Enhancement of surface-atmosphere fluxes by desert-fringe vegetation through reduction of surface albedo and of soil heat flux

Summary The influence of desert-fringe vegetation on the daytime sensible heat flux is examined. The calculations are based on a previously developed surface albedo model for the plants/soil surface and the soil heat flux observational data for both bare and vegetated areas. It is found that the sensible heat flux from an ecosystem in a fenced-off area (exclosure) in the Sinai is larger than that from bare soil (overgrazed areas outside the exclosure) by a factor of 1.5 to 2.0, depending on the solar zenith angle. The contributions to this enhanced flux from the albedo reduction and the soil heat flux reduction are of the same magnitude.Various studies have established that a larger heat flux increases daytime convection and boundary layer growth, and thus an enhanced flux increases the probabilities for precipitation even in a parched region when moisture is advected from outside. The results of this investigation therefore suggest that removal of desert-fringe vegetation can reduce precipitation and promote drought.

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Zusammenfassung Es wird der Einfluß der Vegetation am Rande der Wüste auf den tagsüber fühlbaren Wärmefluß untersucht. Die Rechnungen basieren auf einem früher entwickelten Modell für die Oberflächenalbedo der Pflanzen-/Erdoberfläche und auf Meßwerten für den Wärmefluß von vegetationslosen und bewachsenen Flächen. Wir finden, daß der fühlbare Wärmefluß eines abgezäunten Ökosystems in der Sinai um einen Faktor 1,5 bis 2,0 größer ist (abhängig vom Sonnenstand) als der Wärmefluß von einer unbewachsenen, abgegrasten Fläche außerhalb der Einzäunung. Die Beiträge zu diesem verstärkten Fluß kommen zu gleichen Teilen von der Reduktion der Albedo und des Wärmeflusses in den Erdboden.Mehrere Studien haben gezeigt, daß ein größerer Wärmefluß die Konvektion am Tage verstärkt, zu einer höheren Grenzschicht führt und daß deshalb ein verstärkter Wärmefluß eine Zunahme der Niederschlagswahrscheinlichkeit sogar in ausgetrockneten Gebieten bewirkt, wenn die Feuchtigkeit von außen durch Advektion zugeführt wird. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, daß die Vernichtung von Vegetation am Rande der Wüste zu einer Verringerung der Niederschläge führen kann und die Austrocknung gefördert wird.

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With 2 Figures     

Surface energy budget model of a cave

Summary A simple surface energy budget model is developed and validated for an aboriginal rock art site in Western Australia. The thermal regime of the rock face is strongly dependent on the sky view factor for a vertical surface element and the sensible and latent heat fluxes are shown to be relatively unimportant. Using climatological data, the model is extended to form the basis for appropriate environmental management and conservation of the rock art.

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Zusammenfassung Es wird ein einfaches Oberflächenenergiebilanzmodell für eine Höhle mit Felszeichnungen der Eingeborenen in Westaustralien entwickelt und überprüft. Das thermische Regime der Felsoberfläche wird vom Bildwinkel des Himmels für ein vertikales Oberflächenelement dominiert, während sich die Flüsse fühlbarer und latenter Wärme als unbedeutend erwiesen. Die Berücksichtigung von klimatologischen Daten ermöglicht es, damit die Grundlagen für geeignete Umweltund Konservierungsmaßnahmen für das Kunstwerk zu schaffen.

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With 4 Figures     

On the predictability of low-level flow during ALPEX

Summary The growth of error energy from initially uncertain states is a characteristic of global forecast models that is absent or markedly diminished in limited area forecasts. The enhanced regional predictability is presently studied with a limited area boundary layer model applied to a European region centered on the Alps. The results are remarkably insensitive to initial data, and a qualitative explanation of this is sought in terms of Thompson's (1957) and Lorenz's (1969) predictability analysis. It appears that the high predictability of regional models is an artifact of the overwhelming role that the prespecification of external boundaries plays in this problem. In cases that Dirichlet boundary conditions are imposed at the perimeter of the limited forecast region, the larger scale flow components, including most of the advecting flow are determined completely independently of internal dynamics and vorticity fluctuations, a condition that does not promote uncertainty growth.The simplest relaxation of this constraint is accomplished by imposing Neumann boundary conditions with zero gradient of forecast variables at the outer boundary. In this case the boundary values depend completely upon the interior forecast, and there is no theoretical reason to expect that error growth should be limited. Nevertheless, present results show that the only significant forecast errors associated with initial uncertainties in these cases are trapped near external boundaries. An explanation of this phenomenon and its generality is discussed. Our forecast results and analysis of error spread from boundaries suggest that topography may enhance local predictability.Although the predictability of a regional boundary layer model is high with respect to initial errors of even rather large magnitude, the same is not true with respect to large uncertainties in the representation of topography and surface, radiative and dissipative effects. Substantial variations of the parameterization of these processes through changes of the model equations produce boundary layer solution divergence with doubling time scales as short as one day. The uncertainty growth associated with smaller (and more realistic) perturbations of these processes remains to be studied.

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Über die Voraussagbarkeit von bodennahen Strömungen während ALPEX

Zusammenfassung Das Anwachsen der Fehler auf Grund anfänglich unsicherer Zustände ist ein Charakteristikum globaler Vorhersagemodelle. Diese Beschränkung ist nicht vorhanden oder stark vermindert in Vorhersagen für begrenzte Gebiete. Die verbesserte regionale Vorhersagbarkeit wird gegenwärtig an einem Grenzschichtmodell untersucht, welches auf einen Teil Europas mit den Alpen im Zentrum angewandt wird. Die Ergebnisse sind auffallend im empfindlich gegenüber den Anfangsdaten. Eine qualitative Erklärung dafür kann anhand der Vorhersagbarkeitsanalyse von Thompson (1957) und Lorenz (1969) durchgeführt werden. Die hohe Vorhersagbarkeit regionaler Modelle erscheint als Ergebnis der überwältigenden Rolle, die die Vorgabe der äußeren Ränder in diesem Problem spielt. In Fällen, wo Dirichlet-Randbedingungen an der Peripherie des begrenzten Vorhersagegebietes aufgezwungen werden, erfolgt die Bestimmung der großräumigen Strömungskomponenten inklusive des größten Teils der advektierenden Strömung, unabhängig von der internen Dynamik und den Wirbelfluktuationen. Diese Bedingung fördert das Anwachsen von Unsicherheiten nicht.Die einfachste Lockerung dieser Beschränkung wird durch Einführung von Neumann-Randbedingungen mit der Vorhersagevariablen ohne Gradienten an den äußeren Rändern erreicht. In diesem Fall hängen die Randwerte vollständig von der Vorhersage im Inneren ab und es besteht kein theoretischer Grund, eine Beschränkung des Fehlerwachstums zu erwarten. Dennoch zeigen die gegenwärtigen Ergebnisse, daß die einzigen wesentlichen Vorhersagefehler in Zusammenhang mit Anfangsunsicherheiten in diesen Fällen auf den Randbereich beschränkt sind. Eine Erklärung dieses Phänomens und seine Allgemeingültigkeit wird diskutiert. Unsere Vorhersageergebnisse und die Analyse der Fehlerausbreitung von den Rändern aus legt nahe, daß die topographie die lokale Vorhersagbarkeit verbessern kann.Obwohl die Vorhersagbarkeit eines regionalen Grenzschichtmodells in bezug auf die verhältnismäßig großen Anfangsfehler hoch ist, ist dies nicht so in bezug auf die großen Unsicherheiten in der Wiedergabe der Topographie und der Oberfläche sowie Strahlungs- und dissipativer Effekte. Wesentliche Variationen der Parametrisierung dieser Prozesse durch Änderungen der Modellgleichungen erzeugen Divergenzen in den Grenzschichtlösungen, die sich schon in einem Tag verdoppeln. Das Wachstum der Unsicherheit verbunden mit kleineren (und realistischeren) Störungen dieser Prozesse bleibt noch zu untersuchen.

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With 14 Figures     

A simplified hydrodynamic mesoscale model suitable for use over high plateau regions

Summary A simplified hydrodynamic primitive equation model in -coordinates is described. This model includes the main physical processes that influence development and motion of mesoscale vortices over plateau regions: elevated terrain effects, effects of large-scale and synoptic-scale systems on the mesoscale systems, sensible heating from the earth's surface, moisture cycle and condensation heating released by both large-scale stable precipitation and cumulus convective precipitation, evaporation and the feedback effect of precipitation on evaporation, friction in the planetary boundary layer, horizontal diffusion by subgrid scale eddies and vertical eddy flux of meteorological elements (momentum, temperature, moisture, etc.) due to turbulence, cumulus convection and other smaller-scale physical processes. The model incorporates observed data as much as possible and equations are simplified so that it may be run using either a high-speed computer or a desktop computer.Two developing vortices that originated over the Qinghai-Xizang (Tibet) Platau and moved eastward producing heavy precipitation over the lower elevations are used to test the model. It is shown that the model is capable of simulating the major features of the vortices including the precipitation distribution and may be used for studies of mesoscale and synoptic scale weather systems over plateau regions.

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Ein vereinfachtes für hochländer geeignetes hydrodynamisches mesoscale-modell

Zusammenfassung Es wird ein vereinfachtes hydrodynamisches Grundgleichungsmodell in -Koordinaten be schrieben. Dieses Modell beinhaltet die wichtigsten physikalischen Prozesse, die die Entwicklung und Bewegung von mesoskaligen Wirbeln über Hochplateaus beeinflussen: Effekte der Hochfläche, Effekte von großräumigen und synoptischen Systemen, die fühlbare Wärme von der Erdoberfläche, den Feuchtigkeitskreislauf und die Kondensationswärme, sowohl von großräumigen als auch von Konvektionsniederschlägen, die Evaporation und die Beeinflussung der Evaporation durch den Niederschlag, die Reibung in der planetaren Grenzschicht, die horizontale Diffusion durch Turbulenzen, die kleiner als die Gitterkonstante sind und den vertikalen Fluß meteorologischer Elemente (Impuls, Temperatur, Feuchte etc.) durch Turbulenzen, Konvektion und andere kleinräumige Prozesse. In das Modell sind die Beobachtungswerte weitestgehend integriert und die Gleichungen soweit vereinfacht, daß es sowohl auf einem Hochleistungs- als auch auf einem Mikrocomputer laufen kann.Zum Testen des Modells wurden zwei sich entwickelnde Wirbel verwendet, die vom Qinghai-Xizang-Plateu (Hochland von Tibet) ausgingen, sich ostwärts bewegten und dabei zu schweren Niederschlägen in den Tiefländern führten. Es wird gezeigt, daß das Modell die wichtigsten Eigenschaften der Wirbel und die Niederschlagsverteilung simulieren und für Untersuchungen von mesoskaligen und synoptischen Wettersystemen über Hochländern herangezogen werden kann.

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With 18 figures     

A variational objective analysis scheme for analysis of the ALPEX data set

Summary A scheme for analysis of the ALPEX II-b data set is described. Using the calculus of variations in developing the analysis equations, considerations were consistent with requirements necessary for computing budgets for various meteorological quantities. One constraint which employs full equations of motion, reduces the momentum residual to any desired level based on selection of a weighting function. Time tendencies are assumed to be observed, while nonlinear terms can be observed or iterated. At the same time, mass continuity is completely imposed by application of a strong constraint. Approximation of terrain as a series of blocks in thex, y, p domain insures that the model terrain will block the flow to the maximum extent possible in a way consistent with the Alpine range. Comparative analyses are presented illustrating how coupling the variables increases resolution of fine scale features like fronts and jet maxima. Comparison with independently collected research aircraft data over the Mediterranean Sea also shows how the scheme can provide improved analysis even over data sparse areas. Derived vertical motion fields compare well with middle and upper level cloud patterns for a case of rapid cyclogenesis.

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Ein variierbares, objektives Analyseschema zur Analyse der ALPEX-Daten

Zusammenfassung Es wird ein Schema für die Analyse der ALPEX II-b Daten beschrieben. Zur Entwicklung der Analysengleichung wurde die Variationsrechnung verwendet. Diese Überlegungen waren vereinbar mit den Voraussetzungen, die zur Berechnung der Bilanzen verschiedener meteorologischer Größen notwendig sind. Eine Einschränkung, die vollständigen Bewegungsgleichungen betreffend, reduziert die Impulsdifferenz mit Hilfe der Auswahl einer Gewichtsfunktion auf jede gewünschte Höhe. Zeittendenzen werden als beobachtet angenommen, während nichtlineare Terme beobachtet oder iteriert sein können. Gleichzeitig ist Massenerhaltung durch Anwendung einer starken Einschränkung vollständig gegeben. Durch Annäherung des Geländes in Form von Blöcken imx, y, p-Bereich wird sichergestellt, daß das Modellgelände die Strömung im größtmöglichen Ausmaß, annähernd vergleichbar mit der Alpenkette, hemmt. Die dargestellten vergleichenden Analysen zeigen, wie die Koppelung von Variablen die Auflösung feinskaliger Merkmale wie Fronten und Windmaxima verbessert. Ein Vergleich mit unabhängig gesammelten Daten von Flügen über dem Mittelmeer zeigt ebenfalls, daß das Schema sogar über datenarmen Gebieten verbesserte Analysen ermöglicht. Abgeleitete Vertikalbewegungsfelder entsprechen gut den mittleren und höheren Wolkenmustern im Fall einer schnellen Tiefdruckentwicklung.

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With 9 Figures     

The Ekman Spirals

Summary It is shown that some of the principal features of theEkman Spirals are valid even if the coefficient of friction is variable and that the theory with good approximation gives the explanation of the mean variation of the wind with the height from the anemometer height upwards and for the currents caused in the sea by the wind from the surface waves downwards. The relations between these two phenomena are discussed.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß einige der wichtigsten Eigenschaften der Ekman-Spiralen auch für einen variablen Reibungskoeffizient Geltung behalten und daß die Theorie mit guter Annäherung eine Erklärung für die mittlere Windänderung mit der Höhe von Anemometerhöhe aufwärts und für die windbedingten Strömungen im Meer von der Wellenfläche abwärts gibt. Die Beziehungen zwischen diesen zwei Erscheinungen werden diskutiert.

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Résumé L'auteur démontre que certaines des principales propriétés des spirales d'Ekman restent valables même avec un coefficient de frottement variable. En outre, cette théorie explique avec une bonne approximation la variation moyenne du vent avec l'altitude au-dessus de la hauteur de l'anémomètre et les courants occasionnés dans la mer par le vent de la surface des vagues vers le bas. L'auteur discute les relations existant entre les deux phénomènes.

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With 5 Figures.     

Numerical simulation of the development of vortices over the Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau

Summary Some of the vortices which develop over the Tibetan plateau during summer give rise to severe weather over eastern China. These weather developments can be difficult to forecast, but have been simulated successfully in a recently developed numerical model. It will be shown that different vortices respond differently to topographic effects, to nonlinear processes and to sensible and latent heating in their formation, maintenance, and motion. Elevated terrain appears to enhance the influence of thermodynamic processes, block airflow, and increase frictional dissipation.Sensible heating sometimes collaborates with topography in blocking cold air intrusions and is not only a function of terrain elevation but also of the synoptic situation. Without the input of latent heating, vortices over the eastern part of the Tibetan plateau tend to degenerate.

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Numerische Simulation von Wirbelbildungen über dem Hochland von Tibet

Zusammenfassung Einige der sich im Sommer über dem Hochland von Tibet entwickelnden Wirbel verursachen Unwetter in Ostchina. Die Vorhersage dieser Entwicklung kann schwierig sein, sie werden aber von einem kürzlich vorgestellten numerischen Modell erfolgreich simuliert. Es wird gezeigt, daß verschiedene Wirbel verschieden auf die Orographie, auf nichtlineare Vorgänge sowie auf fühlbare und latente Wärme in ihrer Entstehung, Erhaltung und Bewegung reagieren. Ein Hochland scheint den Einfluß thermodynamischer Vorgänge zu verstärken, Strömungen zu blockieren und die Reibungsdissipation zu steigern.Die fühlbare Wärme verhindert manchmal gemeinsam mit der Topographie Kaltlufteinbrüche, hängt aber nicht nur von der Hochland-sondern auch von der synoptischen Situation ab. Ohne latente Wärme neigen Wirbel über dem Ostteil des Hochlandes von Tibet zur Degeneration.

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With 22 Figures     

Simple models of the valley-plain circulation Part II: Flow resolving model

Summary In extension of the work presented in the first part of this paper a simple two-level grid point model for valley-plain flow is described where basic horizontal flow structures can be resolved. Except for the increased horizontal resolution this flow resolving model (FR-model) bears strong resemblance to the MR-model discussed in the first part.The FR-model is mainly used to study the profiles of wind and temperature along the valley axis. To better understand the valley flows in the FR-model the linear theory of forced flow in infinitely wide valleys is presented. This theory predicts a characteristic length of decay of the response with distance to the valley mouth for steady-state flow. If the forcing has a diurnal cycle the response shows the characteristics of damped wave motion. At the mouth there is a jump of the temperature.It is shown that the valley flow in the FR-model can be understood qualitatively on the basis of the linear theory. It is demonstrated that the FR-model is capable of reproducing the gross characteristics of observed flows near the mouth of valleys.

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Einfache Modelle der Ausgleichströmung zwischen Gebirgstälern und dem Vorland. Teil II: Model mit Strömungsstrukturen

Zusammenfassung In Fortführung der Modellentwicklung, wie sie im ersten Teil dieser Arbeit vorgetragen wurde, wird ein Gitterpunktmodell mit zwei Schichten in der Vertikalen (FR-Modell) für die Ausgleichströmung zwischen Ebene und Vorland vorgestellt, das horizontale Strömungsstrukturen wesentlich besser aufzulösen gestattet, als dies im MR-Modell von Teil I möglich war. Mit Ausnahme der Auflösung in der Horizontalen stimmen beide Modelle ansonsten fast exakt überein.Das FR-Modell wird hauptsächlich zum Studium der Strömungs- und Temperaturprofile am Talausgang und im Tal benutzt. Die Modellresultate werden mit den Aussagen einer linearen Theoric für ein sehr breites Tal verglichen. Es ergibt sich eine gute qualitative Übereinstimmung. Insbesondere findet man für stationäre Talwinde in Modell und Theorie eine Übergangszone am Talausgang mit starken Temperaturgradienten und einer exponentiellen Abnahme der Windintensität ins Tal hinein. Hat der Antrieb einen Tagesgang, so reagiert das Windsystem mit einer Verzögerung und dem exponentiellen Abfall überlagert sich eine Wellenbewegung.Das FR-Modell ist in der Lage, den nächtlichen Strahlstrom, wie er an Talausgängen beobachtet wird, in Grundzügen nachzubilden.

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With 12 Figures     

A study of interacting multi-scale wind systems, Canterbury plains, New Zealand

Summary The wind regime of the Canterbury region, New Zealand, is composed of several interacting multi-scale wind systems all of which show strong diurnal periodicity. The dynamic orographic effect of the Southern Alps on the prevailing westerly flow results in perturbations to the pressure field and localized antitriptic airflow. Superimposed on this larger scale process are thermotopographic effects resulting from both regional and local land-sea thermal contrasts and slope heating. These processes act within an hierarchy of scales to produce a complex wind regime characterized by marked temporal variability, a layered vertical structure and the frequent occurrence of convergence lines and shear zones. The synergistic nature of the forcing mechanisms and the tendency for nocturnal decoupling of the boundary layer due to stability variations makes it difficult to differentiate and label discrete wind components.Attempts to simulate this regime using the Colorado State University mesoscale model showed that the model was unable to adequately resolve both the dynamic orographic effect and the local thermotopographic effect because of their differing scales of influence. These results suggest that a more holistic approach to both empirical and theoretical studies in such environments is required if more accurate wind field forecasting is to be achieved.

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Eine Studie zusammenwirkender Windsysteme verschiedener Größenordnungen, Canterbury Plains, Neuseeland

Zusammenfassung Das Windregime des Gebiets von Canterbury, Neuseeland, setzt sich aus verschiedenen zusammenwirkenden Windsystemen verschiedener Größenordnungen zusammen, die alle einen starken Tagesgang aufweisen. Der dynamisch-orographische Effekt der neuseeländischen Alpen auf die vorherrschende Westströmung führt zu Störungen im Druckfeld und lokalen Luftbewegungen im Lee. Diesem großräumigen Prozeß sind thermisch-topographische Effekte überlagert, die sowohl durch regionale als auch lokale thermische Unterschiede zwischen Land und Meer und die Erwärmung der Hangregion hervorgerufen werden. Die Vorgänge spielen sich in einer Hierarchie von Größenordnungen ab. Sie erzeugen ein kompliziertes Windsystem, das durch hohe zeitliche Variabilität, eine schichtweise thermische Struktur und häufige Konvergenz- und Scherungszonen gekennzeichnet ist. Die synergetische Natur der Antriebe und die Tendenz zum nächtlichen Entkoppeln der planetaren Grenzschicht aufgrund von Stabilitätsschwankungen macht es schwer, die einzelnen Windkomponenten zu trennen und zuzuordnen.Die Versuche, dieses Regime mit Hilfe des Mesoscale-Modells der Colorado State University zu simulieren, zeigten, daß es aufgrund der verschiedenen Größenordnungen des Einflusses nicht geeignet war, gleichzeitig den dynamisch-orographischen und den thermo-topographischen Effekt zu reproduzieren. Diese Ergebnisse legen sowohl für empirische wie für theoretische Untersuchungen einen holistischeren Ansatz nahe, um eine genauere Prognose des Windfeldes zu ermöglichen.

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With 11 Figures     

Valley winds and slope winds — Observations and elementary thoughts

Summary This paper presents a state-of-the-art account of valley wind research, with a bias towards a typical large Alpine valley and towards weak-gradient synoptic conditions. At the center of our attention is the quasiperiodic thermal forcing mechanism which drives the local wind system, in particular the role of slope winds and of topographic relief.Slope winds are at the small-scale end of a whole spectrum of thermally direct circulations which act to transmit the sensible heat input along the slopes to the valley atmosphere via compensating vertical motions. We surmise that the dynamics of slope winds, which react instantly to changes of the insolation or radiation balance, is characterized by local, instantaneous equilibria, rather than by conventional entrainment and boundary layer concepts.As described by Steinacker, the area-height distribution of a valley segment is a fundamental geometric factor which affords a quantitative measure of the slope area available for heat exchange, and of the air volume which must be heated or cooled. Using this concept, one can easily explain why the daily range of the valley mean temperature is, on average, more than twice as large as that of the atmosphere over the adjacent plain. This horizontal temperature contrast between plain and valley, reversing sign twice daily, builds up a corresponding pressure contrast hydrostatically, thereby causing up- and downvalley winds.

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Berg- und Tal- bzw. Hangwinde — Beobachtungen und grundsätzliche Überlegungen

Zusammenfassung Wir berichten über den aktuellen Stand der Talwindforschung mit besonderer Betonung der Verhältnisse in den Alpen und vorzugsweise gradientschwache Wetterlagen betreffend. Einen Schwerpunkt unserer Darstellung bilden die quasiperiodischen thermischen Antriebskräfte der lokalen Windsysteme, vor allem die Rolle der Hangwinde und des Reliefs.Am kleinräumigen Ende eines Spektrums thermisch getriebener direkter Zirkulationsformen stehen die Hangwinde. Sie vermitteln der Talatmosphäre die an den Hängen umgesetzte fühlbare Wärme mittels kompensierender vertikaler Strömungen. Es wird vermutet, daß die Dynamik der Hangwinde eher durch lokale und spontane Gleichgewichtszustände beschrieben werden kann als durch die üblichen Entrainment- und Grenzschichtkonzepte.Steinacker hat gezeigt, daß die Flächen-Höhen-Verteilung von Talabschnitten ein quantitatives Maß der für die Wärmeumsätze zur Verfügung stehenden Hangflächen liefert, und gleichzeitig der abzukühlenden oder zu erwärmenden Luftvolumina. Die in einem Tal im Vergleich zum Vorland mehr als doppelt so große Tagesschwankung der vertikalen Mitteltemperatur kann damit leicht erklärt werden. Dieser horizontale Temperaturunterschied zwischen Ebene und Gebirge mit seinem täglich zweimaligen Vorzeichenwechsel baut hydrostatisch die entsprechenden Druckunterschiede auf, welche die Talein- und Talauswinde antreiben.

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With 14 Figures     

Analysis of the vortivity and divergence of the thermal wind in pure geostrophic flow

By applying the horizontal del operator to the thermal wind equation in vectorial form and considering only horizontal geostrophic motion, expressions are found for the vorticity and divergence of thermal wind. It is shown that vorticity, in the case of pure geostrophic flow at all levels, depends upon four factors, namely: latitude, horizontal distribution of temperature, temperature lapse rate and divergence of horizontal temperature gradient. The divergence of the thermal wind, on the other hand, depends only upon the orientation of the mean isotherms of an isobaric layer relative to the parallel circles. These terms are evaluated and it is shown that the latitude term and the lapse rate term are far greater than the remaining terms of the vorticity equation for geostrophic flow. A criterion is then given which enables to determine the conditions for irrotational horizontal motion with vertical geostrophic wind shear.

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Zusammenfassung Durch Anwendung des horizontalenNabla-Operators auf die thermische Windgleichung in vektorieller Form und bei ausschließlicher Berücksichtigung der geostrophischen Horizontalbewegung lassen sich Ausdrücke für die vorticity und die Divergenz des thermischen Windes herleiten. Es wird gezeigt, daß die vorticity im Falle einer rein geostrophischen Strömung in allen Niveaus von folgenden vier Faktoren bedingt ist: Breite, horizontale Temperaturverteilung, vertikaler Temperaturgradient und Divergenz des horizontalen Temperaturgradienten. Andrerseits hängt die Divergenz des thermischen Windes nur von der Orientierung der mittleren Isothermen einer in Bezug auf die Parallelkreise isobaren Schicht ab. Diese vier Terme werden ausgewertet und es wird gezeigt, daß das Breitenglied und der Term für den Vertikalgradienten viel größer sind als die übrigen Terme der vorticity-Gleichung für geostrophische Strömung. Schließlich wird ein Kriterium entwickelt, das gestattet, die Bedingungen für rotorfreie Horizontalbewegung mit vertikaler geostrophischer Windscherung zu bestimmen.

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Résumé On peut déduire des équations sur la rotationelle et la divergence du vent thermique en appliquant l'opérateur nabla horizontal à l'équation du vent thermique sous une forme vectorielle et en ne considérant que le mouvement géostrophique horizontal. On démontre que la rotationelle, dans le cas d'un courant géostrophique pur, dépend dans tous les niveaux des quatre facteurs suivants: latitude, répartition horizontale de la température, gradient vertical de la température et divergence du gradient horizontal de température. D'autre part, la divergence du vent thermique ne dépend que de l'orientation des isothermes moyennes d'une couche isobare par rapport aux parallèles. En évaluant ces quatre termes, on montre que les termes relatifs à la latitude et au gradient vertical sont beaucoup plus grands que les autres termes de l'équation de la rotationelle pour un courant géostrophique. Pour terminer, l'auteur développe un critère qui permet de déterminer les conditions pour un mouvement horizontal irrotationel mais avec un cisaillement vertical géostrophique du vent.

     

Heat budget of air passing through a hot tunnel in northeastern Japan

Summary A geothermal and meteorological observation was carried out inside a hot tunnel (named Torigoe tunnel) penetrating through a volcanic zone in northeastern Japan, just after it has been penetrated. Rock wall surface temperature, some thermal properties of rock samples, temperature profile in slender pits drilled into the rock body, temperature of water flowing on the floor and the meteorological elements of air passing through the tunnel are contained in the observation.Introducing the coefficient of heat transfer determined from the Reynolds analogy for turbulent forced convection in a circular tube, the heat budget of the air-tunnel system is investigated with those observed data. The results show that the net sensible heat of 58.61 kW is drawn out from the tunnel by air passing through it and seems to be overcompensated by the net heat supply of 67.21 kW from the rock wall to air, while for the net latent heat removal of 101.56 kW by air the apparent undercompensation of 80.01 kW is found from the water flowing on the floor. Consideration is carried out on such excess and deficiency of heat supplies.

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Zusammenfassung In einem heißen Tunnel (dem Torigoe-Tunnel), der durch vulkanisches Gebiet im nordöstlichen Japan verläuft, wurden unmittelbar nach Tunneldurchstoß geothermische und meteorologische Untersuchungen durchgeführt. Die Temperatur der Gesteinsoberfläche, spezifische thermische Eigenschaften der Gesteinsproben, das Temperaturprofil von dünnen Bohrkernen, als auch die Temperatur des Wassers am Tunnelgrund und meteorologische Daten der Durchzugsluft werden in dieser Untersuchung berücksichtigt.Durch Einführung des durch die Reynolds-Analogie determinierten Wärmeaustauschkoeffizienten für turbulente, erzwungene Konvektion in einer kreisförmigen Röhre wird der Wärmehaushalt der Luft im Tunnelsystem unter Heranziehung der angeführten Daten untersucht. Die Resultate zeigen, daß 58.61 kW fühlbare Wärme dem Tunnel durch die Luft entzogen werden, die jedoch durch eine Zufuhr von 67.21 kW von der Felswand an die Luft abgegebener fühlbarer Wärme überkompensiert zu werden scheint, während der dauernden latenten Wärmeabfuhr durch die Luft von 101.56 kW eine Unterkompensierung von 80.01 kW durch das am Tunnelgrund fließende Wasser gegenübersteht. Die Folgen dieses Überschusses bzw. Defizites werden genauer diskutiert.

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With 5 Figures     

Air-sea fluxes over the global oceans during the FGGE year

Summary Vertical fluxes of momentum, sensible and latent heat have been estimated over the surface of the global oceans. A three-dimensional mesh grid 32 longitude points, 17 latitude points and 365 days from December 1, 1978 to November 30, 1979 is used to obtain seasonal and annual mean values of the surface fluxes. The global climatology shows the seasonal variation, the continental influence, the principal ocean currents and the typical middle latitude (30°–50°) and tropical effects (30°S–30°N). The annual mean of latent heat shows greater flux over the subtropical regions (~ 280 W/m²) than in the polar regions (~ 80 W/m²). On the other hand, the annual mean of sensible heat shows greater flux over the polar regions (~ 100 W/m²) than in the tropics (~ 40 W/m²). Time series analyses of the daily estimates of the surface fluxes show greater energy at high frequencies due to the surface effect; however, the low-frequency spectra show relatively high energy at the 30- to 50-day mode, especially for the middle latitude regions. The 30–50 day filtered data for the surface fluxes, presented in time/latitude cross-sections for the middle latitude regions show a westerly wave propagation with wave numberK = 2 and phase speed of the order of 12 degrees/day from June to August over the southern hemisphere at 55°S.

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Zusammenfassung Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der Einschätzung der vertikalen Impuls-Flüsse und der Flüsse von sensibler und latenter Wärme über der gesamten Meeresoberfläche. Ein dreidimensionales Gitter mit 32 × 17 Punkten und Daten von 365 Tagen (von 1. 12. 1978 bis 30. 11. 1979) wird benutzt, um sowohl Jahreszeiten als auch Jahresmittelwerte der Oberflächenflüsse zu erhalten. Die globale Klimatologie zeigt die jahreszeitlichen Schwankungen, den kontinentalen Einfluß, die wichtigsten Meeresströmungen und die typischen Effekte der mittleren Breiten (30°–50°) und der Tropen (30°S–30°N). Das Jahresmittel latenter Wärme weist größere Flüsse über subtropischen Regionen (ca. 280 W/m²) als über polaren Regionen (ca. 80 W/m²) auf, während andererseits das Jahresmittel sensibler Wärme über Polarregionen (ca. 100 W/m²) größere Flüsse als über den Tropen (ca. 40 W/m²) aufweist. Zeitreihen-Analysen der täglichen Schätzwerte von Oberflächenflüssen deuten auf mehr Energie bei hohen Frequenzen aufgrund des Oberflächeneffekts hin; in jedem Fall zeigen die Niederfrequenz-Spektren relativ hohe Energie in den 30 – 50-Tage-Perioden, besonders für mittlere Breiten. Die über einen Zeitraum von 30 – 50 Tagen gesammelten Daten der Oberflächenflüsse dargestellt in Zeit-Breiten-Querschnitten für mittlere Breiten zeigen von Juni bis August über der südlichen Hemisphäre bei 55°S eine Ausbreitung der westlichen Wellen mit der WellenzahlK = 2 und einer Phasengeschwindigkeit im Ausmaß von 12° pro Tag.

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With 7 Figures     

The Tropical easterly Jet and Sudan rainfall: A review

Summary Recent work on Sahelian rainfall anomalies has concentrated on modelling of both ocean heat anomaly forcing of regional low-mid troposphere circulation and land surface forcing of precipitation processes. This paper, however, assesses the role of an upper troposphere synoptic feature of importance in modulating surface rainfall over Sudan in the eastern Sahel: the Tropical easterly Jet (TEJ). The TEJ provides an example of an inter-regional circulation feature linking the Sahelian and southeast Asian monsoons and ultimately, perhaps, forced by ENSO-related anomalies. Using the literature, intra-and inter-year variations in TEJ intensity, latitude and extent over northeast Africa are discussed and related to the lower tropospheric ITD and precipitation anomalies. The paper outlines ideas to be pursued in relating TEJ behaviour to surface rainfall, upper air windflow, and mid-troposphere water vapour (WV) as derived from METEOSAT data.

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Zusammenfassung Die neueren Arbeiten über die Niederschlagsanomalien im Sahel haben sich auf die Modellierung der ozeanischen Wärmeanomalien, hervorgerufen von der regionalen Zirkulation der unteren und mittleren Troposphäre, sowie der Niederschlagsentstehung durch Landoberflächenprozesse konzentriert. Dagegen wird in der vorliegenden Studie die Rolle eines wichtigen synoptischen Phänomens der oberen Troposphäre abgeschätzt, das den Niederschlag im Sudan und somit der östlichen Sahelzone beeinflußt: der tropische Ost-Strahlstrom (TEJ). Der TEJ liefert ein Beispiel für ein überregionales Zirkulationssystem, das mit dem Monsun im Sahel und in Südostasien in Zusammenhang steht und möglicherweise letztlich von ENSO-Anomalien gesteuert wird. Auf Grund der Literatur werden die intra- und interannuären Variationen der TEJ-Intensität, einschließlich seiner Breitenlage und Ausdehnung, im nordöstlichen Afrika diskutiert und zur niedertroposphärischen IT sowie zu Niederschlagsanomalien in Beziehung gesetzt. Der vorliegende Beitrag umreißt die Vorstellungen, die zu verfolgen sind, um das TEJ-Verhalten mit dem Niederschlag, der hochatmosphärischen Strömung sowie dem Wasserdampfgehalt der mittleren Troposphäre, bestimmt aus METEOSAT-Daten, zu verknüpfen.

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With 4 Figures     

Frequency of fronts in the Northern Hemisphere

Summary It is pointed out that there are two distinct ways of defining the frequency of the occurence of fronts. Tables and charts are presented showing frontal frequency during winter and summer for the greater part of the Northern Hemisphere, the values being based on daily synoptic charts for a period of ten years.The variation of average frequency of fronts with latitude is illustrated graphically, and it is shown to have a significant relation with the average temperature and pressure gradients.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß es zwei verschiedene Arten gibt, die Häufigkeit des Vorkommens von Fronten zu definieren. Es werden Tabellen und Karten mitgeteilt, die die Häufigkeit von Fronten während des Winters und Sommers für den größeren Teil der nördlichen Halbkugel zeigen; diese Werte gründen sich auf tägliche synoptische Karten über eine Periode von zehn Jahren. Die Änderung der mittleren Häufigkeit von Fronten mit der Breite wird graphisch dargestellt, und es wird gezeigt, daß eine eindeutige Beziehung zu dem mittleren Temperatur- und dem mittleren Druckgradienten besteht.

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Résumé On montre qu'il y a deux façons de définir la fréquence d'apparition des fronts. Des tables et des cartes illustrent la fréquence des fronts pendant l'hiver et l'été pour la plus grande partie de l'hémisphère nord; ces valeurs résultent de cartes synoptiques journalières s'étendant sur une période de dix ans. La variation des fréquences moyennes des fronts en fonction de la latitude est représentée graphiquement. Il existe une relation nette avec les gradients moyens de température et de pression.

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With 5 Figures.     

Marine climatology of the tropical Americas

Summary Surface circulation and climate in the sea areas surrounding the American Continents are discussed on the basis of ship observations for the period 1911–1970 compiled with a one degree latitude-longitude square spatial resolution. Charts depict sub-synoptic scale features in considerable detail, such as the wintertime intrusions of cold dry air from the Atlantic to the Pacific side of the Mexican-Central American land bridge at topographically favoured locations, manifesting themselves in plumes of high wind speed, anticyclonic vorticity, and low sea surface temperature far into the open Pacific. Double peaks in the rainy season are indicated for the Western Caribbean and the easternmost Pacific off the Central American coast, with the September/October maximum most dominant. Among the more significant large-scale features are the near-equatorial trough of low pressure, a kinematic axis, and zonally oriented bands of maximal cloudiness and precipitation frequency, with a seasonal migration of this ensemble from a most equatorward position in Northern winter farther northward during summer. The near-equatorial kinematic axis has the characteristics of a confluence zone over the Western Atlantic, whereas over the Eastern Pacific it is a discontinuity between the Southwesterly flow from the Southern hemisphere and the Northeast Trades. Most intense development is reached during Northern summer. The surface flow discontinuity is broadly embedded in the baric trough. The bands of maximal convergence, cloudiness and precipitation frequency stay well equatorward of the surface flow discontinuity in the Eastern Pacific throughout the year, whereas over the Western Atlantic they switch to the North of the kinematic axis during Northern winter.

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Maritime Klimatologie des tropischen Amerika

Zusammenfassung Klima und Luftzirkulation über den die amerikanischen Kontinente umgebenden Seegebieten werden aufgrund von in Eingradfeldern für den Zeitraum 1911–1970 ausgewerteten Schiffsbeobachtungen besprochen. Großräumige Karten sowie Diagramme und Tabellen des Jahresganges werden für Bodendruck, Wind, Divergenz, relative Wirbelgröße, Wasseroberflächentemperatur (SST), Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit dargeboten. Die Karten geben Einzelheiten im subsynoptischen Bereich wieder, wie etwa die winterlichen Kaltlufteinbrüche von der atlantischen zur pazifischen Seite der mexikanischmittelamerikanischen Landbrücke, die sich an orographisch begünstigten Stellen in Zungen von hoher Windgeschwindigkeit, antizyklonaler Wirbelgröße, und niederer SST bis weit in den offenen Pazifik hinein abzeichnen. Eine doppelgipflige Regenzeit ist für das westliche Karibische Meer und den östlichsten Pazifik längs der mittelamerikanischen Küste angezeigt, wobei das Maximum im September/Oktober bei weitem überwiegt.Zu den bezeichnendsten großräumigen Erscheinungen gehören eine Tiefdruckzone in der Nähe des Äquators, eine kinematische Achse, und zonal angeordnete Bänder von maximaler Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit; dieses System ist jahreszeitlichen Verlagerungen von einer äquatornächsten Lage im Nordwinter zu weiter nördlichen Breiten im Nordsommer unterworfen. Die kinematische Achse hat über dem westlichen Atlantik die Eigenheiten einer Konfluenzzone, während sie über dem östlichen Pazifik eine Diskontinuität zwischen der von der Südhemisphäre vordringenden Südwestströmung und dem Nordostpassat darstellt. Eine leichte Doppelwelle im Jahresgang ist nur in der Breitenlage der kinematischen Achse über dem Pazifik zu erkennen. Das System ist im Nordsommer am kräftigsten entwickelt. Die Diskontinuität der Bodenströmung ist in die Tiefdruckzone eingebettet. Die Bänder von maximaler Konvergenz, Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit bleiben im östlichen Pazifik ganzjährig erheblich äquatorwärts von der Strömungsdiskontinuität während sie über dem westlichen Atlantik im Nordwinter auf die Nordseite der kinematischen Achse überwechseln. Die für das vorliegende Projekt verfügbare räumliche Auflösung dürfte zum Verständnis der sogenannten Intertropischen Konvergenzzone wesentlich sein.

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With 15 Figures     

Turbidity measurements of Saharan aerosol and their effects on atmospheric heating and planetary reflectivity

Summary Eleven months of atmospheric turbidity measurements were made in Tozeur, Southern Tunisia, located at the northern edge of the Sahara. These measurements were done with a Linke-Feussner actinometer equipped with broad band Schott filters (OG1, RG2, RG8). These filters were chosen, as they have demonstrated a good stability with time. The lowest values of turbidity were found in winter, which is the rainy season for this area. In spring (April) the largest number of sand storms were observed, but the turbidity remained high for the whole summer. A mean Linke turbidity factor of 5.39 was derived, which is a value otherwise generally found only in industrial areas. Mean values of Ångström coefficients were = 0.34 and = 1.20.Aerosol particles were also sampled with nucleopore membrane filters. The chemical analyses of the particles with an X-ray spectrometer showed that most of the smaller ones had a chemical composition similar to sand. Other, larger ones showed high amounts of Ca and Cl; these are believed to have originated in Chott Djerid, the largest dried-out salt lake in Tunisia, which is located 20 km southeast of Tozeur.Model calculations of the radiative transfer for the solar spectrum were carried out, taking the turbidity measurements and ground truth measurements of albedo [33] into account. A perturbation experiment was carried out, changing turbidity and surface reflectivity. It was found that an increased surface reflectivity had a cooling effect at the surface, and a warming effect on the lowest kilometer of the atmosphere. Further, increases in turbidity resulted again in cooling at the surface, but with additional warming of the atmosphere. The combined increases of surface reflectivity and turbidity had a somewhat balancing effect as far as planetary albedo was concerned.

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Messungen der Trübung des Aerosols der Sahara und ihre Auswirkungen auf die Erwärmung der Atmosphäre und auf die planetare Reflexionsfähigkeit

Zusammenfassung Elf Monate hindurch wurden in Tozeur in Süd-Tunesien am Nordrand der Sahara Messungen der atmosphärischen Trübung durchgeführt. Diese Messungen wurden mit einem Linke-Feussner gemacht, das mit Breitband Schott-Filter OG1, RG2 und RG8 ausgerüstet ist. Die kleinsten Trübungswerte wurden im Winter gefunden, der für dieses Gebiet die Regenzeit ist. Im Frühling (April) wurde die größte Zahl von Sandstürmen beobachtet und die Trübung blieb auch im ganzen Sommer groß. Es wurde ein mittlerer Trübungsfaktor nach Linke von 5.39 bestimmt. Das ist ein Wert, der im allgemeinen nur in Industriegebieten gefunden wird. Die Mittelwerte der Ångström-Koeffizienten betrugen = 0,34 und = 1,20.Mit Membranfiltern wurden auch Aerosolteilchen gesammelt. Die mit einem Röntgenstrahlen-Spektrometer durchgeführten chemischen Analysen der Teilchen zeigten, daß die kleineren Teilchen meist eine dem Sand ähnliche chemische Zusammensetzung haben. Größere Teilchen zeigten hohe Beträge von Ca und Cl. Diese haben ihren Ursprung scheinbar im Chott Djerid, dem größten ausgetrockneten Salzsee in Tunis, der 20 km südöstlich von Tozeur liegt.Es wurden Modellrechnungen der Strahlungsübertragung für das Sonnenspektrum durchgeführt, wobei die Trübungsmessungen und die Albedomessungen in Rechnung gezogen worden sind. Es wurden auch Störungsexperimente mit geänderter Trübung und Oberflächenreflexion durchgeführt. Es wurde gefunden, daß zunehmende Oberflächenreflexion einen Abkühlungseffekt an der Oberfläche und einen Erwärmungseffekt im untersten Kilometer der Atmosphäre zeigt. Ferner bewirkt eine Zunahme der Trübung ebenfalls eine Abkühlung der Oberfläche, aber zusätzliche Erwärmung der Atmosphäre. Die kombinierte Zunahme der Oberflächenreflexion und der Trübung hatte einen etwas ausgleichenden Effekt, soweit die planetare Albedo betroffen war.

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With 13 Figures     

Rapid evolution of a jet streak circulation in a pre-convective environment

Summary An analysis of upper- and lower-tropospheric jet streaks and their associated vertical circulations prior to and during the Red River Valley severe weather outbreak of 10 April 1979 is presented utilizing the three-hourly SESAME data sets. The paper emphasizes the transformation of a transverse indirect circulation within the exit region of an upper-level jet streak (ULJ) in which the cross-contour components of the upper-level ageostrophic flow diminish in magnitude and reverse direction as the circulation's ascending branch shifts from the cyclonic-shear side to a position along the axis of the ULJ. The change in character of the vertical circulation over a 3- to 6h period appears to be related to the increasing cyclonic curvature associated with the propagation and amplification of a short-wavelength trough embedded within cyclonic flow.A low-level jet (LLJ) forms initially within the lower branch of the indirect circulation across Texas and later intensifies, in large part, as a response to a propagating and amplifying short-wavelength trough. However, the lack of a corresponding increase of upperlevel mass divergence during this period points to the possibility also influence the low-level Montgomery streamfunction (_m) tendencies that are a significant contributor to the forcing for the LLJ. The three-hourly data also indicate that differential advections associated with jet streak circulations and boundary layer heating can change markedly over very short periods of time and act to destabilize convectively relatively small regions immediately prior to convective outbreaks. The premise that pre-convective environments evolve over a synoptic time- and space-scale (while only the release of the convective instability occurs on the mesoscale) may, therefore, not be correct.

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Die schnelle Entwicklung einer Jetstreak-Zirkulation unter vorkonvektiven Bedingungen

Zusammenfassung Es wird eine Analyse von Jetstreaks der höheren und unteren Troposphäre und die damit verbundenen vertikalen Zirkulationen vor und während des Unwetters beim Red River Valley vom 10. April 1979 mit Hilfe der dreistündlichen SESAME-Daten vorgestellt. Die Arbeit betont die Transformation der Normalkomponente der indirekten Zirkulation im Endbereich eines Jetstreaks im oberen Niveau (ULJ). Hier verringert sich diese Komponente der ageostrophischen Strömung und kehrt ihre Richtung um, wobei der aufsteigende Ast sich von der Seite der zyklonalen Scherung auf eine Position bei der Achse des ULJ verschiebt. Diese änderung der vertikalen Zirkulation in 3 bis 6 Stunden scheint mit der vermehrten zyklonalen Krümmung, die mit dem Fortschreiten und der Verstärkung eines kurzwelligen in die zyklonale Strömung eingebetteten Troges verbunden ist, einherzugehen.Ein Jetstream im unteren Niveau (LLJ) entsteht zuerst im unteren Ast der indirekten Zirkulation über Texas und verstärkt sich später großteils aufgrund der Veränderung des kurzwelligen Troges. Das Fehlen einer entsprechenden Massendivergenz im oberen Niveau deutet jedenfalls darauf hin, daß Prozesse in der planetaren Grenzschicht (PBL) ebenfalls die Änderungen in der Montgomery Stromfunktion (_m) beeinflussen, die einen wichtigen Beitrag für den Antrieb des LLJ darstellen. Die dreistündlichen Daten weisen ebenfalls darauf hin, daß unterschiedliche Advektionen, die mit Jetstreak-Zirkulationen verbunden sind und die Erwärmung in der Grenzschicht sich in kurzer Zeit deutlich ändern und unmittelbar vor konvektiven Ausbrüchen relativ kleine Gebiete destabilisieren können. Daher mag die Annahme, daß sich vorkonvektive Bedingungen in einem synoptischen Zeit-und Raumscale entwickeln (während nur das Freiwerden der konvektiven Instabilität im Mesoscale auftritt) nicht richtig sein.

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With 18 Figures     

Investigations of the 500mb level in relation to the general circulation

Summary The redistribution of kinetic energy in the 500mbar level is studied for 1966 as well as for 1967. The total kinetic energy is split up in three parts: a) the energy due to the mean flow, b) the energy due to eddies with a period of time longer than a month and c) the energy due to eddies with a period of time less than a month but longer than one day.The transport of these energies takes place in formally three different ways, namely by the mean flow, by longperiod and shortperiod eddies (or monthly and daily eddies).Both the transports in zonal and meridional direction are studied. As will be shown in section 2, this yields 16 transportterms. It turns out that for the 500mbar level in the region from 100°W to 30°E and from 30°N to 65°N and based on geostrophic approximated winds: a) the longperiod eddies are important, b) the role of the longperiod eddies as well as the role of the shortperiod eddies decreases with increasing latitude and c) the zonal transports and the divergence of those transports are mostly larger than the meridional transports, and the divergence of the meridional transports.

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Untersuchungen der 500 mbar-Fläche in bezug auf die allgemeine Zirkulation,

Zusammenfassung Die Verteilung der kinetischen Energie im 500mb-Niveau wird für die Jahre 1966 und 1967 untersucht. Die gesamte kinetische Energie wird dabei in drei Teile zergliedert: a) die kinetische Energie der mittleren Strömung, b) die Energie aus länger als einen Monat andauernden Wirbeln und c) die Energie aus kürzer als einen Monat, aber länger als einen Tag andauernden Wirbelelementen.Der Transport dieser Energien erfolgt formal auf drei verschiedenen Wegen, nämlich durch die mittlere Strömung, durch lang- und kurzperiodige Wirbelelemente (Turbulenzelemente von Monatsdauer bzw. von Tagesdauer). Es werden die Transporte in zonaler und in meridionaler Richtung untersucht; daraus ergeben sich 16 Transportterme. Für die Region von 100°W bis 30°E und 30°N bis 65°N erweist sich unter Zugrundelegung geostrophisch approximierter Winde, a) daß langperiodige Wirbel von Bedeutung sind, b) daß die Bedeutung langperiodiger wie auch kurzperiodiger Wirbelelemente mit zunehmender geographischer Breite abnimmt und c) daß die zonalen Transporte und ihre Divergenz meistens größer sind als die meridionalen Transporte und die Divergenz meridionaler Transporte.

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With 25 Figures     

Untersuchung der atmosphärischen Trübung in Basel und ihrer Abhängigkeit von den Wetterlagen

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Trübungsbestimmungen mit Aktinometern in Basel aus den Jahren 1958–1960 werden im Zusammenhang mit den Witterungslagen bearbeitet. Bei einem durchschnittlichen Wert vonB=0,127 ergeben sich für Föhnlagen sowie für Hochdrucklagen mittlere Werte von 0,090–0,100, für flache Druckverteilung und für Advektionslagen kontinentaler Luft solche von 0,140–0,170. Maritime Luftmassen zeigen durchwegs geringere Trübung als kontinentale, was auf einen Unterschied der mitgebrachten Trübung hinweist; daneben spielen aber auch die Unterschiede der Durchmischung eine wesentliche Rolle.Es zeigt sich, daß die Trübung sowohl von den Boden- als auch von den Höhenwinden abhängig ist. Während der Höhenwind eher indirekt als Indikator für die Witterungslagen auftritt, die unterschiedliche Bedingungen für die Trübungsanhäufung und auch für den großräumigen Trübungstransport bringen, treten die Bodenwinde als direkte Möglichkeiten des Trübungstransports in Erscheinung. Vor allem bei Abwesenheit großräumiger Luftmassenadvektion während mehrerer Tage tritt der Einfluß der Bodenwinde stark hervor. In dieser Situation können auch recht bedeutende Unterschiede innerhalb des Stadtgebietes mit Maxima im Lee der Trübungsquellen beobachtet werden, wie die Bearbeitung von Meßfahrten der Jahre 1963–1965 zeigt.

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Investigation on the atmospheric turbidity at Basle and its relations with the weather situations

Summary The results of turbidity measurements undertaken at Basle in the years 1958 to 1960 by means of actinometers are discussed in their relations with the weather situations. Whereas the overall average value isB=0.127, the mean values for foehn and for high pressure situations are between 0.090 and 0.100; for flat pressure distribution and for situations of advection of continental air they amount to 0.140–0.170. Maritime air masses generally show smaller turbidity than continental ones, what indicates differences of the turbidity advected; besides, differences of air mixing may play a considerable rôle too.It is a feature that the turbidity depends on the surface winds as well as on the uper winds. While the upper winds are a more indirect indicator of the weather situations which produce different conditions for the accumulation and for the large-scale transport of turbidity, the surface winds are more effective for the transport of turbidity. Especially during the absence of large-scale air mass advection during a few days, the effect of surface winds becomes predominent. In such situations important differences within the town can be observed with maxima in the lee of the turbidity sources, what could be stated by means of measuring trips in 1963–1965.

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Mit 10 Abbildungen