The geographical distribution and seasonal variation of the semidiurnal pressure oscillation in high latitudes

The amplitudes and phases of the semidiurnal pressure wave have been computed for sixteen high-latitude stations. The data were analyzed to obtain a picture of the geographical and seasonal variations of this oscillation at high latitudes. At most of the stations the seasonal variation of the amplitude was found to have a maximum during the equinoxes and a minimum in the summer. No definite seasonal variation was found for the phase, although a tendency was found at stations above 70° N for the latest phase to occur in summer and an earliest phase to occur in winter. A simple expression is given for the geographical distribution of the annual mean of the standing semidiurnal oscillation at high latitudes.

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Zusammenfassung Für sechzehn Stationen in hohen Breiten sind die Amplituden und Phasen der halbtägigen Luftdruckwelle berechnet worden, und die Resultate wurden verwendet, um ein Bild über die geographischen und jahreszeitlichen Variationen dieser Oszillation in hohen Breiten zu erhalten. An den meisten Stationen hat die Amplitude ein Maximum während der Äquinoktien und ein Minimum im Sommer. Für die Phase wurde keine ausgeprägte jahreszeitliche Schwankung gefunden; allerdings scheint es, daß an Stationen nördlich von 70° N Breite das Maximum am spätesten im Sommer und am frühesten im Winter eintritt. Für die geographische Verteilung des Jahresmittels der stehenden halbtägigen Luftdruckschwankung in hohen Breiten wird eine einfache Formel gegeben.

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Résumé On a calculé les amplitudes et les phases de l'onde barométrique semi-diurne pour 16 stations de hautes latitudes. Avec les résultats de ces calculs, on obtient des indications sur les variations géographiques et saisonnières de cette oscillation aux latitudes élevées. A la plupart des stations, l'amplitude montre un maximum pendant les équinoxes et un minimum en été; on n'a pas décelé de variation saisonnière marquée de la phase; pourtant il semble qu'aux stations situées au nord de 70° de latitude nord, le maximum apparaît au plus tard en été et au plus tôt en hiver. On donne une formule simple pour la distribution géographique de la moyenne annuelle de l'oscillation barométrique semi-diurne stationnaire aux hautes latitudes.

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With 2 Figures     

The semidiurnal air-temperature variation and the solar air tide

The world wide distribution of the semidiurnal variation of the surface air temperature is analyzed, separately for the standing and the migrating temperature wave. The results of this analysis are applied to a discussion of the semidiurnal pressure wave. It is shown that the form of the observed standing semidiurnal pressure wave is such as would be expected on the basis of the resonance theory, including a term which is antisymmetrical to the equator because of the differences in land and water distribution in the northern and southern hemisphere. An other large antisymmetrical term in the migrating diurnal temperature wave does not appear in the semidiurnal migrating pressure wave because of unfavorable resonance conditions. These results may be considered as further evidence in favor of the resonance theory of the atmospheric tides.

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Zusammenfassung Die Verteilung der Halbtageswelle der Lufttemperatur über die ganze Erde wird getrennt für die stehende und die wandernde Temperaturwelle untersucht. Die Ergebnisse dieser Analyse werden auf eine Diskussion der halbtägigen Druckwelle angewendet. Es wird gezeigt, daß die Form der stehenden halbtägigen Druckwelle dieselbe ist, die man nach der Resonanztheorie erwarten kann, einschließlich eines Terms, der wegen der Unterschiede in der Land- und Wasserverteilung auf der Nord- und Südhalbkugel antisymmetrisch zum Äquator ist. Ein ähnlich großer antisymmetrischer Term in der wandernden täglichen Temperaturwelle erscheint wegen der ungünstigen Resonanzbedingungen nicht in der halbtägigen wandernden Druckwelle. Dieses Ergebnis kann als weiterer Beweis für die Resonanztheorie der atmosphärischen Gezeiten angesehen werden.

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Résumé Une analyse de la répartition de la variation semi-diurne de la température sur toute la terre est faite séparément pour les ondes de température fixe et migratoire. Le résultat de cette analyse est appliqué à une discussion de la variation semi-diurne de la pression atmosphérique. Il est démontré que la forme de l'onde de pression fixe est semblable à celle à laquelle il faut s'attendre d'après la théorie de résonnance, y compris le terme qui est antisymétrique à l'équateur à la suite de la répartition inégale des continents et des océans sur les deux hémisphères. Un terme asymétrique semblable dans l'onde de température migratoire ne paraît pas dans l'onde de pression migratoire à cause des conditions de résonnance défavorables. Ces résultats peuvent être considérés comme une nouvelle preuve en faveur de la théorie de résonnance des marées atmosphériques.

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With 1 Figure.     

Der vertikale Aufbau der täglichen Druck- und Temperaturänderungen

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

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

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

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Mit 9 Textabbildungen.     

Magnetic and ionospheric storms

Summary The characteristic ionospheric storm variation of F₂ Layer ionisation at a temperate latitude station is described and compared with corresponding effects at other latitudes. The well known marked variability of the F₂ Layer critical frequency is attributed, in part, to the operation of the ionospheric storm mechanism. The lack of correlation between variations of F₂ ionisation at two sites, at a considerable distance apart, is due to the fact that ionospheric storm manifestation is found to vary, in sign and magnitude, with geomagnetic latitude, and is also subject to a diurnal control determined by local time.

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Zusammenfassung Die charakteristische Ionosphärensturmvariation der Ionisation der F₂-Schicht an einer Station der gemäßigten Breite wird beschrieben und mit entsprechenden Vorgängen in anderen Breiten verglichen. Die bekannte eindeutige Veränderlichkeit der kritischen Frequenz der F₂-Schicht wird teilweise der Wirkung des Mechanismus der Ionosphärenstürme zugeschrieben. Das Fehlen einer Korrelation zwischen den Variationen der F₂-Schicht an zwei in beträchtlicher Entfernung voneinander gelegenen Orten erklärt sich aus der Tatsache, daß das Auftreten der Ionosphärenstürme nach Vorzeichen und Ausmaß mit der geomagnetischen Breite variiert und außerdem einem ortszeitlich bedingten Tageseinfluß unterliegt.

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Résumé On décrit la variation la variation caractéristique d'ionisation de la couche F₂ lors des tempêtes ionosphériques observées à une station de latitude moyenne et on la compare aux phénomènes analogues à d'autres latitudes. La variabilité marquée et bien connue de la fréquence critique de la couche F₂ est partiellement attribuée au mécanisme des tempêtes ionosphériques. L'absence de corrélation entre les variations de la couche F₂ en deux endroits considérablement éloignés l'un de l'autre s'explique par le fait que l'apparition des tempêtes ionosphériques varie en signe et en intensité avec la latitude

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With 4 figures.

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Dedicated to Professor Dr.H. Benndorf on the occasion of his eightieth birthday.     

Seasonal heat storage in the ocean and heating of the atmosphere

Summary One method of computing the seasonal heat budget of the atmosphere involves the seasonal heat storage in the oceans. On the basis of bathythermograph data and ocean surface temperatures, the heat added to, or released by the ocean was computed month by month. The heat stored in the ocean was then compared withGabites' estimate of the heat added by radiation and by means of the latent heat of water vapor. From this comparison, the heating of the atmosphere was approximated. In middle latitudes, the net heating of the atmosphere is close to zero during most of the year, so that even the sign of the atmospheric heating is in doubt there. During most of the year, the atmosphere undergoes net heating in low latitudes, and net cooling in high latitudes. The excess is removed by motions of the atmosphere and the ocean.

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Zusammenfassung Eine Methode, das jahreszeitliche Wärmebudget der Atmosphäre zu berechnen, hat auch der Wärmespericherung in den Ozeanen Rechnung zu tragen. Auf Grund von Wasserthermographenwerten und Ozeanoberflächentemperaturen wurden die dem Ozean zugeführten oder von ihm abgegebenen Wärmemengen monatsweise berechnet. Die im Ozean gespeicherte Wärme wurde dann mit der vonGabites aufgestellten Schätzung der durch Strahlung und durch die latente Wärme des Wasserdampfs zugeführten Wärmeenge verglichen und von dieser Vergleichung wurde auf die Erwärmung der Atmosphäre geschlossen. In mittleren Breiten liegt der Erwärmungszuwachs der Atmosphäre während des Großteils des Jahres bei Null, so daß sogar das Vorzeichen der Erwärmung zweifelhaft ist. Während des Großteils des Jahres erfährt die Atmosphäre dagegen in niederen Breiten einen Wärmezuwachs, in hohen Breiten einen Überschuß an Abkühlung. Diese Überschüsse werden durch Bewegungsvorgänge in der Atmosphäre und im Ozean verfrachtet.

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Résumé Une méthode visant à calcular le bilan thermique annuel de l'atmosphère doit tenir compte de la chaleur mise en réserve dans les mers. Des mesures de température de l'eau de mer en profondeur et en surface permettent d'établir les quantités de chaleur fournies mensuellement à la mer ou enlevée à celle-ci. La chaleur accumulée fut alors comparée à celle qu'estimeGabites en considérant la chaleur fournie par rayonnement et par la chaleur latente de la vapeur d'eau; on en a tiré une conclusion relative au réchauffement de l'atmosphère. Aux latitudes moyennes, l'accroissement de chaleur de cette dernière est voisine de zéro la plus grande partie de l'année, de sorte que même le signe est douteux. Aux latitudes basses par contre l'atmosphère reçoit de la chaleur pendant la plus grande partie de l'année; elle en perd aux latitudes élevées. Ces gains et ces pertes s'équilibrent in globo par les mouvements de l'air et de l'eau.

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With 4 Figures

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Presented at the 11th General Assembly, IUGG (IAM), Toronto, Septemer 1957.

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

Eddy flux of sensible heat at different levels in the stratosphere

Summary Covariances of temperature and meridional wind component at 18 stations in the Northern Hemisphere were computed at 2km-intervals from the surface to 28 km. These covariances are proportional to the northward flux of sensible heat resulting from transient eddies. Cross sections of covariance of temperature and meridional wind component during January and July were constructed for 80°W. At this longitude during January a minimum of eddy heat flux occurred near an altitude of 20 km at all latitudes, and in the higher latitudes a sharp increase began somewhere between 18 km and 22 km. Eddy heat fluxes were generally quite small, in the part of the stratosphere below 20 km. A similar pattern was found at the French station of Chateauroux. The layer which separates the regions of small and large eddy heat fluxes appears to coincide with a null layer described byFaust. However, this sharp dividing line between a lower stratosphere with small eddy heat fluxes and an upper stratosphere with large eddy heat fluxes does not appear at all longitudes. Over Alaska one finds maximum eddy heat fluxes between 20 km and 22 km, and values in the lower stratosphere are much larger than those near 80° W.

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Zusammenfassung Die Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente wurde für 18 Stationen der nördlichen Hemisphäre für 2km-Intervalle vom Boden bis 28 km berechnet. Diese Kovarianzen sind dem nach Norden gerichteten mittleren Strom der Wärme proportional, verursacht durch wandernde Wirbel. Für 80°W wurden Querschnitte der Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente konstruiert. In diesem Meridianschnitt tritt ein Minimum des turbulenten Wärmeflusses in nahezu 20 km Höhe in allen Breiten im Januar auf; in höheren Breiten beginnt eine plötzliche Zunahme mit der Höhe zwischen 18 und 22 km. Dieser turbulente Wärmefluß ist im allgemeinen in der unteren Stratosphäre unterhalb 20 km ziemlich klein. Ein ähnliches Verhalten wird bei der französischen Station Chateauroux gefunden. Die Schicht, welche die Regionen des kleinen und des großen turbulenten Wärmeflusses trennt, scheint mit einer vonFaust besprochenen Nullschicht zusammenzufallen. Diese scharfe Trennungslinie zwischen unterer Stratosphäre mit kleinem turbulenten Wärmefluß und der oberen Stratosphäre mit größeren Wirbelköpern der Wärme tritt jedoch nicht an allen Längengraden auf. Über Alaska findet man einen maximalen turbulenten Wärmestrom zwischen 20 und 22 km; auch die Werte in der unteren Stratosphäre sind dort viel größer als diejenigen um 80°W.

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Résumé On a calculé la covariance existant entre la température et la composante méridionale du vent. Ces calculs, ont été effectués pour des intervalles de 2 km du sol à 28 km et cela pour 18 stations, de l'hémisphère nord. Ces nord et provoqués par des tourbillons mobiles. On a construit des sections de la covariance entre température et composante méridionale du vent à 80° de longitude W. Sous cette longitude, on constate en janvier un minimum du flux turbulent de chaleur à environ 20 km d'altitude et cela sous toutes les latitudes. Dans les latitudes élevées, on constate en outre une brusque augmentation de ce flux avec l'altitude et cela entre 18 et 22 km. Ce flux turbulent de chaleur est en général assez faible dans les basses couches de la stratosphère, c'est à dire au-dessous de 20 km. On trouve des conditions similaires, à la station française de Chateauroux. La couche qui sépare les régions présentant des flux turbulents de chaleur faible et important semble coïncider avec la couche nulle deFaust. Cette nette ligne de séparation entre la stratosphère inférieure présentant un faible flux turbulent de chaleur et la stratosphère supérieure comportant des corps tourbillonnaires de chaleur importants ne se rencontre cependant pas sous toutes les longitudes. Au-dessus de l'Alaska, on rencontre un courant turbulent de chaleur maximum entre 20 et 22 km. Les valeurs de la stratosphère inférieure y sont aussi beaucoup plus grandes que celles trouvées à 80° de longitude ouest.

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With 4 Figures     

Zur Hyperthermie der menschlichen Haut

Zusammenfassung Mit Hilfe einer für andere Zwecke abgeleiteten Formel für die zeitliche Erwärmung der Oberfläche eines strahlungsdurchlässigen Mediums (Reuter [2]) wird der Versuch unternommen, unter gewissen Voraussetzungen die Zeitspanne einer Hyperthermie der ursprünglich 33gradigen menschlichen Haut auf 41° zu berechnen. Für die Berechnung ist die Kenntnis verschiedener Eigenschaften der Haut in bezug auf Strahlung und Wärmeleitung erforderlich. Die dazu nötigen Unterlagen wurden im wesentlichen nachBüttner [1] in Form der entsprechenden Konstanten verwendet. Eine Hyperthermie auf 41° wurde deswegen gewählt, weil nachde Rudder [4] dabei in der Hälfte der beobachteten Fälle bereits letaler Hitzschlag auftritt. Als Außenbedingungen wurden angenommen, daß die Lufttemperatur 30° betrage und während des ganzen Einstrahlungsprozesses sich nicht wesentlich ändere, ferner, daß Windstille herrsche. Die Einstrahlungs-intensität wurde konstant vorausgesetzt und ebenso der Wärmeverlust der Hautoberfläche durch Abstrahlung und Verdunstung. Den Berechnungen wurde schließlich noch die Annahme zugrunde gelegt, daß es sich um völlig schwitzende Haut handelt, also der größtmögliche Wärmeverlust durch Verdunstung auftritt. Das Ergebnis ist für verschiedene Einstrahlungs-intensitäten und verschiedene Werte der Luftfeuchte aus Tabelle 3 ersichtlich. Es ergibt sich daraus, daß bis zu einer Einstrahlungsintensität von 1,0 cal pro cm² und Minute die Gefahr einer raschen Hyperthermie nicht besteht. Dagegen ist bei einem Ansteigen der Einstrahlungsintensität auf 1,5 cal pro cm² und Minute, was im Einzelfall in unseren Breiten erreicht wird, in niedrigen Breiten jedoch häufig realisiert sein dürfte, die Zeitspanne bis zu einer Hyperthermie auf 41° verhältnismäßig gering und liegt je nach der Luftfeuchte zwischen einer viertel und einer halben Stunde.

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Summary In applying a formula derived for other purposes for the warming of the surface of a medium pervious to radiation (Reuter [2]) it is attempted on certain conditions to compute the span of time of hyperthermy of a human skin surface raised from originally 33° up to 41°. For the computation the knowledge of several skin qualities with regard to radiation and heat conductivity is needed. The essential data are used afterBüttner [1]) in the form of the corresponding constants. A hyperthermy up to 41° was chosen because, according tode Rudder [4], this is the critical temperature where in half of the cases a letal apoplexy ensues already. As to open air conditions the temperature is assumed to be 30° and not to change essentially during the process of incoming radiation. Besides there must be a calm. Both the insolation intensity and the loss of heat of the skin surface by outcoming radiation and evaporation are supposed to be constant. The computations are based on the supposition that the skin is totally perspiring which represents the utmost loss of heat by evaporation. The result is shown on table 3 for different insolation intensities and different values of atmospheric humidity. Hence it follows that up to an insolation of 1,0 cal/cm² min the danger of a rapid hyperthermy does not exist. Whereas in a rising of the insolation to 1,5 cal/cm² min which is now and then reached in our latitudes but often realised in lower latitudes, the span of time for a hyperthermy up to 41° is relatively small and amounts according to atmospheric humidity to between a quarter and half an hour.

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Résumé On tente de calculer le temps nécessaire, sous certaines conditions, pour porter de 33° à 41° la température de la peau humaine à l'aide d'une formule établie dans un autre but et qui donne l'échauffement de la surface d'un corps transparent pour les radiations envisagées (Reuter [2]). Il faut pour cela connaître certaines propriétés de la peau en ce qui concerne le rayonnement et la conductibilité calorifique. Les données nécessaires ont été empruntées àBüttner [1] sous la forme de constantes appropriées. On a choisi une hyperthermie atteignant 41° parcequ'alors d'aprèsde Rudder [4] dans ces conditions dans la moitié des cas observés il y a insolation mortelle. On suppose pour le calcul que la température de l'air est de 30°, constante pendant toute la durée de l'expérience, et que l'air est calme. De plus on suppose un rayonnement incident invariable et une perte de chaleur constante de la peau par émission et évaporation. On admet enfin que la peau est en état de pleine sudation et que par conséquent les pertes de chaleur par évaporation sont maxima. Le tableau 3 montre les résultats pour différentes intensités de rayonnement et pour différentes valeurs de l'humidité. Il en résulte que jusqu'à une intensité de rayonnement de 1,0 cal. par cm² et par minute il n'y a pas de danger d'hyperthermie rapide. Par contre si le rayonnement atteint 1,5 cal. par cm² et par min., conditions parfois réalisées sous nos latitudes et fréquentes sous des latitudes plus basses, le seuil de l'hyperthermie à 41° est assez court et se trouve compris entre 1/4 d'heure et 1/2 heure, suivant l'humidité.

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Mit 1 Textabbildung.     

Der feste Niederschlag im atlantischen Klimagebiet

Zusammenfassung Aus den Beobachtungswerten von Stationen, die sich von tropischen Gebieten bis in den arktischen Raum verteilen, wurden Mittelwerte des prozentuellen Anteiles des festen Niederschlages am monatlichen und jährlichen Gesamtniederschlag gebildet und ihre Abhängigkeit von der geographischen Breite sowie von der durchschnittlichen Monatsmitteltemperatur untersucht. Dabei zeigt sich, daß auch in hohen Breiten in geringer Seehöhe noch ein beträchtlicher Teil des Niederschlages in flüssiger Form fällt. An Stationen in großen Höhen fällt schon in niedrigen Breiten ein großer Teil des Niederschlages in fester Form.Der Zusammenhang des prozentuellen Anteiles des festen Niederschlages mit der Monatsmitteltemperaturt erweist sich als nahezu linear. Die BeziehungF(t)=50–5t ist gut erfüllt. Bei sehr tiefen Temperaturen ergeben die Beobachtungen jedoch geringere Werte des prozentualen Anteiles, als nach der Formel berechnet werden, bei hohen Temperaturen liegen die Werte dagegen höher.

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Summary Mean values of solid precipitation expressed as percentage of the monthly and annual totals of precipitation were calculated from observations at stations distributed on the whole range from tropical to arctic regions and their dependence on the geographical latitude as well as on the average monthly mean temperature was examined. It is shown that, even in high latitudes, a rather great part of precipitations falls in liquid form, but only at stations in low altitude. At high altitudes, however, already in low latitudes a great part of precipitations has solid form. The relation between the percentage of solid precipitation and the monthly mean temperature appears to be nearly linear. The functionF(t)=50–5t is in good agreement with observations. Only with very low temperatures, the percentage is smaller than the theoretical value, whereas with high temperature it is somewhat higher.

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Résumé On a établi, de valeurs observées de stations réparties des tropiques jusqu'à l'espace arctique, les moyennes des pourcentages de la précipitation solide en comparaison avec les précipitations totales mensuelles et annuelles et on a examiné leur dépendance de la latitude ainsi que de la température moyenne mensuelle. On peut constater que même dans les hautes latitudes une part importante des précipitations tombe en forme liquide, mais seulement à basse altitude. Aux stations d'altitude on observe, déjà sous les basses latitudes, un grand pourcentage de précipitations en forme solide. La corrélation du pourcentage de précipitations solides avec la température moyenne mensuellet est presque linéaire; la relationF(t)=50–5t est bien réalisée. Aux basses températures, on observe des valeurs du pourcentage plus petites que celles qu'on peut calculer d'après la formule, tandis qu'aux températures élevées les valeurs observées sont plus hautes.

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Mit 2 Textabbildungen     

On the annual variation of evaporation from lakes in the middle latitudes

Summary It is concluded from heat balance considerations that in the middle latitudes, the form of the annual variation of evaporation from nonshallow lakes is a double wave. In addition to the accepted winter minimum of evaporation, a second (but not necessarily secondary) minimum of evaporation occurs in spring or in summer about the time when the rate of heating of the lake waters is at its greatest. Thus the annual variation of evaporation resembles that from the oceans in similar latitudes except for a phase difference whose magnitude is to an extent an inverse function of the lake depth. In support of the above statements, observational data and results of studies are cited from the U. S. A., Switzerland and Israel.

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Zusammenfassung Aus Wärmebilanzbetrachtungen wird geschlossen, daß in mittleren Breiten der Jahresgang der Verdunstung von nicht seichten Seen eine Doppelwelle aufweist. Zusätlich zum bekannten Winterminimum der Verdunstung tritt ein zweites (aber nicht notwendig sekundäres) Minimum der Verdunstung im Frühling oder im Sommer zur Zeit der raschesten Erwärmung des Seewassers auf. Damit ähnelt der Jahresgang der Verdunstung der Seen dem der Verdunstung von Ozeanen gleicher Breiten bis auf eine Phasenverschiebung, deren Größe zu einem gewissen Grad eine invese Funktion der Seetiefe ist. Zur Stütze dieser Ansicht werden Beobachtungsdaten und Untersuchungsergebnisse aus USA, aus der Schweiz und aus Israel angeführt.

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Résumé En considération du bilan de chaleur appliqué aux latitudes moyennes, on est arrivé à la conclusion que, dans les lacs qui ont une certaine profondeur, la variation annuelle d'évaporation est une onde double. En addition au minimum hibernal accepté d'évaporation, un second (mains pas necessairement secondaire) minimum d'évaporation se trouve en printemps ou en été environ au temps où la vitesse de réchauffement des eaux de lac atteint son maximum. Ainsi la variation annuelle d'évaporation ressemble à celle des océans de latitude similaire, à l'exception d'une différence de phase dont la magnitude est jusqu'à un point une fonction inverse de la profondeur du lac. Pour supporter la thèse ci-dessus, des données observées et les résultats d'études faites aux Etats-Unis, en Suisse et en Israël sont citées.

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Mit 1 Figure.     

A low latitude general circulation model

Summary The primitive equations of motion are solved to find peak latitudes of families of trajectories of air moving from low latitudes towards the pole from a state of rest under the action of a constant meridional pressure gradient. The general case is discussed first and then calculations are applied to the 20° West meridian in January and July for the Northern Hemisphere.The resulting mass transposition indicates that a belt of convergence should occur at about 32° N in January; this agrees well with the latitude of the axis of the mean sub-tropical high pressure belt at that time of year.The nature of the climatological model in low latitudes suggested by the calculation is then discussed.

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Zusammenfassung Die vereinfachten Bewegungsgleichungen werden gelöst, um Scheitelbreiten für Trajektorienscharen der Luftbewegungen zu finden, die ausgehend von dem Ruhezustand unter Einwirkung eines konstanten meridionalen Druckgradienten polwärts gerichtet sind. Der allgemeine Fall wird diskutiert und es werden Berechnungen für den 20. westlichen Längengrad der Nordhemisphäre für Januar und Juli durchgeführt.Der resultierende Massentransport zeigt, daß im Januar in 32° N ein Konvergenzgürtel auftreten sollte. Dies stimmt gut überein mit der geographischen Breite der Achse des mittleren subtropischen Hochdruckgürtels zu dieser Jahreszeit.Schließlich wird die Form des klimatologischen Modells für niedere Breiten, das durch diese Berechnungen nahegelegt wird, diskutiert.

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Résumé Résolution des équations simpflifiées du mouvement pour déterminer l'origine des faisceaux de trajectoires des courants aériens qui, partant du repos, sont dirigés vers le pôle sous l'effet d'un gradient constant de pression méridien. Discussion du cas général; calcul pour le 20^e méridien Ouest de l'hémisphère Nord en janvier et en juillet.Le transport de masse résultant montre qu'il doit y avoir en janvier, a 32° de latitude Nord, une ceinture de convergence ce qui concorde bien avec la latitude de l'axe de la zone moyenne des hautes pressions subtropicales en cette saison.Forme du modèle climatologique aux basses latitudes suggéré par ces calculs.

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With 1 Figure     

Tidal currents off the antarctic ice barrier,Queen Maud Land

Observations of tidal currents in lat. 71° 01 S, long. 10° 55 W indicate that a semi-diurnal tidal wave progresses towards the WSW, that is, parallel to the main direction of the barrier. ForM ₂ the cotidal hour appears to be about 7^h, in good agreement with the value 6.7^h, that is derived from observations of the atmospheric pressure. Furthermore, the current measurements indicate that the ratio(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) is large, perhaps as large as 2.5.

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Zusammenfassung Beobachtungen der Gezeitenströmungen in 71° 01 S und 10° 55 W lassen erkennen, daß eine halbtägige Gezeitenwelle gegen WSW, also parallel zur Hauptrichtung der Eisbarriere, wandert. FürM ₂ scheint das Flutstundenintervall etwa 7 Stunden zu betragen und damit gut zu dem Wert von 6,7 Stunden zu stimmen, der aus Beobachtungen des Luftdrucks abgeleitet wird. Ferner lassen Strömungsmessungen erkennen, daß der Quotient(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) mit etwa 2,5 groß ist.

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Résumé Des observations des courants de marée, faites à 71° 01 S et 10° 55 W, montrent qu'une vague de marée semi-diurne progresse en direction WSW, ce qui est parallèle à la direction principale de la limite de la banquise. PourM ₂ l'heure cotidale paraît être de 7^h environ, ce qui correspond assez bien avec la valeur de 6.7^h déduite des observations de la pression atmosphérique. En outre les mesures du courant indiquent que le quotient(K ₁+O₁)/(M₂+S₂) est assez grand et comporte environ 2.5.

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With 1 Figure.     

Neuere Ansichten über die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre in mittleren Breiten

Zusammenfassung Im folgenden wird ein Überblick über die Untersuchungen über die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre in den mittleren Breiten der Erde gegeben, die vom Department of Meteorology of the University of Chicago unter der Leitung von Prof.C. G. Rossby im Akademiejahr 1946 bis 1947 ausgeführt worden sind.In der zonalen Zirkulation der mittleren Breiten der Nordhemisphäre zeigt sich vor allem im Winterhalbjahr normalerweise zwischen 5 und 15 km Höhe ein verhältnismäßig schmales Band von sehr starken Westwinden, das den Charakter eines Freistrahls besitzt. Das Intensitätsmaximum dieses Windbandes tritt im Tropopausenniveau (300 bis 200 mb) auf. Südwärts des Windmaximums nimmt die Windgeschwindigkeit sehr rasch auf niedrige Werte ab. Das zonale Windband liegt innerhalb oder knapp südlich einer ebenfalls relativ schmalen Zone, in der der Temperaturgegensatz zwischen den polaren und äquatorialen Gebieten konzentriert ist. Im Bereich des zonalen Windbandes steigt die Tropopause steil an, wobei häufig sogar eine Unstetigkeit auftritt, indem nördlich desselben ihre Höhe jener der polaren Atmosphäre entspricht, südlich davon jener der äquatorialen. Unter dem Windband liegt häufig eine gut ausgebildete Frontalzone, die in den oberen Troposphärenschichten etwas nördlich des Windbandes endigt.Das obere Westwindband zeigt rund um die ganze Erde einen wellenförmigen Verlauf mit Wellenlängen von etwa 50° bis 120° Längengraden. Diese Wellen weisen nur eine geringe Fortpflanzungsgeschwindigkeit auf und scheinen mit den gewöhnlichen kurzen, instabilen troposphärischen Frontalwellen keine nähere Beziehung zu haben. Anderseits scheinen sie sowohl das Verhalten, wie auch die Bewegung dieser kurzen unteren Wellen in maßgebender Weise zu beeinflussen.Die oberen Wellen sind insofern instabil, als die meridionale Schwingungsweite (Mäanderung) allmählich sich so verstärkt, daß es an den Rändern des Windbandes zur Bildung von Wirbeln kommt: auf der Südseite zyklonischer Natur und kalten thermischen Aufbaues, auf der Nordseite antizyklonischer Natur und warmen thermischen Aufbaues. Diese Ausstoßung von Luftmassen aus dem Windbandbereich führt zu einem Luftmassenaustausch zwischen hohen und niedrigen Breiten, der wie es scheint in den troposphärischen Schichten oberhalb 700 mb von ausschlaggebender Bedeutung ist.Theoretische Untersuchungen zeigen, daß die beobachteten meridionalen Windprofile im Tropopausenniveau recht gut mit solchen übereinstimmen, die der Forderung einer konstanten vertikalen Wirbelkomponente im Bereich des großräumigen seitlichen Austausches der mittleren Breiten genügen. Solche theoretische Windprofile zeigen in niedrigen Breiten ein so großes meridionales Windgefälle, daß es am Südrand des Windbandes zu Trägheitsinstabilitäten kommt. Sie führen zu einem mehr oder minder unvermittelten Abbruch der meridionalen Windzunahme in 40° bis 30° Br.Das gleichzeitige Auftreten von Windband und Frontalzone darunter führt zur Schlußfolgerung, daß es bei der Ausbildung des Westwindbandes zu einer dynamischen Konzentration von Solenoiden in seinem Bereich kommen muß, zu ähnlichen Vorgängen, wie sie bei ozeanischen Strömen auftreten.Im Anschluß an diese hier kurz angedeuteten wichtigen Ergebnisse dieser neueren amerikanischen Arbeiten wird auf einige Ergebnisse österreichischer Untersuchungen hingewiesen, die einige Fragen der obigen Probleme betreffen.

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Summary The paper gives a general view of the investigations dealing with the general circulation of the atmosphere in middle latitudes, carried out by the Department of Meteorology of the University of Chicago under the direction of Prof.C. G. Rossby during the academic year 1946–47.The zonal circulation in the middle latitudes of the northern hemisphere shows, particularly during the winter halfyear and normally between heights of 5 and 15 km, a fairly narrow band of very strong western winds with the character of a free jet. The maximum of intensity of this wind-band appears at the level of the tropopause (300–200 mb.). The wind velocity is rapidly decreasing to the south of the wind maximum. The zonal windband is located within or immediately to the south of an equally narrow zone in which the contrast of temperature between the polar and equatorial regions reaches its highest degree. There is a strong inclination of the tropopause within the zonal wind-band. Frequently, even a discontinuity can be found, the height of the tropopause corresponding to that of the polar atmosphere in the north and to that of the equatorial atmosphere in the south of the wind-band. Below the wind-band, often a well defined frontal zone is situated, ending in the upper layers of the troposphere a little to the north of the wind-band.The upper west-wind belt embracing the whole earth has a wavelike form with wave-lengths from about 50 to 120 degrees of longitude. These waves show but a small velocity of propagation and do not appear to be connected with the ordinary short and unstable frontal waves of the troposphere. On the other hand, they seem to influence considerably the behaviour as well as the movement of these short waves of the lower atmosphere.However, the upper waves are unstable insofar as the amplitude of the oscillation (formation of meander) is little by little increasing so much as to form whirls at the margins of the wind-band: of cyclonic nature and cold thermic structure at the southern side, of anticyclonic nature and warm thermic structure at the northern side. This cutting off of air-masses from within the wind-band causes an exchange of air-masses between high and low latitudes which appears to be of greatest importance in the tropospheric air-layers above 700 mb.Theoretical investigations show that the observed meridional windprofiles at the level of the tropopause agree rather well with those theoretically computed on the assumption of a constant vertical component of absolute vorticity within the lateral large-scale exchange of air-masses in the middle latitudes. Theoretical wind-profiles of this kind show, in low latitudes, such a strong meridional wind-gradient as to cause inertia instability at the southern edge of the wind-band. Due to them, the meridional wind-increase ceases more or less abruptly in latitudes of 40 to 30 degrees.The conclusion can be drawn from the simultaneous appearance of the wind-band and the frontal zone below it that the formation of the west-wind-band must be accompanied by a dynamic concentration of solenoids within the band, a phenomenon in a similar form to be found with oceanic currents.In addition to these important results of recent American researches, shortly indicated above, several Austrian investigations referring to some questions of the discussed problems are mentioned.

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Résumé L'auteur donne un aperçu des recherches sur la circulation générale de l'atmosphère sous les latitudes moyennes entreprises par le Department of Meteorology of the University of Chicago, sous la direction du professeurC. G. Rossby en 1946/47.Dans la circulation zonale des latitudes moyennes de l'hémisphère nord apparaît, en hiver surtout, une région assez étroite de très forts vents d'Ouest entre 5 et 15 km. d'altitude qui a l'allure d'un jet aérien délimité. Le maximum de vitesse de ce courant se produit au niveau de la tropopause (300 à 200 mb.); au Sud de ce maximum, la vitesse décroît rapidement. Le courant zonal se trouve dans une bande étroite, ou immédiatement au Sud de celle-ci, dans laquelle les différences de température entre les régions polaires et équitoriales ont leurs plus grandes valeurs. A l'intérieur du courant la tropopause monte rapidement et présente même souvent une discontinuité: au Nord, son altitude correspond à celle de l'atmosphère polaire, au Sud à celle de l'atmosphère équatoriale. Au-dessous du même courant, on rencontre souvent une zone frontale bien développée qui dans les couches supérieures de la troposphère se termine un peu au Nord du courant zonal. La partie supérieure du courant d'Ouest présente une structure ondulée, avec des longueurs d'onde comprises entre 50° et 120° de longitude. Ces ondes ne se déplacent que lentement et ne paraissent pas être de même nature que les ondes frontales instables de la troposphère. D'autre part elles semblent exercer une action décisive sur l'allure et sur le mouvement des courtes ondes frontales inférieures. Les ondes supérieures sont instables en tant que sur leurs bords il peut se produire des ondulations donnant naissance à des tourbillons: sur le bord sud du courant apparaissent des tourbillons cycloniques et froids; sur le bord nord des tourbillons anticycloniques et chauds. Le courant d'Ouest expulse de la sorte des masses d'air et entretient un échange de masses entre les hautes et les basses latitudes qui semble avoir une grande importance dans les couches troposphériques au-dessus de 700 mb. Des recherches théoriques montrent que les profils méridiens du vent observés au niveau de la tropopause concordent fort bien avec ceux qu'exige la constance d'une composante verticale tourbillonnaire dans le cadre de l'échange turbulent à grande échelle des latitudes moyennes. De tels profils théoriques du vent montrent, aux basses latitudes, un gradient méridien du vent tellement grand que des états instables d'inertie doivent se produire au Sud du courant d'Ouest. Ces zones d'instabilité introduisent une cessation plus ou moins brusque de l'accroissement méridional de vitesse du vent vers 40° à 30° de latitude. Le fait que le courant d'Ouest étroit se superpose à une zone frontale inférieure amène à conclure que la formation de ce courant est accompagnée d'une concentration dynamique de solénoïdes à son niveau, phénomène analogue à celui que l'on observe dans les courants marins. Faisant suite à cet examen des travaux américains, l'article énumère encore quelques résultats de recherches autrichiennes relatives à certaines questions du même problème.

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Mit 9 Textabbildungen.     

Photochemical,advective and turbulent effects on the meridional distribution of ozone

Summary A time-dependent study of the formation, distribution and destruction of atmospheric ozone is made for a meridional plane between 15 km and 45 km under the assumption of zonal symmetry. Included are time-effects of photochemistry, advection and turbulence, using presently available information on theoretical and observational data. The attempt is made to investigate the important part played by pure photochemistry, by the various transport processes and by the combination of both.In the photochemical calculations the equations of a pure oxygen photochemistry and solar ultraviolet energy data obtained from recent rocket observations are used.Murgatroyd andSingleton's results of a possible meridional circulation andPrabhakara's pattern of large-scale eddy diffusion, derived from the spread of radioactive tungsten in the stratosphere, are assumed to be the basic transport meachanisms.Several combinations of these non-photochemical processes are tested in the model and compared with recent observations.The relatively largest seasonal variations of the O₃-concentration take place in the upper stratosphere with a maximum concentration in the high-latitude winter-hemisphere. In the midstratosphere the maximum concentration appears over the equatorial latitudes following the sun's position. In the lower stratosphere the highest O₃-concentrations are over the polar latitudes throughout the year.The seasonal variation of the total ozone at middle and high latitudes can be explained by photochemical effects, the increase of total ozone with increasing latitude by the combined effects of photochemistry and transport processes only. With an advective transport of 70% ofMurgatroyd andSingleton's circulation we have reasonably well reproduced an observed spring distribution of O₃ in the northern hemisphere.

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Zusammenfassung Die Bildung, Ausbreitung und Zerstörung des atmosphärischen Ozons wird in einem meridionalen Profil zwischen 15 km und 45 km unter der Annahme zonaler Symmetrie als nichtstationäres Problem untersucht. Die Einflüsse der Photochemie, der Advektion und der Turbulenz werden als Funktionen der Zeit behandelt. Es wird versucht, die Bedeutung der photochemischen Einflüsse, der verschiedenen Transportprozesse sowie der Kombination beider in einem numerischen Modell zu studieren; gegenwärtig verfügbare theoretische und experimentelle Daten finden Verwendung.In den photochemischen Berechnungen werden die Gleichungen der reinen Sauerstoff-Photochemie und mit Raketen ermittelte Daten der verfügbaren Sonnenenergie verwendet.Murgatroyds undSinlgetons Ergebnisse einer möglichen meridionalen Zirkulation und die vonPrabhakara benützten Werte der großräumigen Turbulenz, die aus der Verbreitung des radioaktiven Wolframs abgeleitet worden sind, werden als Transportmechanismen betrachtet. Verschiedene Kombinationen dieser Transportgrößen werden im Modell getestet und mit neueren Beobachtungen verglichen.Die relativ größten jahreszeitlichen Schwankungen der Ozonkonzentration treten in der oberen Stratosphäre auf mit einer maximalen Konzentration in der Winterhemisphäre hoher Breiten. In der mittleren Stratosphäre befindet sich das Maximum über den äquatorialen Breiten. In der unteren Stratosphäre findet man die höchsten Ozonkonzentrationen während des ganzen Jahres über den polaren Breiten.Der Jahresgang des Gesamtgehaltes an Ozon über mittleren und hohen Breiten kann durch photochemische Einflüsse erklärt werden, die Zunahme des Gesamtozons mit zunehmender Breite nur durch ein Zusammenwirken von photochemischen und Transport-Prozessen. Mit 70% der Advektion vonMurgatroyd undSingleton haben wir eine beobachtete Frühjahrsverteilung des Ozons in der nördlichen Hemisphäre mit guter Annäherung reproduziert.

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Résumé On examine ici la formation, la propagation et la destruction de l'ozone atmosphérique dans un profil méridien entre 15 et 45 km d'altitude. Pour cela, on admet une symétrie zonale et qui'il s'agit d'un problème non stationnaire. On considére les influences de la photochimie, de l'advection et de la turbulence en fonction du temps. On essaie d'étudier au moyen d'un modèle numérique l'importance des influences de la seule photochimie, des différents processus de transport ainsi que la combinaison des deux phénomènes. Dans ce but, on utilise les valeurs théoriques et expérimentales disponibles actuellement.Dans le calcul photochimique, on utilise aussi bien les équations de la photochimie pure de l'oxygène que des valeurs de l'énergie solaire disponible, obtenues au moyen de mesures effectuées avec des fusées. Comme mécanismes de transport, on prend en considération les résultats des études deMurgatroyd etSingleton sur une circulation méridionale possible ainsi que les valeurs de la turbulence des grands espaces utilisées parPrabhakara. Ces dernières découlent de la dissémination du wolfram radioactif. On fait figurer dans le modèle diverses combinaisons de ces grandeurs de transport et on compare les résultats ainsi obtenus aux observations les plus récentes.Les variations saisonnières relativement les plus importantes de la concentration d'ozone se rencontrent dans la stratosphère supérieure. La concentration maximale se situe dans les hautes latitudes de l'hémisphère hivernal. Dans la stratosphère moyenne, le maximum se rencontre au voisinage de l'équateur. Dans la basse stratosphère, on note les plus fortes concentrations d'ozone au voisinage des pôles et cela durant toute l'année.On peut expliquer par des influences photochimiques les fluctuations annuelles de la teneur globale en ozone dans les latitudes moyennes et élevées. L'augmentation de la teneur totale de l'ozone avec la latitude ne s'explique que par les effets conjugués des processus photochimiques et de transport. On a assez bien pu reproduire une répartition de l'ozone observée au printemps sur l'hémisphère nord en utilisant le 70% de l'advection calculée selonMurgatroyd etSingleton.

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With 18 Figures

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This investigation was begun while the author was on leave at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, USA.     

On the frequency of cyclones over the North Atlantic related to the sunspot cycle

Summary C. J. Kullmer andH. H. Clayton found shifts in the latitudetracks of low pressure areas in North America with change in sunspot activity. These remarkable results called for an extension of their investigations to other parts of the globe and this was made possible by the U. S. Weather Bureau Northern Hemisphere Historical Map Series published lately and was all the more justified since no statistical tests of significance had been applied so far.Owing to the material used, onlyfrequencies of cyclonic centres for three solar cycles between 1899 and 1932 were subjected to a search for a relationship to the solar activity and the area investigated has for the time being been restricted to the North Atlantic. Our results are based on 12 418 weather maps for 1300 G. M. T.In spite of the fact that track-frequencies and frequencies of cyclonic centres of different periods have been combined (Fig. 1) agreement in the characteristic features of the average annual frequency in the overlapping part of the areas investigated by previous authors and ourselves exists. The maximum frequency of the cyclonic tracks occurs over the United States in a belt around 50° N. which continues in approximately the same latitude up to 55° W. and then over the Atlantic turns northwards, reaching 62° N. between 10° and 0° W. Isopleths of the total frequency (Fig. 2) of the cyclonic centres describe this belt in greater detail and show the three well known frequency maxima in the regions of Newfoundland, Greenland and Iceland.During the period 1899 to 1929, generally three belts of maximum frequency (in high, middle and low latitudes) appear in a single year. Figs. 3 and 4 show two characteristic specimen maps. The movement of these belts (Figs. 5 and 6) along the mid-Atlantic meridian seems to indicate a correlation to the solar activity although its interpretation is ambiguous.The plotting of the differences of the cyclonic frequencies (for three year periods) at the maximum and minimum solar activity and forKullmer's selected and test years respectively doesnot reveal any conspicuous pattern. The considerable differences in the cyclonic frequencies at the maximum and minimum solar activity in the Greenland area (Fig. 7) might indicate a solar influence. The application of thet test to the frequencies of low pressure centres over the North Atlantic indicates a solar influence at least in the latitudes 50° to 60° N., which is supported by the results of our application of thet test toKullmer's track frequencies over the United States.

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Zusammenfassung C. J. Kullmer undH. H. Clayton haben Breitenverschiebungen der Bahnen der Tiefdruckgebiete in Nordamerika mit der Sonnenfleckentätigkeit gefunden. Diese bemerkenswerten Resultate legten eine Ausdehnung ihrer Untersuchungen auf andere Teile der Erde nahe, welche jetzt durch die kürzlich vom Wetterbureau der Vereinigten Staaten veröffentlichte Reihe historischer Wetterkarten der nördlichen Halbkugel ermöglicht wurde. Eine solche Untersuchung war um so mehr gerechtfertigt, als die früher genannten Autoren keine Wahrscheinlichkeitskriterien angewendet, sordern ihre Feststellungen auf rein graphischem Wege abgeleitet hatten.Da das von uns benützte Material nur eine Wetterkarte per Tag gibt, haben wir bloß dieHäufigkeit der Tiefdruckzentren während dreier Sonnenfleckenzyklen im Zeitraum von 1899 bis 1932 auf ihre Beziehung zur Sonnentätigkeit hin untersucht und das Untersuchungsgebiet vorläufig auf den nördlichen Atlantischen Ozean beschränkt. Unsere Resultate gründen sich auf 12418 Wetterkarten, welche für 1300 M. G. Z. entworfen sind.Trotzdem in Abb. 1 Häufigkeiten von Zyklonenbahnen und Tiefdruckzentren von sogar verschiedenen Epochen zusammengestellt sind, besteht gute Übereinstimmung in den charakteristischen Zügen der durchschnittlichen jährlichen Häufigkeit in den übergreifenden Teilen der von den obengenannten Forschern und uns untersuchten Gebiete. Die größte Häufigkeit der Tiefdruckbahnen tritt über den Vereinigten Staaten von Nordamerika in einem Gürtel in ungefähr 50° n. Br. auf, der sich bis 65° westlicher Länge erstreckt und dann über dem Atlantik nordwärts wendet; er erreicht 62° n. Br. zwischen 10° und 0° westlicher Länge. Isoplethen der Gesamthäufigkeit (Abb. 2) der Tiefdruckzentren geben Einzelheiten über die Ausdehnung und Gestalt dieses Gürtels und zeigen die drei wohlbekannten Häufigkeitszentren in der Gegend von Neufundland, Grönland und Island.Im allgemeinen treten in einzelnen Jahren des Zeitraums 1899 bis 1929 drei Gürtel größter Häufigkeit auf, und zwar in hohen, mittleren und niedrigen Breiten; in manchen Jahren ist allerdings der Gürtel südlich von 20° n. Br. schlecht ausgeprägt. Abb. 3 und 4 bringen zwei charakteristische Beispiele. Die Verschiebung dieser Gürtel in der Mitte des Atlantischen Ozeans, entlang dem Meridian von 35° westlicher Länge, deutet eine Korrelation mit der Sonnenaktivität an, wenn auch die Interpretation dieser Beziehung noch unsicher ist. Es ist möglich, die Nord-Süd-Verschiebung dieser Gürtel so der Sonnentätigkeit zuzuordnen, daß die Minima der Sonnenflecken-Relativzahlen der größten Südwärtsverschiebung der Häufigkeitsgürtel entsprechen und die Maxima der Sonnentätigkeit ihrer größten Verlagerung nach Norden (Abb. 5). Man kann aber auch, wenn auch nicht so zwanglos, die in Abb. 6 wiedergegebene, umgekehrte Zuordnung versuchen.Die Mappierung der Differenzen der Häufigkeit der Lage der Tiefdruckzentren zur Zeit der Maxima und Minima der Sonnentätigkeit und für die vonKullmer definierten ausgewählten und Probe-Jahre ergibt komplizierte Anordnungen der Häufigkeitskurven über dem nordatlantischen Ozean und zeigt, im Gegensatz zu jenen über dem nordamerikanischen Kontinent,keine auffallende Anordnung. Die beträchtlichen Unterschiede in den Häufigkeiten der Tiefdruckzentren im Gebiete von Grönland zwischen den Maxima und den Minima der Sonnentätigkeit (Abb. 7) könnten immerhin einen solaren Einfluß andeuten. Die Anwendung des sogenannten t-Test auf die Häufigkeitsverteilung der Zyklonen über dem Nordatlantik läßt einen solaren Einfluß wenigstens in den Breiten von 50° bis 60° N. erkennen, ein Befund, der durch die Anwendung desselben Tests auf die vonKullmer für Nordamerika mitgeteilten Häufigkeiten der Zyklonenbahnen gestützt wird.

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Résumé C. J. Kullmer etH. H. Clayton avaient constaté un déplacement en latitude des trajectoires de dépressions en Amérique du Nord en relation avec l'activité des taches solaires. Ces résultats remarquables suggéraient une extension des recherches dans d'autres régions du globe, recherches facilitées par la publication récente par le Weather Bureau américain de séries de cartes du temps rétrospectives de l'hémisphère nord. Une telle étude était d'autant plus justifiée que les auteurs cités n'avaient pas appliqué de critères probabilistes et n'avaient conclu que sur la base de méthodes graphiques.Comme le matériel utilisé ici ne comporte qu'une carte par jour, nous nous sommes borné à étudier la fréquence des centres de basse pression en relation avec l'activité solaire durant trois cycles de taches solaires, soit dans la période de 1899 à 1932; nous n'avons en outre considéré que la région de l'Atlantique nord en utilisant 12418 cartes synoptiques dessinées pour 13 hs. T. M. G.Bien que la fig. 1 représente des fréquences de trajectoires et de centres de basse pression de périodes différentes, elle montre cependant un bon accord des traits caractéristiques des fréquences moyennes annuelles dans les régions communes étudiées par les auteurs cités et par nous. La plus grande fréquence de trajectoires dépressionnaires s'observe aux États-Unis, dans une zone de latitude voisine de 50° N s'étendant du méridien de 55° W à l'Atlantique septentrional; ici, elle se tourne vers le N et atteint 62° de latitude N entre les longitudes occidentales de 10° à 0°. Les isoplèthes de la fréquence totale (fig. 2) des centres de basse pression décrivent l'étendue et la forme de cette zone, et mettent en relief les trois centres de fréquence bien connus de Terre-Neuve, du Groenland et de l'Islande.D'une façon générale, trois zones de fréquence maximum apparaissent dans la période 1899–1929, et cela aux latitudes hautes, moyennes et basses; certaines années, la zone au sud du 20me parallèle N est à vrai dire mal définie. Les figures 3 et 4 fournissent deux exemples caractéristiques. Le déplacement de cette zone au milieu de l'Atlantique, le long du méridien de 35° W, fait pressentir une corrélation avec l'activité solaire, bien qu'une incertitude plane encore sur cette interprétation.La corrélation pourrait s'établir dans ce sens qu'au minimum de taches solaires correspond le plus grand déplacement vers le Sud de la zone de fréquences, et au maximum de taches le plus grand déplacement vers le Nord (fig. 5). Mais il est aussi possible de renverser les rôles, comme l'indique la fig. 6, bien que cela paraisse moins naturel.Si l'on reporte sur la carte les différences de fréquences des positions des centres de basse pression aux époques respectives des maxima et des minima de l'activité solaire pour les années classées parKullmer (comme sélectives ou de contrôle) on obtient des courbes compliquées sur l'Atlantique nord et on ne retrouve plus les dispositions régulières apparaissant sur le continent américain. Toutefois les différences importantes de fréquences des centres dépressionnaires dans la région du Groenland entre les maxima et les minima de l'activité solaire (fig. 7) pourraient faire supposer une influence solaire. L'application du «testt» à la distribution des fréquences des cyclones sur l'Atlantique nord fait apparaître une influence solaire, au moins aux latitudes comprises entre 50° et 60° N; ce fait est confirmé par l'application de la même méthode aux fréquences de trajectoires dépressionnaires en Amérique du Nord parKullmer.

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With 7 Figures.     

Über den Mechanismus der unperiodischen Schwankungen der allgemeinen Zirkulation der Nordhalbkugel

Zusammenfassung Nach der Methode der Chicagoer Meteorologen-Schule unterscheidet man in der großen allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre der gemäßigten Breiten rund um die ganze Nordhalbkugel zwei gegensätzliche Haupttypen: den High Index und den Low Index. Diese Typen beherrschen zeitweise für einige Zeit das Bild der allgemeinen Zirkulation der mittleren und höheren Breiten. Es war nun von Wichtigkeit festzustellen, welche Vorgänge sich in der Atmosphäre beim Übergang von dem einen zum anderen Zirkulationstypus abspielen und wie der innere Mechanismus dieser Umwandlung gestaltet ist. Eine Untersuchung dieser Art bildet den Inhalt der folgenden Arbeit, die ich an der Hand des umfangreichen Materials der Nordhemisphäre des Winterhalbjahres 1951/52 ausgeführt habe.Die Umwandlung eines Low in einen High Index-Typ ist charakterisiert durch folgende Merkmale: Auftreten eines ausgeprägten Druckanstieges und einer gleichzeitig auftretenden Erwärmung in der gesamten Troposphäre über dem subtropischen westlichen Atlantik während der Andauer eines gut ausgeprägten Low Index. Ausbreitung dieses Einflusses (Wärmewelle großräumiger Natur) auf bevorzugter Bahn rund um die Nordhalbkugel. Zerstörung der Kältezungen oder Tröge des Druckfeldes der Low Index-Zirkulation (cut off-Prozesse) und Ausbildung eines mehr zonalen Jetstream in höheren Breiten. Ähnliche Wärmevorstöße stellen sich auch über dem Westpazifik ein, jedoch sind die westatlantischen in der bearbeiteten Jahreszeit stärker, wobei jahreszeitliche Unterschiede bestehen. Das Endresultat des Umwandlungsprozesses ist die Kontraktion des zirkumpolaren Wirbels gegen die höheren Breiten zu bei gleichzeitig beträchtlicher Abkühlung der polaren Atmosphäre.Die Umandlung des High Index-in einen Low Index-Typ wird eingeleitet druch Kälteausbrüche aus dem Polargebiet, das zu dieser Zeit besonders kalte Struktur aufweist (cold dome). Die Hauptausbrüche sind an bestimmte geographische Stellen gebunden (Nordostasien, Alaska-Nordwestkanada, Grönland-Island). Die folgende Ausbildung von Kaltluftzungen mit entsprechend dazwischen liegenden Wärmevorstößen aus Süden ist begleitet von einer starken Mäanderung (Wellenbildung) im Jetstream, dessen mittlere Lage nun südlicher ist. Die Folge dieser Bildungen ist die Verdrängung der Kaltluft aus dem Polargebiet und ihre Verlagerung in mehrere Kältezentren (Nordostsibirien, Nordostkanada und Nordeuropa) bei gleichzeitiger Erwärmung des Polargebietes.Die mit den Umwandlungsprozessen auftretenden Temperaturschwankungen in der Tropo- und Stratosphäre konnten an Hand der zweimal täglichen Radiosondenaufstiege auf Ellesmere-Island eingehend untersucht werden und zeigten in Bestätigung der früher erwähnten Feststellungen in eindrucksvoller Weise das thermische Verhalten der Polarkalotte bei solchen großräumigen Schwankungen der allgemeinen Zirkulation.Es konnte einwandfrei festgestellt werden daß diese Übergänge von einem zum anderen konträren Zirkulationstyp stets in derselben Weise vor sich gehen und einen derartigen, fast gesetzmäßigen Ablauf zeigen, daß eine Verwendung der Ergebnisse für lang- und mittelfristige Prognosen möglich erscheint. Einzig und allein die Intensität des Ablaufvorganges unterliegt Schwankungen, die scheinbar vom vorhergehenden Zustandsbild der allgemeinen Zirkulation der mittleren Breiten und von der Intensität der Wärmewelle aus den Subtropen abhängt.

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Summary Following the method of the Chicago meteorological school two contrary main types are distinguished in the general circulation of the atmosphere of medium latitudes around the whole Northern Hemisphere: the High Index and the Low Index. From time to time these types dominate, for certain periods, the pattern of the general circulation of medium and higher latitudes. It was important to establish the atmospheric processes taking place with the transition from one to the other type of circulation and to throw light upon the inner mechanism of this transformation. This paper contains such a study I carried out making use of the extensive material of observations on the Northern Hemisphere during the winter half year 1951/52.The transformation of a Low into a High Index type is characterized by the following points: occurrence of a pronounced increase of pressure and a simultaneous warming of the whole troposphere above the subtropical western Atlantic as long as a strongly marked Low Index lasts; expansion of this influence (warm wave of vast extension) on a preferred course around the Northern Hemisphere; destruction of the cold air tongues or troughs of the pressure field of the Low Index circulation (cut-off processes) and formation of a more zonal jetstream in higher latitudes. Similar advances of warm air take place also above the western Pacific, the Westatlantic ones, however, being stronger during the season under consideration. There exist seasonal differences. The final result of the transformation process is the contraction of the circumpolar whirl towards higher latitudes, accompanied by a considerable cooling of the polar atmosphere.Transformation of a High Index into a Low Index type starts with outbreaks of cold air from the polar region which, at this time, shows a particularly coil structure (cold dome). The main outbreaks are closely connected with determined geographical regions (Northeast Asia, Alaska-Northwest Canada, Greenland-Iceland). Subsequent formation of cold air tongues between which warm air advances from the South is associated with a strong meandering (undulation) of the jetstream the average position of which then has moved southward. The consequence of such formations is the displacement of cold air from the polar region and its transport to different centers of cold air (Northeast Siberia, Northeast Canada, and Northern Europe), with simultaneous warming of the polar region.The temperature variations in the troposphere and stratosphere occurring in connection with the transformation processes could be studied in detail by evaluation of the records of the Ellesmere-Island radiosonde ascents which are carried out twice a day. They showed most impressively the thermic conditions of the polar cap during such large-scale variations of the general circulation, thereby confirming the above mentioned views.It could be readily established that such transitions from one to the other contrary type of circulation always take place in the same way and show such a regular course as to render possible application of the results to long and middle-term forecasts. The intensity of the transition process only undergoes variations seemingly depending on the precedent state of the general circulation of medium latitudes and on the intensity of the warm wave from the Subtropics.

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Résumé Selon les vues de l'école de Chicago, on distingue deux types opposés de circulation générale de l'atmosphère des latitudes moyennes, désignés respectivement par les types «high index» et «low index» qui caractérisent pendant un certain laps de temps l'image de la circulation générale des latitudes moyennes et hautes. Il était intéressant de déterminer la nature des phénomènes accompagnant le passage d'un type à l'autre et de mettre en lumière le mécanisme de ce changement. La présente étude, élaborée sur la base du vaste matériel d'observations de l'hémisphère Nord de l'hiver 1951/52 constitue un essai dans ce sens.La transformation d'un type low index en un type high index présente les caractères suivants: hausse marquée de pression accompagnée d'un réchauffement de toute la troposphère de la partie subtropicale ouest de l'Atlantique apparaissant pendant la durée d'un type bien développé à low index; extension de cette vague de chaleur à grande échelle sur un parcours privilégié, tout autour de l'hémisphère Nord; destruction des langues d'air froin et des couloirs dépressionnaires de la circulation low index et formation d'un jet stream plus zonal aux hautes latitudes. Il existe également de telles poussées chaudes sur le Pacifique occidental, mais moins puissantes que celles de l'Atlantique, sour réserve de variations saisonnières. Le résultat final est la contraction du tourbillon circumpolaire vers les latitudes élevées, accompagnée d'un refroidissement notable de l'atmosphère polaire.La transformation d'un type high index en un type low index débute par des invasions froides venant du domaine polaire particulièrement froid à ce moment; les invasions principales intéressent particulièrement froid régions déterminées (Nord-Est de l'Asie, Alaska et Nord-Ouest du Canada, Groenland et Islande). La formation subséquente de langues d'air froid séparées par des poussées chaudes du Sud est accompagnée d'une forte déformation ondulatoire (allure méandrique) du jet stream qui, dans ces conditions, se déplace vers le Sud. Il s'ensuit une dispersion de la calotte froide polaire en plusieurs centres froids (Nord-Est de la Sibérie et du Canada, Europe septentrionale) et un réchauffement de l'atmosphère polaire.Les variations de température de la troposphère et de la stratosphère dues à ces processus ont pu être étudiées à fond à l'aide des radiosondages bi-journaliers effectués à Ellesmere-Island et elles ont confirmé d'une façon éclatante les modifications thermiques de la calotte polaire au cours de ces vastes mouvements atmosphériques.On a pu clairement montrer que les passages de l'un à l'autre type de circulation se font toujours de la même façon et cela avec une telle régularité qu'une application à la prévision à longue ou moyenne échéance paraît possible. Seule l'intensité des phénomènes présente des variations qui dépendent apparemment de l'état initial de la circulation des latitudes moyennes et de l'intensité de la poussée chaude subtropicale.

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Mit 13 Textabbildungen.     

An investigation of the vergence field of the wind and ocean currents of the Indian ocean

Summary In order to study the effect of the differential heating on the large scale sea surface flow pattern of the atmosphere vergence charts of the horizontal wind were constructed (January and July) and compared with the isotherm charts of the surface temperatures. For January a significant relation between the temperature field and the vergence field was found and this relation was as anticipated: convergence over the relatively warmer areas and divergence over the relatively colder areas. This effect is more pronounced at lower latitudes.The vergence chart of the ocean currents (January) shows in the region of the equatorial counter current a distribution of the vergence that is in good agreement with the scheme of the vertical circulation within the equatorial region of the Atlantic as proposed byA. Defant.

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Zusammenfassung Zur Untersuchung der Auswirkung einer unterschiedlichen Erwärmung auf die großräumigen Strömungsformen der Atmosphäre über der Meeresoberfläche wurden Vergenzkarten der horizontalen Winde für Januar und Juli konstruiert und mit den Isothermenkarten der Oberflächentemperaturen verglichen. Für Januar wurde eine signifikante Beziehung zwischen dem Temperaturfeld und dem Vergenzfeld gefunden. Es zeigte sich Konvergenz über relativ wärmeren Gebieten und Divergenz über relativ kälteren Gebieten. Dieser Zusammenhang tritt in niedrigeren Breiten deutlicher in Erscheinung. Die Vergenzkarte der Meeresströmungen (Januar) zeigt im Gebiete des äquatorialen Gegenstromes eine Vergenzverteilung, die mit dem vonA. Defant angegebenen Schema der Vertikalzirkulation im äquatorialen Gebiet des Atlantiks in guter Übereinstimmung steht.

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Résumé Dans le but d'étudier l'effet d'un réchauffement inégal sur les systèmes de circulation atmosphérique à grande échelle au-dessus des océans, l'auteur a dressé des cartes de divergence des vents horizontaux en janvier et en juillet, et les a comparées aux cartes d'isothermes de surface. En janvier il existe une relation significative entre les champs de température et de divergence; il y a convergence sur les régions relativement chaudes, et divergence sur les régions relativement froides. Cette relation est particulièrement nette aux basses latitudes. La carte de divergence des courants marins (janvier) montre dans la région du contre-courant équatorial une distribution de la divergence qui s'accorde avec le schéma de la circulation verticale donné parA. Defant pour la zone équatoriale de l'Atlantique.

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With 10 Figures     

Beschreibung des Stromfeldes im Alpenbereich mittels Windmatrizen

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird das Strömungsfeld im Bereich der Alpen untersucht. Für einen Vergleich der Windhäufigkeiten zwischen zwei Stationen stellte sich eine Darstellung der Häufigkeiten der Windrichtungen in Matrixform als sehr brauchbar heraus. Man kann aus einer solchen Windmatrix bei einer festgehaltenen Windrichtung in der StationA sofort die Häufigkeiten der gleichzeitigen Windrichtungen in der StationB ablesen. Die Häufigkeitsverteilungen der Windrichtungen an den einzelnen StationenA undB ergeben sich aus der Summe der Spalten bzw. der Zeilen der Windmatrix. Mittels einer solchen Windmatrix ist man auch in der Lage, für das betreffende StationspaarAB charakteristische Kenngrößen anzugeben, die das gleichzeitige Auftreten von Windrichtungen (Spur der Matrix), die Drehung des Windes und dergleichen mehr beschreiben.

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Summary In the present paper the authors investigate the stream field over the Alpine region. For the comparison of the wind frequencies observed at two stations the representation of the frequencies of wind direction in matrix notation proved to be very useful. From such a matrix one can immediately read off the frequencies of the simultaneous wind directions at the stationB, when the direction at the stationA is held fast. The frequency distributions of the wind directions at the single stationsA andB result as the sums of the columns and of the rows of the wind matrix. The matrix allows to specify index numbers (e. g. the trace of the matrix) which characterize the simultaneous wind conditions at a pair of stations,AB, the change of direction from one station to the other and so on.

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Résumé Dans le présent travail, on étudie le champ des courants dans la région des Alpes. Pour comparer la fréquence du vent à 2 stations, il est apparu que la représentation de la fréquence des directions du vent sous forme de matrice était parfaitement utilisable. Il est possible de tirer immédiatement d'une telle matrice la direction du vent dans une stationB en partant de la direction du vent observée au même moment en une stationA. La répartition des fréquences de la direction du vent aux stationsA etB résulte de la somme des colonnes, respectivement des lignes de la matrice. Une telle matrice permet également de tirer des grandeurs caractéristiques de la paire des stationsA etB. Ces grandeurs expliquent mieux l'apparition simultanée des mêmes directions (trace de la matrice), les rotations du vent d'une station par rapport à l'autre, etc.

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Diese Arbeit stellt den Beitrag FRP Alpenwetter Nr. 9/67 eines vom Österreichischen Forschungsrat subventionierten Forschungsvorhabens dar.     

The components of the diurnal variation of temperature on Mt. Washington and other summits

Summary The variations of ten year's hourly temperature averages on Mt. Washington, N. H., are investigated. The results, especially the unexpected ones, are compared with the respective data for the Sonnblick Observatory (Austrian Alps) in order to distinguish between reality and chance.Sonnblick is 3911 ft higher than Mt. Washington. Nevertheless, the latter is on the average 3.2 Fdeg colder in winter. An explanation by means of air mass is suggested. Hourly deviations from ten year's monthly and yearly averages are given in Table 3. Table 4 shows the average daily temperature ranges for Mt. Washington, Sonnblick and Obir (Austria). The comparison of the average daily range on freely exposed summits, at stations in the plain, and those in valleys shows that the daily range is independent of elevation as far as surface bound places are concerned. On free, isolated summits the daily range depends upon conditions of average air exchange, cloudiness, latitude, and the size and local physical conditions of the summit surface involved in the air heating processes.Although the curve representing the average diurnal temperature variation for a month is of more or less complex nature, Fourier series are used for the analysis, in oder to get some insight into the relations between the semi-diurnal pressure wave and the half-day temperature wave. The harmonic constants (for the months and year) appear in Table 6; the times of the maxima for the first and the second harmonic term in Table 7. The phase angle of the first term,A ₁, shows a quite unexpected behavior. Although the observed variation ofA ₁ in the course of the year could not be explained by means of the available material, the reality of the phenomenon could be demonstrated by a good parallelism of the variations on Mt. Washington and on Sonnblick. For Mt. Washington the annual variation of the amplitude ₁ can be represented by a simple sine curve. On Sonnblick, a kinked line consisting of three rectilinear sections shows the annual variation of ₁, with good approximation. The different physical conditions of the surface of the two summits offer a clear explanation. Random samples make it likely that the Fourier series representing the diurnal variation of temperature on mountain summits show a rapid convergence so that the oscillation is described by the first two terms with sufficient accuracy. On the average for the year, the maximum of the second term (nearest to noon) occurs at 13.3 h on Mt. Washington, and at 13.5 h on Sonnblick. Theannual variation of ₂ shows maxima at the equinoxes on both summits. The amplitude ₂ is quasi-constant relative to ₁, the amplitude of the first harmonic. SinceA ₂ (phase angle of the second term) is less variable than isA ₁, theentire second harmonic is less variable than is the first harmonic. In December, the magnitude of ₂ is practically the same as that of ₁ on Mt. Washington while on Sonnblick in the same month ₂ reaches 59% of ₁. In summer, the ratio ₂/₁ is at a minimum on both mountains. Altogether, the various facts mentioned above support the assumption that the second harmonic of the diurnal temperature variation on freely exposed summits has its independent, special physical significance. In contrast to the first, the static harmonic, which is almost exclusively produced by radiation processes, the second harmonic appears to be due to dynamic causes.All indications point to the idea that on freely exposed summits in middle latitudes the semidiurnal temperature oscillation is a consequence of the westward moving half-day pressure wave and is steered by it, aside from other possible factors that are difficult to appraise.

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Zusammenfassung Die vorliegende Untersuchung befaßt sich mit den Schwankungen zehnjähriger Stundenmittel der Temperatur auf dem Mt. Washington. Besonders die unerwarteten Resultate werden mit den Beobachtungen auf dem Sonnblick-Observatorium verglichen, um Realität und Zufall zu unterscheiden.Der Sonnblick ist 1192 m höher als der Mt. Washington und trotzdem ist der letztere noch im Wintermittel um 1,8° C kälter. Eine Luftmassenerklärung scheint naheliegend. In Tabelle 3 werden die Abweichungen der Stundenmittel von den zehnjährigen Monats- und Jahresmitteln gegeben. Tabelle 4 enthält die mittlere Tagesschwankung der Temperatur für Mt. Washington, Sonnblick und Obir. Der Vergleich der mittleren Tagesschwankung auf frei exponierten Gipfeln mit der in der Ebene und in Tälern zeigt, daß die Größe der Tagesschwankung unabhängig von der Höhe ist, soweit Stationen an der Erdoberfläche in Betracht kommen. Auf freien Gipfeln hängt die Tagesschwankung von der Größe des Luftaustausches, der Bewölkung, der Breite und von der Größe und den physikalischen Eigenschaften der Gipfeloberfläche ab, soweit sie in den Erwärmungsprozeß der Luft im Bereich der Beobachtungsstation einbezogen erscheint.Obwohl die Kurve, die den mittleren monatlichen Tagesgang der Temperatur darstellt, komplexer Natur ist, wurde eine Analyse mittels Fourierscher Reihen gewählt, vor allem, um einigen Einblick in die Beziehungen zwischen der Halbtagswelle des Luftdrucks und der der Temperatur zu erhalten. Die harmonischen Konstanten für Monat und Jahr erscheinen in Tabelle 6, die Zeiten der Maxima des ersten und zweiten harmonischen Terms in Tabelle 7. Der PhasenwinkelA ₁ (des ersten Terms) zeigt ein ganz unerwartetes Verhalten. Die am Mt. Washington gefundene Form der Jahresschwankung vonA ₁ ist mit Hilfe des vorliegenden Materials wohl nicht erklärbar. DieRealität der Schwankungsform scheint jedoch kaum zweifelhaft, da die Schwankungen auf dem Mt. Washington und auf dem Sonnblick, bei geeigneter Wahl der Skalen im Diagramm, einen weitgehenden Parallelismus zeigen. Derjährliche Gang der Amplitude ₁ wird für den Mt. Washington durch eine einfache Sinuskurve wiedergegeben. Auf dem Sonnblick ist es eine aus drei Geraden zusammengesetzte Linie, die die analoge Schwankung mit guter Genauigkeit darstellt. Die verschiedenen physikalischen Eigenschaften der beiden Gipfeloberflächen erlauben eine ausreichende Erklärung. Stichproben zeigen, daß die Fourier-Reihen so rasch konvergieren, daß der Tagesgang der Temperatur auf Berggipfeln durch die ersten zwei Glieder mit genügender Genauigkeit wiedergegeben wird. Im Mittel des Jahres tritt das (mittagnächste) Maximum des zweiten Terms auf dem Mt. Washington um 13,3, auf dem Sonnblick um 13,5 ein. DieJahresschwankung von ₂(Halbtagsamplitude) erreicht auf beiden Gipfeln ihre Maxima zu den Aequinoktien. ₂ ist relativ zu ₁ quasikonstant. Da nunA ₂ (Phasenwinkel des zweiten Terms) weiniger variabel ist alsA ₁, so zeigt das ganze zweite Glied eine kleinere Veränderlichkeit als das erste. Auf dem Mt. Washington kommt ₂ im Dezember praktisch der Größe von ₁ gleich, auf dem Sonnblick werden im gleichen Monat 59% von ₁ erreicht. Die angeführten Tatsachen sprechen für die Annahme, daß derzweite harmonische Term der Tagesschwankung der Temperatur auf frei exponierten Gipfeln seineselbständige physikalische Bedeutung hat. Im Gegensatz zum ersten, dem statischen Term, der beinahe ausschließlich durch Strahlungsprozesse hervorgerufen wird, mag der zweite Term seine Existenz dynamischen Ursachen zu verdanken haben.Alle Anzeichen sprechen dafür, daß auf freigelegenen Gipfeln der mittleren Breiten die Halbtags-Oszillation der Temperatur, abgesehen von anderen, schwer abzuschätzenden Faktoren, eine Folge der westwärts wandernden Halbtagswelle des Luftdrucks ist und von ihr gesteuert wird.

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Résumé La présente étude porte sur les variations des moyennes de dix ans des températures horaires au Mt. Washington. Les résultats particulièrement les inattendus sont comparés aux observations du Sonnblick pour distinguer la réalité du hasard. Ce dernier observatoire est situé 1192 m plus haut que Mt. Washington, et celui-ci est pourtant plus froid de 1,8° en hiver; une différence de masse d'air semble en être la cause. Le tableau 3 contient les écarts des moyennes horaires par rapport aux moyennes décennales mensuelles et annuelles. Le tableau 4 illustre l'amplitude diurne moyenne de température au Mt. Washington, au Sonnblick et à l'Obir. La comparaison de l'amplitude diurne moyenne de la température entre des sommets assez isolés et la plaine, et les vallées montre que cette amplitude est indépendante de l'altitude pour autant qu'il s'agisse de stations attachés au sol. Sur les sommets, la variation diurne dépend de l'échange turbulent, de la nébulosité, de la latitude, de l'étendue et des propriétés physiques de la surface des sommets, à mesure que cette dernière intervienne dans le processus du réchauffement de l'air au voisinage de la station d'observation.Bien que la courbe mensuelle moyenne de la variation diurne de température soit complexe, elle est dévelopée en séries de Fourier, particulièrement dans le but d'examiner les relations entre les ondes semi-diurnes de pression atmosphérique et celles de la température. Le tableau 6 contient les constantes harmoniques pour les mois et l'année, le tableau 7 les temps des maxima du premier et du deuxième termes. La phaseA ₁ a un comportement inattendu; la forme de sa variation annuelle au Mt. Washington ne peut pas s'expliquer au moyen d'observations usées ici mais sa réalité ne peut pas être mise en doute; car la comparaison avec le Sonnblick démontre un parallélisme accentué, si les echelles du diagramme sont choisies proprement. La marche annuelle de l'amplitude ₁ se représente au Mt. Washington par une sinusoïde simple; au Sonnblick elle se compose de trois droites reproduisant la marche analogue. Les différent caractères physiques des surfaces des deux sommets expliquent aisément les divergences. Il est démontré que les séries de Fourier convergent si rapidement que deux termes suffisent pour représenter assez exactement la variation diurne de la température aux stations des sommets. En moyenne de l'année, le maximum du deuxième terme (le plus près du midi), apparaît à 13,3 h au Mt. Washington et à 13,5 h au Sonnblick. La variation annuelle de ₂ atteint le maximum aux équinoxes pour les deux sommets. ₂ est quasi-constant par rapport à ₁. CommeA ₂ varie moins queA ₁, l'entier deuxième terme a une variabilité plus petite que premier. Au Mt. Washington, ₂ est presque égal à ₁ en décembre; au Sonnblick, ce sont 59% de ₁ au même mois. Les faits cités conduisent à admettre que le deuxième terme harmonique de la variation diurne de la température aux sommets assez isolés a une signification physique propre; au contraire du premier terme, lestatique, presque exclusivement causé par le rayonnement, le second terme doit son origine à des causesdynamiques.Tout porte à conclure qu' aux sommets assez isolés dans les latitudes moyennes, — sans compter d'autres facteurs difficiles à déceler —, la variation semi-diurne de la température est causée et dirigée par l'onde semi-diurne de la pression atmosphérique progressant vers l'Ouest.

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With 5 Figures     

The distribution of solar radiation over the Earth's surface

Summary Records of total solar radiation measured on a horizontal surface (Q) on a monthly basis and of more than three years' duration are available for 88 stations. The stations are mainly concentrated in North America and Europe, and it is not possible to determine the global distribution of radiation directly from these records. Solar radiation and mean cloud amount (C) were therefore related by the quadratic regressionQ=Q _A (0.803–0.340C–0.458C ²), whereQ _A is the maximum possible radiation in the absence of an atmosphere (Angot's values) and the values ofC were obtained from the maps printed inShaw's Manual of Meteorology.Using the known distribution ofQ _A andC, values ofQ were calculated by use of the equation above for each 5° intersection of latitude and longitude over land, and for each 10° intersection over sea. Isopleths ofQ for each successive 50 gcal/cm² day are shown on the 12 monthly maps on which the distribution of radiation over the earth's surface is illustrated. Attention is drawn to certain features of these maps, in particular to the occurrence and movement of zones of high radiation, and a comparison is made of estimated and recorded radiation for twelve stations.

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Zusammenfassung Registrierungen der Monatswerte der Globalstrahlung auf Horizontalfläche (Q) über mindestens drei Jahre liegen für 88 Stationen vor; diese sind vorwiegend auf Nordamerika und Europa konzentriert, und es ist daher nicht möglich, auf Grund davon die gesamte Strahlungsverteilung über die Erde zu bestimmen. Es wird nun mit Hilfe der quadratischen RegressionsgleichungQ=Q _A (0.803–0.340C–0.458C ²) eine Beziehung zwischen GlobalstrahlungQ und mittlerer BewölkungC aufgestellt, woQ _A den Maximalwert der Globalstrahlung bei Fehlen einer Atmosphäre bedeutet und die Konstanten nachAngot und die Bewölkungsdaten nachShaw angenommen sind.Auf Grund der Verteilung vonQ _A undC wurden mit Hilfe der angegebenen Gleichung für jeden Bereich von je 5° Länge und Breite über Land von je 10° über Meer die Werte der Globalstrahlung berechnet. Isoplethen der Globalstrahlung für Stufen von je 20 gcal/cm² Tag sind in 12 Monatskarten wiedergegeben, auf denen die Strahlungsverteilung über die Erde dargestellt ist. Einige Resultate dieser Karten werden besprochen, im speziellen das Auftreten und die Verschiebung der Zonen hoher Strahlung; zudem wird für 12 Stationen eine Vergleichung zwischen der berechneten und der registrierten Strahlung durchgeführt.

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Résumé On possède des enregistrements de 88 stations pour les sommes mensuelles du rayonnement global sur une surface horizontale (Q) pour des périodes d'au moins 3 ans. Ces stations sont concentrées essentiellement en Amérique du Nord et en Europe ce qui ne permet pas d'en déduire la répartition du rayonnement global sur toute la terre. Pour cette raison l'auteur établit, au moyen de l'équation carrée de régressionQ=Q _A (0.803–0.340C–0.458C ²), une relation entre le rayonnement globalQ et la moyenne de la nébulositéC, oùQ _A représente la valeur maximale du rayonnement global sans atmosphère et où les constantes sont données selonAngot, la nébulosité selonShaw.A partir de la répartition deQ et deC et à l'aide de la formule précédente l'auteur a calculé les valeurs du rayonnement global pour des surfaces de 5° de latitude et de longitude sur terre et de 10° sur mer. Des isoplèthes représentent le rayonnement global par échelons de 50 gcal/cm² jour, sur 12 cartes mensuelles qui illustrent sa répartition sur toute la terre. L'auteur discute encore divers résultats de ces cartes, en particulier l'apparition et le déplacement des zones de fort rayonnement, et compare encore pour 12 stations les résultats obtenus par le calcul et par enregistrement.

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With 14 Figures     

Partialwellen in den halb- und vierteltäglichen gezeitenartigen Schwingungen der Atmosphäre

Zusammenfassung Es werden die Formen der möglichen Partialwellen in den atmosphärischen Gezeiten angegeben. Eine Analyse der geographischen Verteilung der halbtäglichen Luftdruckschwankung nach diesen Partialwellen zeigt, daß neben den seit langem bekannten Wellentypen, der wandernden (S ₂ ² ₂) und der stehenden (S ₂ ⁰ ₂) Welle, auch noch eine dritte Welle (S ₂ ³ ₃) mit beachtlicher Amplitude auftritt. Sie besteht aus einem System von drei Hoch- und drei Tiefdruckgebieten (Abb. 2), das in 3/2 Tagen die Erde umkreist. Ein Vergleich zwischen entsprechenden Partialwellen im Druck und in der Temperatur führt zur Aufstellung einer empirischen Resonanzkurve für die thermische Erregung. Ebensolche Analysen wurden für die Ortszeitglieder der vierteltäglichen Druckschwankungen und ihre jahreszeitlichen Variationen durchgeführt.

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Summary The patterns of the possible component waves in the atmospheric tides are described. A decomposition of the geographical distribution of the semidiurnal pressure oscillation into these component waves shows, that there exists a third wave (S ₂ ³ ₃) with appreciable amplitude besides the well known migrating (S ₂ ² ₂) and standing (S ₂ ⁰ ₂) waves. It consists of three high and three low pressure areas (Fig. 2) moving around the earth in 3/2 days. Comparisons between corresponding component waves in the pressure and temperature lead to the establishment of an empirical resonance curve for the thermal excitation. Similar decompositions have been made for the local time waves in the six-hourly pressure oscillations and their seasonal variations.

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Résumé L'auteur expose la structure des ondes partielles de la marée atmosphérique. Une analyse de la distribution géographique de la variation semi-diurne de la pression atmosphérique révèle qu'il existe, outre les ondes migratoires (S ₂ ² ₂) et fixes (S ₂ ⁰ ₂) bien connues, une troisième onde (S ₂ ³ ₃) à amplitude notable. Elle consiste en un système de trois aires de hautes et de basses (Fig. 2) pressions circulant autour du globe en un jour et demi. En comparant les ondes partielles de pression et de température, on peut dresser une courbe empirique de résonnance pour l'excitation thermique. Des analyses analogues ont été faites pour les oscillations d'un quart de jour de la pression et leur variation saisonnière.

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Mit 3 Textabbildungen

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Die Untersuchungen, über die hier berichtet wird, wurden bei einem mehrmonatigen Besuch im Department of Meteorology der New York University angestellt. Dieser Besuch wurde ermöglicht durch Zuwendungen des Geophysics Research Directorate of Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, unter dem Contract No. AF 19 (604)-1006.