon calledSchlarb effect according to which the counts of nuclei made at a reduced pressure are considerably lower than the expected concentration computed from the pressure ratio.Our investigation of the influence of overpressure (super-saturation) on the counting of nuclei by means of an Aitken type absolute counter with stereo-photomicrographic recording showed that the percentage number of droplets in the first shower decreases and in the subsequent showers increases when the overpressure decreases from 160 to 80 mm Hg. Furthermore, a reduction of overpressure from 160 to 80 mm corresponding to a reduction of pressure expansion ratio from 1.21 to 1.11 (or super-saturation from 345 to 195%), reduces the total counts on the average by 24%, in good agreement with findings byFoitzik in 1950 who used a large Scholz counter for his experiments.Regarding theSchlarb effect we found that the anomalies in measuring concentrations of condensation nuclei are considerable when the conditions are very different from those under which the calibration of a photo-electric counter was established. The percentage reduction of the expected concentration increases with decreasing pressure; it increases, in the average of all cases, from 30 to 58% when the pressure decreases from 600 to 200 mm Hg. At all pressures the reduction with small nuclei is somewhat bigger than with large nuclei, and with decreasing pressure the difference of the effect for small and large nuclei increases.Experiments with a big container of 283 litres in which the total loss due to diffusion and sedimentation during the experiments never exceeded 1% and no losses by fog formation during evacuation can occur, showed that the reduction produced by theSchlarb effect increases with increasing concentration when the pressure is lowered to half. The average percentage reduction of the expected concentration at 380 mm Hg was for concentrations of 70 to 410 nuclei/cm³ 20% and for concentrations of 18900 to 4400 nuclei/cm³ 52%.Our experiments proved also that at the lower pressure the nuclei not counted are present, but for some reason do not act as nuclei for condensation. The loss of 7% found may be attributed to unavoidable waste during evacuating the big container and subsequent filling it with filtered air.Of the two possible ways of eliminating theSchlarb pressure effect, only the one increasing the pressure with filtered air to a standard pressure of a large sample, quickly drawn into a big container, can be recommended. The other method, increasing the pressure in the fog-tube of a photo-electric counter which contains the nuclei sampled at lower pressure, must be rejected because the number of nuclei recovered after restoration of the initial pressure depends very much on the speed with which the lower pressure is raised to the initial pressure. The very different concentrations obtained are due to a different distribution of nucleus concentration and fog-density along the lightpath after expansion, which is caused by the different speed of the filtered air rushing-in and is difficult to control or standardize.

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Zusammenfassung Bei der Untersuchung des Einflusses des Druckes auf die Zählung der Kondensations-Kerne haben wir zwei Fälle zu unterscheiden: den Einfluss des Expansionsverhältnisses im Kernzähler und ein Phänomen,Schlarb-Effekt, demzufolge die Zahl der Kerne, welche bei reduziertem Druck gefunden wird, beträchtlich kleiner ist, als man entsprechend dem Verhältnis der Drucke erwarten würde.Unsere Untersuchung des Einflusses des Überdruckes (der Übersättigung) auf die Zählung der Kerne mittels eines absoluten Kernzählers (vom Aitken Typus) mit mikrophotographischer Registrierung zeigte, dass die perzentuelle Zahl der Tröpfchen im ersten Schauer abnimmt und in den darauffolgenden Schauern zunimmt, wenn der Überdruck von 160 auf 80 mm Hg abnimmt. Eine Verminderung des Überdruckes von 160 auf 80 mm, welche einer Reduktion des Expansions-Druckverhältnisses von 1.21 auf 1.11 (oder der Übersättigung von 345 auf 195%) entspricht, setzt die Zahl der gemessenen Kerne im Mittel um 24% herab. Dies ist in guter Übereinstimmung mit den Befunden vonFoitzik im Jahre 1950, der für seine Experimente einen grossen Scholz Kernzähler verwendete.Bezüglich desSchlarb-Effekts fanden wir, dass die Abweichungen der gemessenen Konzentrationen von Kondensationskernen beträchtlich sind, wenn die Bedingungen, unter denen die Messungen angestellt werden, sehr verschieden sind von denen, unter welchen die Eichung des photo-elektrischen Kernzählers ausgeführt wurde. Die perzentuelle Herabsetzung der erwarteten Konzentration wächst mit abnehmendem Druck; sie wächst im Mittel aller Fälle von 30 auf 58%, wenn der Druck von 600 auf 200 mm Hg abnimmt. Bei allen Drucken ist die Verminderung etwas grösser bei kleinen Kernen als bei grossen, und mit abnehmendem Druck wächst die Differenz des Effekts für kleine und grosse Kerne.Wir haben ferner Experimente mit einem grossen Gefäss von 283 Litern Inhalt ausgeführt, in welchem die durch Diffusion und Sedimentation verursachten Gesamtverluste während unserer Experimente niemals 1% überstiegen haben und keine Verluste durch Nebelbildung während des Auspumpens vorgekommen sind. Die Resultate dieser Experimente zeigen, dass die durch denSchlarb-Effekt erzeugte Reduktion mit zunehmender Konzentration zunimmt, wenn der Druck auf die Hälfte gesenkt wird. Die mittlere perzentuelle Reduktion der erwarteten Konzentration betrug bei 380 mm Hg 20% für Konzentrationen zwischen 70 und 410 Kernen pro cm³, und 52% für solche von 18900 bis 44000 Kernen.Unsere Experimente haben bewiesen, dass bei niedrigerem Druck die nicht gezählten Kerne vorhanden sind, aber aus irgendwelchen Gründen nicht als Zentren der Kondensation wirken. Der gefundene Verlust von 7% kann wohl dem unvermeidlichen Schwund während der Auspumpens des grossen Gefässes und der nachträglichen Füllung mit filtrierter Luft zugeschrieben werden.Es gibt zwei Wege, den Druckeffekt nachSchlarb zu beseitigen: Der erste, der allein empfohlen werden kann, bringt den Druck einer grossen, rasch in ein Gefäss von beträchtlicher Grösse gesaugten Probe mittels filtrierter Luft auf Normaldruck. Der zweite, bei dem der Druck im Nebelrohr eines photo-elektrischen Kernzählers, welcher die bei niedrigerem Druck gesammelte Probe enthält, auf Normaldruck gebracht wird, muss abgelehnt werden, da die Zahl der Kerne, welche nach Wiederherstellung des Ausgangsdruckes gefunden werde, sehr von der Geschwindigkeit abhängt, mit der der niedrigere Druck auf den ursprünglichen gebracht wird. Die sehr verschiedenen Konzentrationen, welche erhalten werden, sind durch die verschiedene Verteilung der Kernkonzentration und daher der Nebeldichte entlang des Lichtstrahles nach der Expansion bedingt; diese komplizierte Verteilung der Nebeldichte ist durch die verschiedene Geschwindigkeit, mit der die filtrierte Luft ins Nebelrohr strömt, verursacht, welche sich schwer steuern oder standardisieren lässt.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract No. AF 61 (052) - 26 and Supplemental Agreement Nos. 1 & 2, through the European Office, ARDC in Brussels.     

Untersuchungen über atmosphärische Spurenstoffe und ihre Bedeutung für die Chemie der Niederschläge

Zusammenfassung Nach einer kurzen Einführung über die Methoden der chemischen Analyse atmosphärischer Spurenstoffe und einer Übersicht über die natürlichen Quellen der verschiedenen Spurengase wird über Meßergebnisse an verschiedenen kontinentalen Meßplätzen berichtet. Die Ergebnisse werden denjenigen vonJunge an maritimen Orten gegenübergestellt. Insbesondere wurden die in 3000 m Höhe auf der Zugspitze ermittelten Daten in Abhängigkeit von der vertikalen Temperaturschichtung ausgewertet. In einem zweiten Abschnitt wird die Beziehung zwischen atmosphärischen Spurenstoffen und der Chemie der Niederschläge behandelt. Dabei wird die Bedeutung der Spurengase für den Gehalt des Regenwassers an verschiedenen chemischen Komponenten herausgestellt. Abschliessend werden die Auswertungen über den Zusammenhang zwischen der Konzentration natürlicher Spurenstoffe im Regen und der Niederschlagshöhe besprochen.

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Summary After a short introduction on the methods of chemical analysis of atmospheric trace substances and a survey on the natural sources of the different atmospheric trace gases, new results of measurements carried out at different continental locations are communicated. The results are compared with those gained byJunge at maritime stations. In particular the data gained on the summit of Zugspitze at 3000 m altitude, were evaluated with respect to the vertical temperature gradient of the atmosphere. In a second chapter the relation between atmospheric trace substances and the chemistry of precipitation is discussed. In this connection the importance of gas-traces for the concentration of chemical matter in rainwater is stressed. Finally the relationship between the concentration of trace-substances in rain and the amount of precipitation of individual rainfalls is presented.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate, Air Force Cambridge Research Center, under contract AF 61 (052)-249 through the European Office, ARDC.-Erweiterte Fassung eines Vortrags, gehalten auf der XII. Generalversammlung der IUGG in Helsinki 1960.     

A photo-electric nucleus counter with size discrimination

Summary A variation of theNolan-Pollak photo-electric nucleus counter for size discrimination is described. Instead of applying an over-pressure, the sample in fog-tube of the new instrument starts at atmospheric pressure and expands into two evacuated containers. The expansion into the first container is as rapid as possible and this determines the maximum supersaturation. The expansion into the second is slow enough to permit the growth of water drops to limit the supersaturation below the initial value, and yet fast enough so that the expansion is essentially adiabatic. The calibration is essentially the same as long as the sum of the two volumes is constant, and only those particles smaller than the size determined by the initial supersaturation contribute to the reading.

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Zusammenfassung Es wird eine Modifikation des photoelektrischen Kernzählers vonNolan undPollak zur Unterscheidung der Kerngrösse beschrieben. Anstatt einen Ueberdruck in der Nebelkammer zu erzeugen, wird die Luftprobe von ihrem ursprünglichen Luftdruck in zwei evakuierte Behälter expandiert. Die Expansion in den ersten Behälter wird so schnell als möglich durchgeführt; diese bestimmt das Maximum der Uebersättigung. Die Expansion in den zweiten Behälter wird so langsam vorgenommen, dass das Wachsen der Wassertröpfchen ermöglicht und die Uebersättigung unter dem Anfangswert begrenzt wird, doch rasch genug, dass die Expansion im wesentlichen adiabatisch erfolgt. Die Kalibrierung ist im wesentlichen die gleiche, so lange die Summe der zwei Volumina konstant ist, und nur jene Teilchen tragen zur Messung bei, deren Grösse kleiner ist als jene, welche durch die anfängliche Uebersättigung bestimmt ist.

     

Untersuchungen über die Schneedeckenver-Hältnisse im Hochgebirge nach Beobachtungen auf der Grossglockner-Hochalpenstrasse (Vorläufige mitteilung)

Zusammenfassung Es wird über eine vorläufige Bearbeitung zehnjähriger Beobachtungen der Schneehöhen auf der Grossglockner-Hochalpenstrasse berichtet, die durch die Häufung von Beobachtungsstellen vor allem einen Einblick in die Veränderlichkeit der Mächtigkeit der Schneedecke auf kleinem Raum im Hochgebirge gewähren. Die Messtellen lagen in Entfernungen von 100m und weniger. Aus je sechs Messungen in 120m breiten Profilen quer zur Strasse berechnete Mittelwerte erlauben, repräsentative durchschnittliche Jahresgänge der Mächtigkeit der Schneedecke für verschiedene Höhen und orographische Lagen abzuleiten. Es lassen sich zwei Typen der Jahresgänge unterscheiden, die durch den Grad der Exposition des Messgebietes bestimmt werden. Die grossen Unterschiede der mittleren Schneehöhen an jeder der sechs Messtellen der einzelnen Profile, die mehrere Meter übersteigen können, und die ähnlich grossen Unterschiede in der Verteilung der Schneehöhen auf die einzelnen Messtellen der Profile in den verschiedenen Jahren lassen erkennen, wie wenig repräsentativ für ein weiteres Gebiet im allgemeinen eine einzelne Schneehöhenmesstelle im unebenen Gelände des Hochgebirges ist. Zur Gewinnung repräsentativer Werte der Schneehöhen ist im Hochgebirge die Bildung von Gebietsmittel aus mehreren über einen kleinen Raum verteilten Messtellen zweckmässig. Ein Rückschluss auf die Niederschlagsmengen aus den Schneehöhen einer Messtelle ist im allgemeinen im Hochgebirge nicht gerechtfertigt. Die grosse Veränderlichkeit der Schneehöhe im Hochgebirge wird auch aus durchschnittlichen Schneeprofilen entlang der Hochalpenstrasse und aus den Unterschieden der durchschnittlichen Schneehöhen zwischen Strassenmitte und Strassenrand ersichtlich. Die Ergebnisse der gehäuften Schneehöhenmessungen auf der Grossglocknerstrasse erscheinen für die Beurteilung der Nährgebiete der Gletscher und für die Abschätzung des Wasserwertes der winterlichen Schneedecke des Hochgebirges für die Zwecke der Wasserwirtschaft von grosser Bedeutung.

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Summary The articledeals with a preliminary evaluation of observations of snow depth at the Grossglockner highway during a period of ten years. The numerous observations show clearly the variation of the depth of a snow cover in between a small area in high mountains. The stations were located 100 meters and less apart from each other. 800 observation stations have been established extending 46 km along the highway. Observations were made once a week. Mean values obtained from 6 measurements in a 120 m broad profile rectangular to the road give a representative annual average of snow depth for different elevation and different orographic areas. Two types of annual variations can be distinguished according to the exposure of the considered area. The great variation of the mean snow depth at each of the six stations of one profile—there are variations of several meters-and variations of the same order of magnitude for stations of the same profile for different years show that the observations of a single station in high mountains are by no means representative. Therefore the evaluation of mean values over a certain small area must be recommended in order to obtain accurate results. In general a derivation of the amount of precipitation from the snow depth for a single station cannot be justified. The variation of snow depth can also be recognized from the average snow profile along the highway and from the difference of this quantity between the center and the border of the road. The results of frequent measurements of snow depth at the Grossglockner highway can be also used with success for considerations on the economy of glaciers and for an estimation of the water contents of a snow cover in winter which may be of particular interest for hydrology.

     

Die allgemeine theorie des erdinduktors

Zusammenfassung Bei Verwendung von Saitengalvanometern für Inklinationsmessungen mit dem Erdinduktor sind Schwingungen zu beobachten, die bei den viel stärker gedämpften Spiegelgalvanometern nicht auftreten. Die Erklärung dieser Zusammenhänge ist mit den bekannten einfachen Induktionsformeln nicht möglich, weil sie nur Angaben über die Mittelwerte der EMK geben. Ueber das Spatprodukt von drei Vektoren: Totalfeldstärke, Drehachse und Vektor in der Windungsebene, lässt sich die allgemeinste Formel für die induzierte EMK bei beliebiger Achsenstellung berechnen. Kleine Winkelabweichungen aus der Nullage zeigen gemäss Formel Abhängigkeit der Verstellempfindlichkeiten von der Grösse der Inklination. Die Kommutierung wird einer genauen Betrachtung unterzogen; die Amplituden der Schwingungen mit Hilfe derFourier-Analyse berechnet. Der Induktionsstrom wird nach der bekannten Differentialgleichung bestimmt. Eine Möglichkeit der Messung vonH aderZ unter Verwendung von zwei Erdinduktoren wird am Schluss betrachtet.In dem zweiten Teil werden die Korrekturen, welche auf die Spulenkonstante anzuwenden sind, bestimmt. Die Grösse der Windungsflächen hängt von der Drahtstärke und der Konstruktionsart des Induktors ab (Einfach- oder Doppelspule). Der Einfluss des Rahmes auf die Spule wird einer genauen Betrachtung unterzogen. MittelsFourier-Analyse kann die Grössenordnung der Fehler von schlechtjustierten Kommutatoren bestimmt werden. Eine Uebersicht alter und neuer Indikationsmethoden bei Inklinationsmessungen beschliesst den Text.

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Summary 1. In using fibre-galvanometers for the measurement of Inclination with the earthinductor oscillations can be observed that do not appear at the use of mirrorgalvanometers, more muted. These relations can not be explained very well with the help of the known simple formulas, as the latter state only the means of EMF. Through the triple-product of the three vectors, i.e. total magnetic force, rotation-axis, vector in the plane of the coil, the general formula can be figured for the induced EMF at any possible positions of the axis. Small deviations from the nullposition show — according to the formula — some dependance of the sensibilities in changing the position of axis from the degree of Inclination. The commutation is taken into very careful consideration, the amplitudes of oscillations are calculated byFourier-Analysis. The current of the induction is computed according to the well known differential-equation. The possibility to fixH orZ in using two earthinductors will be described at the end of the first chapter.

     

On the determination of the diffusion coefficient of condensation nuclei using the static and dynamic methods

Summary It was intended to carry out a detailed comparison between the values of the diffusion coefficient of condensation nuclei obtained by the static method and the corresponding values deduced from measurements by the dynamic method.In order to increase the accuracy of the diffusion coefficient as determined by the static method, using as decay vessel the fog tube of a photo-electric counter, it was necessary to develop a new version with an air column diameter smaller than that previously employed. Calibration curves for counters with fog tubes of 1.1, 1.9 and 2.5 cm diameter together with that for the standard of 3.85 cm are given.Fürth's theory of the static method was experimentally verified and shown to be consistent in itself.With regard to the dynamic method, the effect of varying the air-flow on the results obtained with the diffusion box was investigated and a marked influence on the value of the diffusion coefficient usingGormley's formula found. A regular and systematic increase of the diffusion coefficient with increase of air-flow, apparently overlooked up to now, was discovered. Within the range of 1 to 4 litres/min air-flow a change by 1 litre/min alters the diffusion coefficient by about 12%. Since for technical reasons during one experiment, adjustment of the air-flow by two litres/min were not uncommon hitherto, the diffusion coefficient determined in this way may be wrong by 25 % of its value for this reason alone. The influence of humidity on the diffusion coefficient determined with the diffusion box was also studied. It was found that the reduction of the diffusion coefficient due to increase in relative humidity from 53 % to 84 % amounts in the average and over a very wide range of diffusion coefficients to about 10 %.The comparison of the diffusion coefficients determined by the static and dynamic methods gave the following results: The diffusion coefficient of large hot nichrome wire nuclei (D 10 · 10^–6 cm²/sec) determined by the static method is approximately one third of that obtained when the dynamic method with an air-flow of 1 litre/min is used. With decreasing size of nuclei the diffusion coefficients measured by the two methods approach each other.It is suggested that the observed discrepancies are due to a thin boundary layer which at the start of the diffusion process is almost free of nuclei. The theory of the static method is accordingly modified and a new formula for the calculation ofD is derived which leads to agreement between the static and the dynamic determinations ofD when it is assumed that the boundary layer has a thickness of about 1.5 mm.

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Zusammenfassung Es war beabsichtigt, eine detailierte Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten von Kondensationskernen durchzuführen.Um die Genauigkeit der mit der statischen Methode ermittelten Diffusionskoeffizienten, wenn das Nebelrohr des photoelektrischen Kernzählers als Kernspeicher benützt wird, zu erhöhen, war es notwendig ein neues Modell mit einer zylindrischen Nebelkammer von kleinerem Durchmesser, als bisher verwendet, zu entwickeln. Es werden Eichkurven für Zähler mit Nebelrohren von 1.1, 1.9 und 2.5 cm Durchmesser zusammen mit der Eichkurve für den Standard-Kernzähler von 3.85 cm Durchmesser gegeben.Fürth's Theorie der statischen Methode wurde experimentell verifiziert und als in sich selbst verträglich bewiesen.Es wurde ferner der Effekt der änderung des Luftstromes durch den Diffusions-apparat auf die mit der dynamischen Methode bestimmten Diffusionskoeffizienten untersucht, und ein bemerkenswerter Einfluss der Luftstromgeschwindigkeit auf die Grösse des Diffusionskoeffizienten entdeckt, wennGormley's Formel der Auswertung zu Grunde gelegt wird. Ein regelmässiges und systematisches Anwachsen des Diffusionskoeffizienten mit Zunahme der Luftströmung — offenbar bis jetzt übersehen — wurde festgestellt. Für Luftströmungen zwischen 1 und 4 Liter/Min bewirkt eine änderung der Luftströmung um 1 Liter/Min eine änderung des Diffusionskoeffizienten um etwa 12%. Da bisher aus technischen Gründen eine Regulierung des Luftstromes um 2 Liter/Min während eines und desselben Experiments nichts Ungewöhnliches war, so kann deshalb allein der so bestimmte Diffusionskoeffizient um 25 % seines Wertes unrichtig sein. — Auch der Einfluss der Feuchtigkeit auf den mit dem Diffusionsapparat ermittelten Diffusionskoeffizienten wurde geprüft. Es wurde festgestellt, dass die Reduktion des Diffusionskoeffizienten als Folge einer Erhöhung der relativen Feuchtigkeit von 53 auf 84 % im Durchschnitt und für Diffusionskoeffizienten bis zu 500. 10^–6 cm²/sec etwa 10 % beträgt.Die Vergleichung der mittels der statischen und dynamischen Methode gemessenen Diffusionskoeffizienten ergab das folgende Resultat: Der Diffusionskoeffizient grosser,. durch elektrisches Glühen eines Drahtes erzeugten Kondensationskerne (D 10. 10^–6 cm²/sec), wenn mit der statischen Methode bestimmt, ist ungefähr ein Drittel jenes mittels der dynamischen Methode gemessenen Wertes bei einem Luftstrom von 1 Liter/Min durch den Diffusionsapparat. Mit abnehmender Grösse der Kondensationskerne nähern sich die Werte der nach den beiden Methoden bestimmten Diffusionskoeffizienten.Es wird versucht, die beobachteten Unstimmigkeiten durch die Annahme einer dünnen Wandschicht zu erklären, die zu Beginn des Diffusionsprozesses beinahe frei. von Kernen ist. Die Theorie der statischen Methode wurde dementsprechend abgeändert und eine neue Formel für die Berechnung vonD abgeleitet, die zu einer Uebereinstimmung zwischen den statischen und dynamischen Bestimmungen vonD führt, wenn angenommen wird, dass die Wandschicht eine Dicke von ungefähr 1.5 mm hat.

     

Der wasserhaushalt des Mittelländischen Meeres und der Ostsee in vergleichender Betrachtung

Summary Recent research, and particularly that undertaken by the «Kieler Institut für Meereskunde», has suggested a re-examination of the water households of both the Mediterranean and the Baltic Seas. It is hoped that a comparative study of the two may contribute to a better understanding of the maritim-meteorological and oceanographic characteristics of either sea. The latest rain maps byW. Daume, F. Möller, andW. Brogmus show an average annual amount of rainfall of 345 mm in the Mediterranean, and 474 mm in the Baltic. In both cases these figures are roughly 15 per cent lower than what authors have so far assumed them to be. The figures for the fresh-water sypply from the land have also been revised in recent publications byDaume andBrogmus, the annual figures for the Mediterranean being 350 km³ (i. e. 129mm in hight), while the annual figure for the Baltic is 480 km³ (i. e. 1243 mm in hight). These figures have been used together with recent, but still largely hypothetical, figures for the difference between in- and outflow at the straits (Gibraltar, Bosphorus, the Belts, and the Sound), to calculate the evaporation from the basic water-household equation. The annual evaporation figure is 1450 mm for the Mediterranean, and only 473 mm for the Baltic. Again, these figures differ from former estimates, but they are confirmed by other considerations, and calculations of maritime meteorology. It is with these new figures in mind that the author finally goes into the question of the hydrographic and climatic effects of a damming-up of the above-mentioned straits.Soergel's fantastic «Atlantropa» project, already criticised bytroll, van Einerm andDaume, is briefly treated from the point of view of the water household and is found to be largely impracticable. It is pointed out that the systematic collection of further information on the meteorological and oceanographic conditions of the two seas is urgently needed for the sake of further reducing the margin of error in the above calculations.

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Zusammenfassung Auf Grund neuerer, besonders auch im Kieler Institut für Meereskunde durchgeführter Untersuchungen wird der Versuch gemacht, die Wasserhaushalte des Mittelländischen Meeres und der Ostsee einer Revision zu unterziehen und durch eine vergleichende Betrachtung zu einem vertieften Verständnis der maritim-meteorologischen und ozeanographischen Besonderheiten beider meere beizutragen. Aus neuen Regenkarten vonW. Daume, F. Möller undW. Brogmus ergibt sich die mittlere Niederschlagshöhe für das Mittelmeer zu 345 mm/Jahr und für die Ostsee zu 474 mm/Jahr, das sind in beiden Fällen um rd. 15% niedrigere Werte, als frühere Autoren vermuteten. Auch für die Süßwasserzufuhr vom Lande werden im Anschluss an die neuen Arbeiten vonDaume undBrogmus neue Zahlen geboten: für das Mittelmeer 350 km³/Jahr (=129 mm/Jahr Wasserhöhe), für die Ostsee hingegen 480 km³/Jahr (=1243 mm/Jahr Wasserhöhe). Unter Benutzung dieser Zahlen und neuerer z.T. zwar noch sehr hypothetischer Angaben über die Differenz von Ausstrom und Einstrom in den ozeanischen Verbindungsstraßen (Straße von Gibraltar, Bosporus, Belte und Sund) wird die Verdunstung aus der Grundgleichung des Wasserhaushaltes rechnerisch ermittelt und für das Mittelmeer zu 1450 mm/Jahr, für die Ostsee hingegen zu nur 473 mm/Jahr gefunden, Werte, die von früheren Schätzungen abweichen, aber auch durch andere maritim- meteorologische Ueberlegungen und Berechnungen gestützt werden können. Zum Schluss wird die Frage der hydrographischen und klimatischen Auswirkung der Abdämmung der genannten Meeresengen vom Standpunkte dieser neuen Wasserbilanzen kritisch geprüft. Das phantastische «Atlantropa»-ProjektSoergels wird im Anschluss an die kritischen Betrachtungen vonTroll, van Einerm undDaume vom Standpunkte des Wasserhaushalts kurz beleuchtet und seine Durchfürhung in grossen Teilen als unmöglich angesehen. Weitere systematische maritimmeteorologische und ozeanographische Beobachtungen werden für beide Nebenmeere als dringend erwünscht bezeichnet, um die in dem Bilanzen noch bestehenden Unsicherheiten weiter zu verringern.

     

Über den Seewind von Rom

Zusammenfassung Zahlreiche Höhenwind-Serienmessungen aus dem Jahre 1943 sowie die italienischen Terminpiloten in der Umgebung von Rom führen zu einem geschlossenen Bild über den räumlichen sowie tages- und jabreszeitlichen Ablauf der Seewindzirkulation. Bei schwachem oberen Sollwind arbeitet das System nach demHann'schen Schema. Dem oft sehr markanten Einbruch des eigentlichen Seewindes, der sich binnenwärts verzögert, geht am Vormittag nach Beendigung des nächtlichen Landwindes eine Uebergangsphase mit wechselnder, zeitweise schon auf Südwest einpendelnder Richtung voraus. Für die mittlere Richtung, die im Binnenland eine gute Konstanz aufweits, ergibt sich eine lagsame Drehung in der Höhe um 12–15° nach rechts. Das Maximum der Geschwindigkeit findet sich zwischen 100 und 200 m über Grund. Im Winter reicht die Brise bis 20, im Sommer bis über 60 km landein. An der Küste von Lido di Roma dreht der Wind infolge der Rechtsablenkung in den meisten Fällen von Südwest auf Nordwest und steigt erst am Nachmittag mit seiner Obergrenze auf 1200 bis 1500 m oder höher hinauf; dagegen gewinnt der Seewind im Binnenland in kurzer Zeit seine volle, aber nicht so große Höhe. Daher steigt der Seewindkörper am Vormittag von der Küste binnenwärts an, am Nachmittag ist er jedoch am Strand mächtiger, im Winter bleibt er hier flach.

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Summary In the year 1943, numerous series of wind-measurements of height were accomplished wich open precise information over the windconditions within and above the air-valve over the sea, its vertical thickness, upper surfaces, beginning and end, a. s. o. The sea-wind is working according to the principle of circulation ofHann and the theory ofDefant 1950. Italian pilot-Balloon ascents, particularly in Vigna di Valle and Lido di Roma, are statical working up to month-and annual-means of the direction and force. It results on the coast in the course of the day a strong, in the inland only a weak turn of the sea-breeze with the height in consequence of the earth-rotation to the right, as an impression up to over 60 in summer, in winter 20 km coastal distance. On the coast the sea-wind reaches its full strength with 1200 to 1500 m first in the afternoon, in the inland already in the fornoon, however it increases not so strong. The speed somewhat augments from the coast to the inland; the raising of the terrain involves an increase of the speed and a rise of the sea-breeze upperfront. For the wintry air-valve is restored a longitudinal section from Lido di Roma over Rom to Monterotondo (45 km).

     

A condensation nuclei counter with photographic recording

Summary A condensation nuclei counter based onAitken's principle is described and depicted. It permits simultaneous observations of the graticule by two persons or the observation of the graticule by one person and the synchroeous photographic recording of the droplets on 35 mm film strip or single plates. With one exposure, the droplets on 24 squares of the millimetre graticule can be recorded so that a repetition of the necessary operations required by other counters in order to obtain an average count becomes superfluous and the time taken for one experiment is reduced to three quarters of a minute. The limitation to five droplets per square mm recommended for all hitherto existing nuclei counters with eye observations is removed when the droplets and the graticule are photographed. By the use of a special sealing arrangement and by employment of vacuum taps which proved most satisfactory with the previous construction of a photo-electric nuclei counter, leakages are practically impossible. The glass windows of the receiver are interchangeable with plates of conducting glass which can be heated by the passage of an electric current. The construction ensures that the 1 cm distance above the graticule is always maintained, independent of the tightening of the sealing arrangement. The receiver is equipped with a stirrer operated from outside by a permanent magnet. Two easily detached pumps are provided; one for purifying the air in the receiver and for the dilatation, the other for sucking the sample of impure air into the receiver. The adiabatic cooling in the receiver can be produced e. g. by means of an expansion pump. The method of measuring is discussed. Examples of records are reproduced. Applications and the development of a fully automatic recording nuclei counter are indicated.

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Zusammenfassung Ein Kernzähler, derAitkens Prinzip benützt, wird beschrieben und abgebildet. Er gestattet die gleichzeitige Beobachtung des Zählglases durch zwei Personen oder die Beobachtung des Zählglases durch eine Person und die gleichzeitige photographische Registrierung der Tröpfchen auf Kino-Normalfilm (von 35 mm) oder Platten. Miteiner Aufnahme können die Tröpfchen auf 24 Quadraten des in Quadratmillimeter geteilten Zählglases festgehalten werden, so dass eine Wiederholung der erforderlichen Operationen, welche bei allen anderen Kernzählern vorgeschrieben sind, um Mittelwerte der Einselzählungen zu erhalten, überflüssig ist und die Dauereines vollständigen Experimentes auf dreiviertel Minuten reduziert wird. Die Beschränkung auf fünf Tröpfchen per Quadratmillimeter, welche für die meisten bisherigen Kernzähler bei Augenbeobachtungen empfohlen wird, wird aufgehoben, wenn die Tröpfchen und das Zählglas photographiert werden. Durch eine spezielle Dichtungseinrichtung und durch Verwendung von Vakuum-Hähnen, welche sich bei der Konstruktion eines photo-elektrischen Kernzählers so sehr bewährt haben, ist Undichtwerden des Rezipienten praktisch unmöglich. Die Spiegelglasfenster des Rezipienten können gegen solche aus leitendem Glas ausgetauscht werden, welche mittels eines durch sie geschickten elektrischen Stromes geheizt werden können. Die Konstruktion gewährleistet, dass der Abstand (1 cm) oberhalb des Zählglases stets erhalten bleibt, unabhängig vom Drucke, der auf die Dichtung ausgeübt wird. Der Rezipient ist mit einem Rührer ausgestattet, der von aussen durch einen permanenten Magneten betätigt wird. Es sind zwei Pumpen vorgesehen, die leicht abnomontiert werden können; die eine ist für die Reinigung der Luft im Rezipienten und für die Dilatation zur Herbeiführung des Tropfenfalles bestimmt, die andere dient zum Einsaugen der zu untersuchenden Luftprobe in den Rezipienten. Die adiabatische Abkühlung im Rezipienten kann z.B. mittels der Dilatationspumpe erzeugt werden. Die Messmethode wird beschrieben. Probe von photographischen Registrierungen der Tröpfchen auf dem Zählglase werden reproduziert. Einige Anwendungen und die Entwicklung eines voll-automatisch registrierenden Kernzählers wird angedeutet.

     

Der Dimmerföhn vom 18. Dezember 1945

Zusammenfassung Die Dimmerföhnlage vom 18. Dez. 1945 wird in ihrer Entwicklung eingehend beschrieben und im Zusammenhang mit einer früher veröffentlichten Föhntheorie betrachtet.

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Summary The heavy «Foehn» of the 18 th of December 1945 is described in detail and considered in connection with a theory about the «Foehn» formerly published. Based on this theorie the essential problems of the development of the «Foehn» can well be explained.

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UnterDimmerföhn verstehen wir eine Föhnlage, bei welcher bei extrem starken südlichen Höhenwinden ein Druckgefälle von meist über 12 mb zwischen der Alpensüd- und Nordseite besteht. Der Föhnsturm überweht dann die Quertäler, die sich dem Alpenkamm nordwärts anschliessen, erreicht den Erdboden erst im untern Teil der Täler und stürmt dann heftiger und weiter als gewöhnlich ins Mittelland hinein vor. Die Föhnmaner und das Niederschlagsgebiet reichen bis auf die Alpennordseite hinüber, nämlich bis über den fast windstillen Bereich, der vom Föhnsturm überweht wird.     

Die Farbe des Himmels

Zusammenfassung I.-Es werden die Grundlagen für eine Berechnung der Farbe des Himmels zusammengestellt. Die Lichtstreuung an Luftmolekülen ist nach Richtungs- und Wellenlängenabhängigkeit bekannt. Für das Aerosol, das aus Wassertröpfchen (Brechungszahlm=4/3) bestehend angenommen wird, ist die Abhängigkeit der Streuung vom Streuwinkel und von der Wellenlänge durch neuere Arbeiten bekannt; die Veränderung mit dem Brechungsindex der Tröpfchen kann für den Fall, dass diese aus stark verdünnten. Salzlösungen bestehen, abgeschätzt werden. Die Streufunktion für ein nicht homogenes sondern aus einem Spektrum verschiedener Tropfengrössen bestehendes Aerosol wird unter der Annahme abgeleitet, dass die vonJunge im Mittel gefundene Tropfenverteilung vorliegt. Damit ergibt sich die Abhängigkeit der Streufunktion von Wellenlänge und Dunstgehalt. Sei findet ihre Verwendung in der Formel für die primäre Streustrahlung eines Himmelspunktes.-II.-Es werden für 7 Wellenlängen im sichtbaren Spektrum die Intensität des primären Streulichtes der im Sonnen- und im Gegenvertikal in 90, 85, 60, 30 0° Zenithdistanz, sowie beiderseits der Sonne in 10° Abstand gelegenen Himmelspunkte bei 2 Sonnenhöhen und vier verschiedenen Trübungszuständen der Atmosphäre gerechnet. Durch Auswertung im Farbdreieck werden hieraus die farbtongleiche Wellenlänge, die Farbsättigung und die Leuchtdichte bestimmt und die Veränderung dieser charakteristischen Grössen im Sonnenvertikal mit dem Trübungszustand der Atmosphäre diskutiert.-III.-Die Einflüsse der zweifachen Streuung innerhalb der Atmosphäre, der Beleuchtung der Atmosphäre durch Reflexstrahlung des Bodens und der Vielfachstreuung werden bestimmt. Hierfür finden einmal die Methode der vertikalen Strahlungsströme (die die Abhängigkeit der sekundären Streuung von Azimuth nicht zu erkennen gestattet), zum zweiten die direkte Berechnung der Sekundärstreuung aus der Atmosphäre und vom Erdboden Verwendung. Letzteres, Verfahren ist wegen der notwendigen mehrfachen numerischen Integrationen sehr langwierig. Es gestattet jedoch allein klare Abschätzungen für den sonnennahen Himmelsteil. An drei berechneten Punkten wird gezeigt, dass die Wirkung der sekundären Streuung in Sonnennähe etwa 30%, an sonnenfernen Himmelspunkten etwa 50% des Himmelslichtes ausmacht, und dass sie für die korrekte Erfassung des Farbtones und der Farbstättigung wesentlich ist.

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Summary I) The basic principles of computing the colour of the sky are outlined. Scattering of light by air molecules and its dependence of direction and wavelength is well known. From recent papers the dependence of scattering by aerosol, supposed to consist of waterdroplets (refractive numberm=4/3), of the angle of dispersion and of the wavelenght is known. The variation with the refractive index of the droplets assumed to consist of highly diluted solutions of salt can be estimated. The scattering function of a non-homogeneous aerosol consisting of a spectrum of different radii of droplets has been deduced on the assumption that the droplets show an average distribution of size as found byJunge. So we obtain the scattering function depending on wavelenght and amount of dust. It is used when computing the primary radiation scattered from a point of the sky.-II) For 7 wavelenghts in the visible spectrum the intensities of primary light scattered from points of the sky situated on the vertical through the sun and its opposite at zenith distances of 90, 85, 60, 30, and 0°, further from points at 10° distance above and below the sun have been computed. All these calculations have been made for two different altitudes of the sun and for four different degrees of turbidity. Applying the «Farbdreieck» (= colorimetric diagram) the wavelength of equivalent colour, the colour saturation, and the brightness are obtained, further the variation of these characteristic figures of the sun's vertical with turbidity of the atmosphere are discussed.-III) The influences of secondary scattering within the atmosphere, of illumination of the atmosphere by radiation reflected from the ground, and of multiple scattering are determined. For this purpose the method of vertical radiation flux (from which the azimuth dependence of secondary scattering cannot be found), and further the direct computation of secondary scattering from the atmosphere and ground are used. Because of the multiple numerical integration this latter procedure is rather tedious. However, it only allows for accurate estimations for the region of the sky close to the sun. The effect of secondary scattering is shown for three points of the sky. In the vicinity of the sun it is about 30%, and at greater distances it rises to about 50% of the sky light. Thus this effect is of great importance for accurately considering the shade of colour and its saturation.

     

Ergebnisse Mehrjähriger Kontinuierlicher Registrierungen der Zahl der Atmosphärischen Kondensationskerne in St. Moritz

Zusammenfassung Die über vier Jahreszeiten sich erstreckenden mit demVerzárschen automatischen Kondensationkernzähler durchgeführten kontinuierlichen Registrierungen in St. Moritz, die im ganzen rund 22 Monate umfassen, werden under Berücksichtigung der besonderen Verhältnisse von St. Moritz bearbeitet. Hauptsächlich werden die Beziehungen der Kernzahlen mit den meteorologischen Elementen untersucht: Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Sonnenscheindauer, Sichtweite, rel. Feuchtigkeit und Niederschläge. Am Schlusse wird auf die Zusammenhänge zwischen weitentfernten Orten hingewiesen.unter Mitarbeit vonJ. Kunz, stud. phil. (Vorläufige Mitteilung)