Frequency of fronts in the Northern Hemisphere

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

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

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

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With 5 Figures.     

Über den Tagesgang des Niederschlags

Zusammenfassung Die starke Veränderlichkeit des Niederschlags macht es notwendig, zur Darstellung der charakteristischen Eigenheiten des Tagesganges sehr lange Beobachtungsreihen zu verwenden. Auf Grund von 63jährigen Registrierungen der Niederschlagsmengen in Wien werden die Tagesgänge der Niederschlagsmenge, der Häufigkeit der Stunden mit 0.1 mm und der Stunden mit 1,0 mm Niederschlag und der Niederschlagsdichte für jeden Monat abgeleitet und diskutiert.Die Tagesgänge von Niederschlagsmengen und Niederschlagshäufigkeiten zeigen im allgemeinen eine Doppelwelle. Das vorwiegend auf die Wirkung der thermischen Konvektion zurückzuführende Hauptmaximum am Nachmittag zeigt sich nur in den Monaten von Mai bis August deutlich; in den Monaten Oktober bis März tritt das Hauptmaximum nachts auf, und zwar vorwiegend in der ersten Nachthälfte, und ein sekundäres Maximum gegen Ende der Nacht oder am Morgen. April und September sind Übergangsmonate mit einem unregelmäßigen Tagesgang. Die Gegenüberstellung der durchschnittlichen Tagesgänge des Winters und des Sommers macht die Unterschiede zwischen beiden Jahreszeiten deutlich.Die Tagesgänge der Niederschlagsmengen und der Niederschlagshäufigkeiten werden einer harmonischen Analyse unterworfen. Aus der Summierung der drei ersten Glieder ergibt sich eine gute Glättung und Approximierung der Tagesgänge. Zur besseren Übersicht über die Änderungen der Tagesgänge im Laufe des Jahres werden Isoplethen der Niederschlagsmengen, der Niederschlagshäufigkeiten und der Niederschlagsdichte gezeichnet. Daraus wird ersichtlich, daß das Morgenmaximum in allen Monaten auf die Zeit um Sonnenaufgang fällt und sich mit diesem im Laufe des Jahres verschiebt; ein Minimum im Tagesgang tritt ungefähr um 6 Stunden später auf und verschiebt sich im Laufe des Jahres parallel zur Verschiebung des Morgenmaximums. In den Sommermonaten überlagern sich am Nachmittag die Maxima der ganztägigen und der halbtägigen Welle.Die Tagesgänge der Häufigkeit von Stunden mit meßbarem Niederschlag zeigen eine geringere Schwankungsweite als die Tagesgänge der Niederschlagsmengen. Die Zahl der Stunden mit meßbarem Niederschlag ist in den Monaten Oktober bis April merklich größer als in den Monaten Mai bis September; in den Monaten Oktober bis März ist sie in der zweiten Nachthälfte übernormal, in den Monaten Mai bis August dagegen am Nachmittag und Abend. Die Tagesgänge der Stunden mit 1,0 mm Niederschlag und der Niederschlagsdichte verlaufen ähnlich wie die Tagesgänge der Niederschlagsmengen.Auf Grund von Jahreszeitenmitteln werden zum Vergleich den Tagesgängen des Niederschlags in Wien die Tagesgänge in der inneralpinen niederschlagsreicheren Station Badgastein gegenübergestellt, die sowohl in den Niederschlagsmengen wie auch in den Niederschlagshäufigkeiten wesentlich größere Tagesschwankungen aufweisen.Im letzten Abschnitt werden Beiträge zur Erklärung des Tagesganges des Niederschlags gebracht.

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Summary On account of the strong variability of precipitation it is necessary to use very long series of data to represent the characteristic properties of the diurnal variation. For the discussion of the diurnal variations of the precipitation totals, of the frequencies of hours with precipitation 0.1 mm and of hours with precipitation 1.0 mm, and of the precipitation density at Vienna the data for each month were derived from recordings from 63 years.Generally the diurnal variations of precipitation totals and frequencies show the picture of a double wave. The main maximum in the afternoon which is due to the effects of thermal convection appears distinctly only from May to August. In the months October to March the main maximum sets in mostly during the first half of the night and a secondary maximum appears about the end of the night or in the morning. April and September are transitional months with irregular diurnal variations. The confrontation of the average diurnal variations of winter and summer shows clearly the differences between both seasons.The diurnal variations of the precipitation totals and frequencies are then subjected to a harmonic analysis. The sums of the first three terms of the series give a good smoothing and approximation of the diurnal variation. To get a better survey of the alteration of the diurnal variations in the course of the year isopleths of the precipitation totals, precipitation frequencies and precipitation densities are drawn. From them one can see that in all months the morning maximum sets in about sunrise and shifts with it in the course of the year. A minimum in the diurnal variation appears approximately six hours later and shifts parallelly to the shifting of the morning maximum during the year. During the summer months the maximum of the 24 hours and 12 hours waves superpose in the afternoon.The diurnal variations of the frequency of hours with measurable precipitation possess a smaller range than the diurnal variations of the precipitation totals. The number of hours with measurable precipitation is noticeably larger in the months of October to April than in the months of May to September. It is above normal in the second half of the night from October to March, however in the afternoon and the evening from May to August. The diurnal variations of the hours with precipitation 1.0 mm and of the precipitation density have a shape similar to the diurnal variations of the precipitation totals.Seasonal means are used for a comparison of the diurnal variation of precipitation in Vienna and in Badgastein which is an inner-alpine station with higher precipitation totals than Vienna. The ranges of the diurnal variations of precipitation totals as well as of precipitation frequencies are essentially higher in Badgastein than in Vienna.In the last part of the paper the author contributes explanations for the diurnal variation of precipitation.

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Résumé Le fait que les précipitations sont soumises à de très fortes variations rend l'utilisation de très longues séries d'observations indispensable pour en déduire les caractéristiques de leur répartition au cours de la journée. Sur la base d'enregistrements couvrant une période de 63 ans, on détermine et discute pour chaque mois et pour Vienne (Autriche) la marche diurne des précipitations, de la fréquence des heures durant lesquelles on a enregistré 0,1, respectivement 1,0 mm de précipitations et de la densité de ces précipitations.Les variations diurnes des quantités de précipitations et de leur fréquence présentent en général une double onde. Le maximum principal de l'après-midi, maximum qu'il faut attribuer surtout à un effet de convection thermique, ne se rencontre de façon marquée que de mai à août. Durant les mois d'octobre à mars, le maximum principal se situe durant la nuit et plus spécialement au début de la nuit. On rencontre alors un maximum secondaire en fin de nuit ou au début du matin. Les mois d'avril et de septembre présentent un état de transition et ont des variations diurnes irrégulières. La confrontation des variations diurnes moyennes met en évidence les différences existant entre l'été et l'hiver.On soumet ensuite les variations diurnes des quantités de précipitations et de leur fréquence à une analyse harmonique. Par l'addition des trois premiers termes de cette analyse, il est possible d'obtenir une atténuation et une bonne approximation de la courbe diurne. Afin d'obtenir une meilleure vue d'ensemble des variations de la marche diurne tout au long de l'année, on a tracé les isoplèthes de la quantité d'eau tombée, de la fréquence des précipitations et de leur densité. On en peut déduire que le maximum du matin se produit tout au long de l'année environ le lever du soleil. Il se décale donc de mois en mois ensemble avec le lever du soleil. Un minimum se rencontre 6 heures après le lever du soleil et se décale au cours de l'année parallèlement au maximum du matin. Durant les mois d'été, les maximums de l'onde journalière et de l'onde semi-journalière s'accumulent à l'après-midi.La marche diurne de la fréquence des heures avec des précipitations mesurables indique une amplitude moindre que celle des quantités mesurées. Le nombre d'heures avec des précipitations mesurables est, d'octobre à avril, nettement supérieur que de mai à septembre. D'octobre à mars, la fréquence en dépasse la normale durant la seconde moitié de la nuit; de mai à août c'est l'après-midi et le soir qu'on rencontre une telle augmentation. La marche diurne des heures présentant 1,0 mm de précipitations et celle de la densité des précipitations ont une forme analogue à celle des quantités mesurées.En partant des moyennes saisonnières, on compare les variations diurnes des précipitations de Vienne avec celles de la station de Badgastein située dans une vallée intérieure des Alpes, où les précipitations sont plus abondantes. On en déduit que les amplitudes diurnes aussi bien des quantités mesurées que de la fréquence des précipitations sont beaucoup plus importantes dans le second cas que dans le premier.L'auteur contribue dans le dérnier chapitre, des explications pour la marche diurne de la précipitation.

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Mit 10 Textabbildungen     

Zur Struktur der Niederschläge. III

Zusammenfassung Die an acht Stationen von der Polar-bis zur Tropenzone vermessene Struktur des Niederschlags wird hauptsächlich durch die atmosphärische Schichtung und die geographische Lage bestimmt. Dabei treten für die einzelnen Stationen charakteristische Schwankungen auf, die sich z. B. in der Anzahl der Tropfen für die verschiedenen Größengruppen oder in der Breite der Spektren zeigen. Stau- und Labilitätsregen unterscheiden sich deutlich. Für Karlsruhe lassen sich aus den in zeei Jahren gemessenen Daten die Unterschiede von Jahreszeit zu Jahreszeit ableiten. Intensive Regen sind mit Labilität und hoher Temperatur gekoppelt und fehlen deshalb in der Polarzone vollständig. Sie treten außerdem nur bei breiten Spektren auf und sind nur in der Tropenzone an hohe Tropfenzahlen gebunden. Zwischen einem idealen Regen und den tatsächlich vermessenen ergeben sich infolge der immer vorhandenen verschieden großen Tropfen (Spektrum) Unterschiede. Aus der gemessenen Struktur des Regens läßt sich die Radarreflektibilität berechnen. Sie weicht ebenfalls infolge der Spektrenbreite erheblich vom idealen Regen ab und schwankt von Station zu Station. Dabei ist es gleichgültig, ob der mittlere Tropfendurchmesser, die Spektrenbreite, der Wassergehalt oder die Intensität des Regens als Parameter gewählt werden. Ganz allgemein ist die Intensität der vermessenen Regen bis um den Faktor 5 kleiner als die eines entsprechenden idealen Regens. SchließLich gibt der zeitliche Ablauf der einzelnen Regen Beispiele für die Zunahme der Schwankung aller Parameter mit größer werdender Intensität des Regens und für die Schwierigkeit, aus Radarbeobachtungen sicher die Intensität der zu erwartenden Niederschläge vorherzusagen.

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Summary The structure of precipitation, which has been measured at eight stations distributed from the polar to the tropic zone, is mainly determined by the atmospheric stratification and by the geographical situation. Characteristic variations could be found at the different stations, which show up in the number of drops within the various classes of drop sizes or in the range of the spectrum. Rains caused by barrage or by lability are distinctly different. For Karlsruhe one can derive seasonal variations from the data collected in two years. Intense rains are combined with lability and high temperature and, therefore, are absent in the polar zone. Besides this they appear only with broad spectra and are bound to large numbers of drops only in the tropics. Between an ideal rainfall and a really measured one there are always differences on account of the drops of different sizes which always appear (spectrum). From the observed structure of a rain one can derive its radar-reflectivity. Owing to the range of the spectrum it deviates largely from the reflectivity of the ideal rain, too, and differs from station to station. All this does not depend on whether one selects the mean drop diameter, the range of the spectrum, the water contents or the intensity of the rain as parameter. Generally, the intensity of the observed rain is up to five times smaller than the intensity of the corresponding ideal rain. Finally, the temporal progress of the single rains presents examples of the increase of the variation of all parameters with increasing intensity of the rain, and of the difficulty to predict correctly the intensity of the expected precipitation from radar observations.

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Résumé La structure des précipitations de 8 stations échelonnées de la zone polaire aux tropiques est déterminée en majeure partie par la stratification atmosphérique et la position géographique de la station d'observations elle-même. On constate cependant pour chaque station des variations caractéristiques qui se signalent par exemple dans le nombre de gouttes des différents groupes de grosseur ou dans la largeur du spectre. Les pluies de barrage ou d'instabilité sont nettement différentes les unes des autres. Ainsi, pour Karlsruhe, on peut déduire les différences saisonnières des deux seules années d'observations. Les pluies de forte intensité sont liées à de l'instabilité et à de hautes températures. Elles manquent de ce fait totalement dans la zone polaire. Elles ne se rencontrent en outre que pour de larges spectres de gouttes et ne sont liées à de grands nombres de gouttes que dans la zone tropicale. Par suite du fait que les gouttes ont toujours des grandeurs différentes (spectre des gouttes) on constate toujours des différences entre une pluie idéale et celle qui est effectivement mesurée. On peut calculer la réflexion radar en partant de la structure mesurée de la pluie. Elle s'éloigne également de façon sensible de celle d'une pluie idéale par suite de la largeur du spectre des gouttes et varie de station à station. Dans ce cas, il est indifférent que l'on choisisse comme paramètre le diamètre moyen des gouttes, la largeur du spectre, la contenance en eau du nuage ou l'intensité de la pluie. D'une manière toute générale, l'intensité mesurée de la pluie est jusqu'à 5 fois plus faible que celle d'une pluie idéale correspondante. Enfin, l'évolution dans le temps des différentes chutes de pluie donne des exemples de l'augmentation des variations de tous les paramètres avec l'augmentation de l'intensité de la pluie et de la difficulté de prévoir avec précision l'intensité des précipitations au moyen d'observations faites au radar.

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Mit 23 Abbildungen     

Die Zustandswerte in der freien Atmosphäre bei Schauerniederschlägen

Zusammenfassung Radiosondenergebnisse von 1664 Aufstiegen der Monate Mai bis September 1949 bis 1953 in München-Riem werden hinsichtlich der Bildung von Gewittern und Schauern untersucht. Die Kondensationsfeuchtadiabate liegt an Gewittertagen höher als an Tagen ohne Gewitter; auch die 0°C-Grenze erscheint angehoben. Die Zahl der Tage ohne Niederschlag und die Zahl der Gewittertage steigt mit wachsender Mitteltemperatur in der freien Atmosphäre. Während die Zahl der Tage mit Hagelfällen in Bayern von der Temperatur kaum abhängig erscheint, nimmt das vom Hagel betroffene Gebiet mit zunehmender Temperatur bedeutend zu. Niederschläge und Gewittertätigkeit werden von der Verteilung des vertikalen Temperaturgradienten mit der Feuchtigkeit stark abhängig gefunden. Aus dieser Abhängigkeit wird eine als Labilitätsmaß geeignete Regel abgeleitet.

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Summary Results obtained by 1664 ascents of radiosondes during the months may till september 1949 to 1953 at Munich-Riem are evaluated with regard to the formation of thunderstorms and showers. On days with thunderstorms the moistadiabatic lies at a higher level than on days without; the 0°C-level appears to be lifted as well. The number of days without precipitation and the number of thunderstorm days increase with growing mean temperature in the free atmosphere. Whereas, in Bavaria, there is hardly any relation between the number of days with hail and temperature, the region covered by hail grows considerably in extent with increasing tmmperature. Precipitation and thunderstorm activity are found to be strongly dependent on the distribution of the vertical temperature gradient and humidity. From this dependence a rule is derived which may be used as a measure for instability.

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Résumé Etude de 1664 radiosondages des mois de mai à septembre 1949 à 1953 à München-Riem du point de vue de la formation des orages et des averses. L'adiabatique humide est plus élevée lors des jours d'orage qu'en l'absence de ceux-ci; l'isotherme de zéro degré semble aussi plus élevée. Le nombre de jours sans précipitations et celui des jours d'orage croissent avec la température moyenne dans l'atmosphère libre. Tandis qu'en Bavière le nombre de jours de grêle semble indépendant de la température, la surface des régions grêlées augmente nettement avec elle. Les précipitations et l'activité orageuse dêpendent fortement de la distribution du gradient vertical de température selon l'humidité; de cette dépendance on peut tirer une règle servant de critère de labilité.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Results of a large-scale rain stimulation experiment on the Southern Slopes of the Alps

Summary The large-scale Experiment III conducted in the Ticino (Southern Slope of the Alps) in 1957–1963 for the suppression of hail was also used to investigate the problem of rain stimulation. Based on a randomization principle, the experiment showed that the number of days on which rain fell was not increased by seeding the clouds with silver iodide but that the amount of rainfall on test days with precipitation was augmented. The increase on thundery days with cold fronts was up to 60%, and in thundery barrage situations even amounted to 100%, while on days with local thunderstorms no significant differences were recorded, and on days with changing weather conditions the differences in some cases carry the opposite sign. Statistical evaluation consequently showed that seeding the clouds with silver iodide was in certain cases effective.

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Zusammenfassung Der in den Jahren 1957–1963 durchgeführte Großversuch III zur Bekämpfung des Hagels im Tessin (Alpensüdhang) wurde auch dazu verwendet, das Problem der Niederschlagsstimulation zu untersuchen. Der nach der Zufallszuordnung geplante Versuch ergab, daß durch Impfung der Wolken mit Silberjodid zwar die Anzahl der Niederschlagstage nicht vergrößert, die Niederschlagsmenge an Versuchstagen mit Niederschlag jedoch vermehrt wurde. Diese Zunahme betrug bei Gewitterlagen begleitet von Kaltfronten bis zu 60% und bei gewittrigen Südstaulagen sogar 100%, während bei Lokalgewittern keine signifikanten Unterschiede nachgewiesen werden konnten und bei Gewittern mit wechselnder Wetterlage die Unterschiede teilweise sogar ein anderes Vorzeichen haben. Die statistische Auswertung ergab somit, daß das Impfen der Wolken mit Silberjodid unter bestimmten Umständen wirkungsvoll war.

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Résumé Les données provenant des essais à grande échelle — essais effectués au Tessin de 1957 à 1963 pour lutter contre la grêle — sont utilisées également pour essayer d'apporter une solution au problème de la stimulation des précipitations. La série des essais basés uniquement sur les effets du hasard montre que le nombre de jours avec précipitations n'augmente pas par une insémination des nuages par de l'iodure d'argent. La quantité d'eau recueillie est cependant plus importante lorsque des précipitations suivent l'insémination. Cette augmentation atteint 60% par situations orageuses accompagnées de fronts froids, voire 100% en cas d'orages par barrage du sud. Par contre, lorsqu'on a à faire à des orages locaux, on ne constate pas de différences significatives. Si la situation météorologique change pendant un orage, les différences constatées peuvent même être affectées de signes contraires. Le dépouillement statistique des données démontre donc que l'insémination des nuages par de l'iodure d'argent a une influence certaine.

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With 1 Map and 8 Figures     

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.     

Maximale Böigkeitsverhältnisse in Innsbruck

Zusammenfassung Häufigkeitsverteilungen der täglichen Maximalböen, geordnet nach Geschwindigkeit und Eintrittszeit, werden für Föhn, Gewitter und Wetterlagen ohne Föhn und Gewitter gesondert diskutiert. Der Jahresgang der täglichen und der monatlichen Maximalböen wird mit dem des Windweges pro Stunde verglichen.

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Summary Frequency distributions after speed and time of occurrence of the daily maximum gusts are discussed separately for days with foehn or thunderstorm and for days without foehn or thunderstorm. A comparison is made between the annual variation of daily and monthly maximum gusts and that of the maximum hourly run of the wind.

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Résumé L'autor discute la distribution de fréquence des rafales maxima de vent, par jour, classées par vitesse et heure d'apparition, pour le foehn et l'orage ainsi qu'en l'absence de ceux-ci. Comparaison de la marche annuelle des maxima journaliers et mensuels avec le parcours de vent par heure.

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Mit 5 Textabbildungen     

The vertical transfer of momentum in the general circulation

Summary A simplified scheme of the transfer of zonal momentum in the general circulation is first summarised. Observational evidence in support of the pattern of vertical transfer is then provided from the relation between the fields of pressure and wind over the oceans in the Trades and westerlies, with large down-gradient motion in the former and very little cross-isobar motion in the latter. In neither case are the concepts of the classical (barotropic) friction layer valid. The vertical gradients of downwind and cross-wind shear stress are evaluated and from them climatological values of eddy viscosity are deduced for the surface layers. Values of eddy viscosity at levels of a few hundred metres are also deduced and found to be greater than at lower levels, consistent with the pattern of momentum transfer advanced. The transfer in the lower troposphere is probably mainly convective above the layer of mechanical turbulence. There is a concluding discussion on the nature of the vertical transfer of momentum in the middle and upper troposphere.

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Zusammenfassung Zunächst wird ein vereinfachtes Schema für den Transport der zonalen Bewegungsgröße in der allgemeinen Zirkulation skizziert. Hierauf werden auf Grund der Beziehungen zwischen Druck- und Windfeld über den Ozeanen in den Gebieten der Passatwinde und der Westströmung auf Beobachtungsmaterial beruhende Beweise für den Vertikaltransport entwickelt; dabei erweist sich der Winkel zwischen Isobaren und Windrichtung in den Passatgebieten als groß, in der Westströmung als klein. In keinem der beiden Fälle haben die Anschauungen über die klassische (barotrope) Reibungsschicht Gültigkeit. Die Vertikalgradienten der Schubspannung in Richtung wie auch senkrecht zum Winde werden berechnet und daraus klimatologische Mittelwerte der scheinbaren Viskosität (Austausch) für bodennahe Schichten abgeleitet. Werte der scheinbaren Viskosität werden auch für Niveaus von einigen 100 m berechnet und größer als in niedrigeren Schichten gefunden, was in Übereinstimmung mit der entwickelten Anschauung über das Schema der Fortpflanzung der Bewegungsgröße steht. Der Austausch in der unteren Troposphäre oberhalb der Schicht mechanischer Turbulenz ist wahrscheinlich in der Hauptsache konvektiv. Zum Schluß wird das Wesen des Vertikalaustausches der Bewegungsgröße in der mittleren und oberen Troposphäre diskutiert.

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Résumé Un schéma simplifié du transport, dans la circulation générale, de la quantité de mouvement zonal est d'abord esquissé. Des arguments en faveur du transport vertical proposé sont alors fournis par les relations des champs de pression et du vent au-dessus des océans dans les zones des alizés et du courant d'ouest; dans la première, l'angle entre l'isobare et la direction du vent est grande, dans la seconde il est petit. Dans aucun des deux cas, la conception de la couche de friction classique (barotropique) n'est valable. Les gradients verticaux des tensions internes sont évalués dans la direction et normalement à la direction du vent et des valeurs climatologiques de la viscosité apparente due à la turbulence en sont déduites pour les couches voisines du sol. Les valeurs de la viscosité apparente calculées pour des niveaux de quelques centaines de mètres sont plus grandes que celles des niveaux bas, concordant ainsi avec le transport vertical proposé. Dans la basse troposphère le transport est probablement surtout convectif au-dessus de la couche de turbulence. En conclusion l'auteur discute la nature du transport vertical de la quantité de mouvement dans la troposphère moyenne et supérieure.

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With 1 Figure.     

Nodal surfaces in the atmosphere with special reference to isopycnic and horizontal motion levels

Summary Consideration of the physical explanation of the existence of an isopycnic level at 8 km permitted the existence of another isopycnic level at about 24 km to be foreseen. Further evidence suggesting the reality of this second isopycnic level is given. The study of the dynamical implications of the existence of the isopycnic level at 8 km led to the discovery of the existence of a level of horizontal flow of air nearby. This was found to exist at about 9 km. A further study showed the probable existence of another level of horizontal flow at about 17 km. The integration of the linearized Eulerian equations of atmospheric motion shows that for the periods and wavelengths observed in the large scale motion of the atmosphere the solution is cellular, with nodal surfaces for all independent variables.If the numerical value of the constant of integration in the equations giving the heights of the nodal surfaces is determined by means of the empirical value of the height of one such surface, the heights of all the other theoretical nodal surfaces can be computed. The numerical agreement between the experimental and theoretical results is rather satisfactory. The cell motion which is deduced to exist in the atmosphere explains a number of other features of atmospheric dynamics, such as the distribution of divergence and vertical motion. The frequency of mother-of-pearl clouds found byHesstvedt fits fairly well in the scheme; this scheme may also provide a physical explanation of other nodal surfaces found at higher levels, such as the level of horizontal motion at about 50–60 km and the isopycnic level at about 80 km, as well as the frequency of the noctilucent clouds.

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Zusammenfassung Die Untersuchung der physikalischen Erklärung einer isopyknischen Schicht in 8 km Höhe gestattete, die Existenz eines anderen isopyknischen Niveaus in ungefähr 24 km Höhe vorauszusagen. Es werden weitere Beweise für die Realität dieses zweiten isopyknischen Niveaus gegeben. Die Untersuchung der dynamischen Folgerungen aus der Existenz der isopyknischen Schicht in 8 km führte zur Entdeckung der Existenz eines Niveaus mit horizontaler Luftströmung in 9 km Höhe. Eine weitere Prüfung ergab die wahrscheinliche Existenz eines anderen Niveaus mit horizontaler Luftströmung in ungefähr 17 km. Die Integration der linearisierten Eulerschen Gleichungen der Luftbewegung zeigt, daß die Lösung für die Perioden und Wellenlängen, welche in der großräumigen Bewegung der Atmosphäre beobachtet werden, zellenförmig ist und Knotenflächen für alle unabhängigen Veränderlichen aufweist.Wenn der numerische Wert der Integrationskonstanten in den Gleichungen, die die Höhen der Knotenflächen geben, mittels des empirischen Wertes der Höhe einer dieser Flächen bestimmt wird, so können die Höhen aller anderen theoretischen Knotenflächen berechnet werden. Die numerische Übereinstimmung zwischen den experimentellen und theoretischen Resultaten ist ziemlich zufriedenstellend. Die Zellenbewegung, deren Existenz in der Atmosphäre abgeleitet wurde, erklärt eine Reihe anderer Merkmale der Dynamik der Atmosphäre, wie z. B. die Verteilung der Divergenz und der Vertikalbewegung. Die Häufigkeit der Perlmutterwolken, welcheHesstvedt gefunden hat, fügt sich ziemlich gut in das Schema ein, welches auch eine physikalische Erklärung für andere Knotenflächen in höheren Niveaus liefern könnte, wie z. B. im Niveau horizontaler Bewegung in ungefähr 50 bis 60 km und das isopyknische Niveau bei ungefähr 80 km; die Frequenz der leuchtenden Nachtwolken dürfte sich mit diesem Schema ebenfalls erklären lassen.

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Résumé En considérant l'explication physique de l'existence d'un niveau isopycnique à 8 km, on peut prévoir l'existence d'un autre niveau isopycnique à environ 24 km. On indique également d'autres preuves de la réalité de ce second niveau isopycnique. L'étude dynamique de l'existence du niveau isopycnique à 8 km a mené à la découverte de l'existence d'un niveau d'écoulement horizontal de l'air à environ 9 km. Une étude additionnelle a montré l'existence probable d'un autre niveau à courant horizontal à environ 17 km. L'intégration des équations linéaires d'Euler pour les mouvements atmosphériques montre que pour les périodes et les longueurs d'ondes observées dans les dits mouvements la solution est cellulaire à grande échelle, avec des surfaces nodales pour toutes les variables indépendantes.Si la valeur numérique de la constante d'intégration dans les équations qui donnent les hauteurs des surfaces nodales est déterminée par la valeur empirique de la hauteur d'une de ces surfaces, on peut calculer les hauteurs de toutes les autres surfaces nodales théoriques. L'accord numérique entre les résultats expérimentaux et théoriques est assez bon. Le mouvement cellulaire dont on déduit l'existence dans l'atmosphère explique plusieurs autres particularités de la dynamique de l'atmosphère, par exemple la distribution de divergences et de mouvements verticaux. La fréquence de nuages nacrés queHesstvedt a trouvée prend assez bien place dans le schéma qui peut aussi fournir une explication physique pour d'autres surfaces nodales qu'on trouve à des niveaux plus élevés, par exemple le niveau de mouvement horizontal situé à environ 50–60 km et le niveau isopycnique à environ 80 km. La fréquence des nuages lumineux nocturnes pourrait aussi bien être expliquée au moyen de ce schéma.

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With 5 Figures     

Die Himmelsstrahlung in ihrer Beziehung zu verschiedenen Parametern

Zusammenfassung Gestützt auf ein fünf Jahre umfassendes Datenmaterial wird der Zusammenhang zwischen den Momentanwerten der diffusen Himmelsstrahlung, den gleichzeitigen Werten des Höhenwinkels der Sonne, der atmosphärischen Trübung sowie der Art und Menge der Bewölkung für Locarno-Monti (Alpensüdfuß) untersucht. Durch eine monatsweise Trennung der Daten kann der jahreszeitabhängige Effekt von Bodenalbedo und direkter Hangreflexion zahlenmäßig erfaßt werden. Mit Hilfe der sogenannten Koaxialmethode für die graphische Ermittlung stochastischer Beziehungen wird das Resultat unmittelbar für den praktischen Gebrauch in Form eines zusammengesetzten Diagrammes erhalten und durch eine analytische Näherungsformel ausgedrückt. Die auf diese Weise empirisch bestimmten Himmelsstrahlungsintensitäten werden durch Vergleich mit einer größeren Anzahl direkt gemessener Werte auf ihre Zuverlässigkeit hin geprüft, wobei das Prüfmaterial selbst nicht in die Untersuchungsstatistik einbezogen ist. Häufigkeitsverteilungen der Abweichungen zeigen deutlich, wie sich der Zusammenhang stets bessert, wenn zunächst nur ein, dann sukzessive auch weitere Parameter in die Mehrfachkorrelation einbezogen werden. Die Ergebnisse für den wolkenfreien Himmel werden mit solchen anderer Autoren verglichen.

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Summary The data collected during a five year period at Locarno-Monti, on the southern side of the Alps, permitted an investigation of the relationship between the intensity of the diffuse sky radiation and the solar elevation angle, the turbidity, and the cloudiness. By grouping the data by months it was possible to show quantitatively the season-dependence on surface albedo and direct reflection from the slopes. The so-called coaxial method for the graphical determination of stochastic interrelations leads to a display of the results in a multicurve-graph for practical use. The relationship is approached analytically. The reliability of empirically obtained sky radiation data was checked against a series of measured values, not involved in the statistics. Analysis of the deviation frequency shows further that the more parameters are taken into account in the multiple correlation procedure, the better the relationship holds. For cloudless sky the results are compared with those gained by other authors.

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Résumé Les résultats de mesure recueillis pendant une période de cinq ans à Locarno-Monti, au sud des Alpes, permettent d'étudier les relations entre les valeurs instantanées du rayonnement diffus du ciel d'une part, et les valeurs simultanées de l'angle de hauteur du soleil, du trouble atmosphérique et de la nébulosité d'autre part. Grâce à un groupement mensuel des données, l'effet variable selon la saison de l'albédo du sol et de la réflexion directe par les pentes peut être mis quantitativement en évidence. En recourant à la méthode dite coaxiale, qui permet de trouver graphiquement des relations stochastiques, il est possible de présenter les résultats sous la forme d'un abaque utilisable directement à des fins pratiques. Une formule approchée est également donnée. Les valeurs du rayonnement du ciel obtenues par ce moyen empirique sont ensuite comparées à une série de valeurs mesurées, non comprises dans la statistique. L'analyse de la fréquence des écarts montre clairement que les relations stochastiques trouvées sont d'autant meilleures que le nombre de paramètres inclus dans les corrélations multiples est plus grand. Dans le cas d'un ciel serein, les résultats sont comparés avec ceux d'autres auteurs.

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Mit 13 Textabbildungen     

On the measurement of dew

Summary Measurement of dew amounts have been made with a number of different devices on a lawn at the Weather Bureau, Pretoria, over an eighteen-month period, from April 1960 to September 1961. Experiments with artificial grass mats and asbestos plates showed that hygroscopic material is impracticable for the measurement of dew deposit.Parchinger's absorption method was improved and the amounts obtained on 30 days were compared with those of other devices. A new type of dew-indicator, where use is made of a specially prepared filter-paper strip that changes colour when wetted, was developed during the first months of the measuring period and then applied to this investigation. Seven different devices for measuring the amount of dew have been used simultaneously on thirty days and the results obtained are discussed. Montly frequency of occurrence and amount of dew over the measuring period are given.

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Zusammenfassung Die Messung von Taumengen ist mit einer Anzahl verschiedener Methoden auf einem Rasen des Wetterbüros Pretoria während einer Periode von 18 Monaten (April 1960 bis September 1961) durchgeführt worden. Experimente mit künstlichen Grasmatten und Asbestplatten haben gezeigt, daß hygroskopisches Material für die Messung des Tauniederschlages ungeeignet ist.Parchingers Absorptionsmethode wurde verbessert, und die damit an 30 Tagen erhaltenen Beträge wurden mit denen anderer Methoden verglichen. Ein neuartiger Tauanzeiger, bei dem ein besonders präparierter Filterpapierstreifen gebraucht wird, der seine Färbung durch Nässe verändert, wurde während der ersten Monate der Meßperiode entwickelt und dann bei der Untersuchung eingesetzt. Sieben verschiedene Methoden für die Messung der Taumenge wurden an 30 Tagen gleichzeitig benützt; die erhaltenen Resultate werden diskutiert. Monatswerte der Häufigkeit des Auftretens von Tau und Werte der Taumenge während der Meßperiode werden mitgeteilt.

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Résumé Les quantités de rosée furent mesurées durant 18 mois (avril 1960 à septembre 1961) par plusieurs instruments au-dessus d'un gazon du Service météorologique de Pretoria. On a en outre effectué divers essais au moyen de paillassons artificiels et de plaques d'amiante. Il en est résulté que les matériaux hygroscopiques ne sont pas pratiques pour la mesure des précipitations déposées par la rosée. On a en outre amélioré la méthode d'absorption deParchinger et comparé les valeurs obtenues ainsi à celles des autres instruments. Au début de la période de référence, on a également développé un nouvel indicateur de rosée qui consiste en une bande de papier-filtre préparé spécialement et dont la couleur varie avec l'humidité. Cet indicateur fut également pris en considération lors de la présente recherche. On a ainsi mis en parallèle sept appareillages différents pour la mesure des quantités de rosée, et cela durant 30 jours. Les résultats obtenus sont discutés. On mentionne enfin la fréquence et les quantités mensuelles de rosée durant la période d'essais.

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With 7 Figures     

Some comments on physical processes at and near the tropopause

The major physical processes at and near the tropopause are evaluated; these processes are radiation, convection and turbulence, advection and vertical convergence. Calculations of instantaneous long wave radiative temperature change for observed and postulated moisture distributions show that radiation usually acts to smooth the temperature profile. Observations and the principle of continuity show that convection is infrequent and unimportant in establishing the tropopause. General principles and numerical integration of the heat conduction equation for special cases show that turbulence will act to smooth the temperature profile unless flux has a certain relationship to hydrostatic stability. Observations, calculations and the principle of continuity show that advection and vertical convergence cannot be universal mechanisms of tropopause formation.

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Zusammenfassung Die grundlegenden physikalischen Prozesse an und in der Nähe der Tropopause werden bestimmt; diese Prozesse sind Strahlung, Konvektion und Turbulenz, Advektion und Vertikalakonvergenz. Berechnungen von momentanen Temperaturänderungen durch langwellige Strahlung für beobachtete und vorgegebene Feuchtigkeitsverteilungen lassen erkennen, daß die Strahlung gewöhnlich das Temperaturprofil auszugleichen sucht. Beobachtungen und das Kontinuitätsprinzip zeigen, daß Konvektion selten und für die Bildung der Tropopause unwichtig ist. Allgemeine Prinzipien und numerische Integration der Wärmeleitungsgleichung für spezielle Fälle zeigen, daß die Turbulenz das Temperaturprofil auszugleichen sucht, außer wenn der Wärmestrom in spezieller Beziehung zur hydrostatischen Stabilität steht. Beobachtungen, Berechnungen und das Kontinuitätsprinzip führen zu der Feststellung, daß Advektion und vertikale Konvergenz nicht als allgemeine Mechanismen für die Bildung der Tropopause angesehen werden können.

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Résumé L'auteur évalue les processus physiques fondamentaux de la tropopause et à sa proximité; ces processus sont le rayonnement, la convection et la turbulence, l'advection et la convergence verticale. Le calcul de variations instantanées de la température dûes au rayonnement de grande longueur d'onde, par une distribution observée et supposée de l'humidité, montre qu'en général le rayonnement semble atténuer et égaliser le profil de la température. Les observations et le principe de continuité font admettre que la convection est rare et de peu d'importance pour la formation de la tropopause. Des principes généraux et une intégration numérique de l'équation de transmission de chaleur pour des can spéciaux montrent que la turbulence tend à égaliser le profil de température à moins que le flux de chaleur ne soit en relation spécifique avec la stabilité hydrostatique. Des observations, des calculs et le principe de continuité prouvent que l'advection et la convergence verticale ne peuvent être considérées comme étant des mécanismes généraux pour la formation de la tropopause.

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With 4 Figures

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The research reported here was supported in part by the Geophysical Research Directorate, A. F. Cambridge Research Center.     

Nordostalpine Seehöhenmittel der Niederschlagsmenge (1851–1950)

Zusammenfassung Aus 320 Niederschlagsstationen der Periode 1891 bis 1930 werden für 50 m-Stufen Seehöhenmittel der Niederschlagsmenge für die Monate und für das Jahr abgeleitet und auf die Periode 1851 bis 1950 umgerechnet mitgeteilt. Die klimatische Besonderheit einer sekundären Maispitze in den monatlichen Niederschlagsmengen, die sich in der 100jährigen Wiener Reihe als Häufigkeitsmaximum maximaler Monatswerte, der Niederschlagsmenge zeigt, wird als Besonderheit des pannonischen Klimas erkannt und ihre auffällige Auswirkung in den abgeleiteten Seehöhenmitteln als Effekt örtlicher Mai-Gewitter und Starkregen klargestellt. Vergleiche der Niederschlagskurven verschiedener Bergstationen erläutern die Uneinheitlichkeit des alpinen Niederschlagsregimes als Folge der Funktion der Alpen als mehrfacher Klimascheide und die Notwendigkeit, von einem einheitlichen regionalen Mittelwert für die ganzen Alpen abzusehen. Als Folge dieser Tatsache werden regionale Mittelwerte als Grundlagen für Anomaliendarstellungen des alpinen Niederschlagsregimes abgelehnt und die Gründe hierfür an einem Beispiel erläutert.

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Summary On the basis of measurements at 320 stations of the period 1891–1930 monthly and annual averages of precipitation are calculated for 50 m-intervals of altitude and reduced to the period 1851–1950. The climatic peculiarity of a secondary may-maximum in the monthly amounts of rainfall resulting from the 100 year-series at Vienna as a frequency maximum of the highest monthly values of precipitation was found to be characteristic for the Pannonian climate. Its obvious effect as shown by the averages derived for different altitudes is accounted for by the local may-thunderstorms and downpours. By comparison of the precipitation curves of different mountain stations it becomes clear that there exists no uniform Alpine precipitation regime on account of the Apls functioning as climatic septum. Hence the necessity follows to renounce a uniform regional mean value for the Alps. Therefore, it is not allowed to use regional mean values as a basis for representing the anomalies of the Alpine precipitation regime, what is shown by an example.

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Résumé On évalue des précipitations mensuelles et annuelles moyennes pour les niveaux de 50 en 50 m à partir des mesures de 320 stations de la période 1891–1930, réduite à la période 1851–1950. Le maximum secondaire du mois de mai (ou apparaît dans la série, centenaire de Vienne la fréquence la plus élevée des maxima mensuels) est considéré comme une particularité du climat de la Pannonie; il est dû aux orages locaux de mai et à des averses torrentielles. La comparaison des courbes de précipitations de différentes stations de montagne illustre le caractère hétérogère du régime pluvial alpin, conséquence des particularités géographiques de la grande chaîne comme barrière climatique; elle montre aussi l'impossibilité d'établir une valeur moyenne caractéristique de l'ensemble du domaine alpin. L'auteur renonce de ce fait à faire appel à des moyennes régionales pour l'étude des anomalies du régime pluvial alpin et en donne les motifs par un exemple.

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Mit 2 Textabbildungen.     

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.     

Solare Vorgänge im Wettergeschehen

Zusammenfassung Nach zusammenfassendem Referat über die Abhängigkeit der Wetterelemente (Temperatur, Luftdruck, Niederschlag, Gewitter) vom 11,2-bzw. 89jährigen Sonnenfleckenzyklus, von der 5,6jährigen Unterperiode und von der 27tägigen Sonnenrotation werden die statistischen Zusammenhänge zwischen Gewittern, Meridianpassagen von Sonnenflecken und isoliert auftretenden magnetischen Störungen in Mitteleuropa in den Zeiten geringer Sonnenfleckentätigkeit untersucht. Die Diskussion führt auf eine auslösende Wirkung von Schwankungen (Invasionen) der solaren Wellenstrahlung, die von der auf Korpuskelemissionen ansprechenden magnetischen Charakterzahl nur unvollkommen und mit zwei bis drei tagen Verspätung wiedergegeben werden. Anschließend wird die Luftdruckverteilung in der Umgebung einer isolierten magnetischen Störung (insgesamt 352 Fälle) mittels Lochkarten untersucht. Während Minimum und Anstieg des Sonnen-fleckenzyklus ergab sich ein Drucksteiggebiet, das, jeweils zwei bis drei Tage vor der magnetischen Störung einsetzend, von Nordeuropa aus nach SE zog, während ein Druckfallgebiet von den Britischen Inseln nach E nachfolgte. Ein Aufgliederung nach Jahreszeiten oder nach Sonnenfleckenphasen lieferte das gleiche Resultat; sehr ähnliche Ergebnisse erbrachten an unabhängigem MaterialDüll (1948) undKoppe (1950). Die Beschränkung eindeutiger Zusammenhänge auf den Beginn eines Sonnenfleckenzyklus steht in Übereinstimmung mit den älteren Befunden über eine negative Korrelation zwischen der heliographischen Breite der solaren Herde und den atmosphärischen Vorgängen.

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Summary After a comprehensive report on the dependance of weather elements (temperature, pressure, precipitation, thunderstorms) from the 11,2-respectively the 89-year-cycle of sun-spots, from the 5,6-year partial period and from the solar rotation period of 27 days, statistical connexions between thunderstorms, central meridian passages of sun-spots and isolated magnetic disturbances in Central Europe are examined for periods of little solar activity. The discussion leads to an effect of invasions of the undulatory radiation of the sun wich is indicated only imperfectly and with a delay of 2 to 3 days by magnetic character figures depending on corpuscular emissions. Then the pressure distribution in the environs of an isolated magnetic disturbance (352 cases) is investigated by means of punched cards. In the minimum and rise of sun-spot-cycle exists, 2 to 3 days before the magnetic disturbance, an area of rising pressure moving from northern Europe to SE and an area of falling pressure following from the British Isles to E. An assignment to seasons or to phases of the sun-spot-cycle leads to the same result, according to the quite similar results ofDuell (1948) andKoppe (1950). The limitation of precise correlations to the beginning of sun-spot-cycles is in accordance with former results of negative correlations between heliographic latitudes of active solar centres and atmospheric events.

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Résumé On résume tout d'abord les faits connus concernant la relation entre les éléments météorologiques (température, pression, précipitations, orages) et les cycles de taches solaires de 11,2 respectivement de 89 ans, la période partielle de 5,6 ans ainsi que la période de rotation du soleil de 27 jours. On étudie ensuite par voie statistique les corrélations entre les orages, les passages des taches solaires au méridien central et les perturbations magnétiques isolées observées en Europe centrale aux époques de faible activité solaire. On conclut à un effect déclancheur des variations du rayonnement ondulatoire du soleil, lesquelles ne sont révélées qu'imparfaitement par les caractères magnétiques liés au rayonnement corpusculaire et n'apparaissant qu'avec un retard de deux à trois jours. On a en outre étudié la répartition de la pression au voisinage d'une perturbation magnétique isolée (352 cas au total) au moyen de cartes perforées. Lors d'un minimum de taches et à la montée du cycle des taches solaires il y a un noyau de hausse de pression naissant deux à trois jours avant la perturbation magnétique et qui se déplace du Nord de l'Europe vers le SE, tandis qu'un noyau de baisse le suit des Iles britanniques vers l'Est. Une analyse procédant par saisons ou par phases de taches solaires conduit au même résultat; le matériel deDüll (1948) et deKoppe (1950) fournit des résultats analogues. Le fait que des corrélations nettes ne s'observent qu'au début d'un cycle de taches solaires est en accord avec des études antérieures qui montraient une corrélation négative entre la latitude héliaque des foyers solaires et les phénomènes atmosphériques.

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Mit 6 Textabbildungen.     

The laminar structure of the atmosphere and its relation to the concept of a tropopause

Summary The concept of a tropopause as a discontinuity surface, single or multiple, is shown to be a misleading oversimplification. It is misleading with respect to the actual thermal structure of the atmosphere and the exchange process or transport from troposphere to stratosphere. Original radiosonde records, reprocessed to preserve the observational details indicate many zones of large hydrostatic stability often separated by zones of neutral stability. By coordinating the analyses of vertical cross sections, isentropic charts and isentropic trajectories it was found that these zones of large stability have spatial and temporal continuity. (They have been called stable laminae to emphasize their large quasi horizontal extent and small vertical dimension.) The upper and lower boundaries of the laminae are characterized by a rapid variation in stability that may be considered discontinuous. These discontinuity surfaces, however, coincide with isentropic surfaces and extend from the stratosphere into the troposphere. Consequently there is no barrier to quasi horizontal flow, i. e., no barrier to flow from stratosphere to troposphere and vice versa with attendant transfer of heat, moisture and radioactive contaminants. It is proposed that the tropopause be defined in terms of large scale average thermal properties calculated from the detailed soundings by a weighted running mean. The tropopause is defined as a barotropic surface, not a discontinuity surface, above which the average stability is large and the average baroclinity negative and below which the average stability is small and the average baroclinity is positive. On the soundings this represents the envelope that joins the smoothed soundings and in space the highest elevation reached by the isentropic surfaces in the potential temperature range enclosed by the envelope.

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Zusammenfssung Es wird gezeigt, daß die Vorstellung von der Tropopause als einer einfachen oder mehrfachen Diskontinuitätsfläche in der Atmosphäre eine übermäßige und sogar irreführende Vereinfachung ist. Sie ist irreführend in bezug auf den wirklichen thermischen Aufbau und die Austausch-und Transport-Prozesse zwischen Troposphäre und Stratosphäre. Die verwendeten Original-Radiosondenaufstiege wurden neuerlich ausgewertet, um ein Maximum an Details zu erhalten. Es zeigte sich das Vorhandensein vieler Zonen von großer hydrostatischer Stabilität, welche oft durch Zonen von indifferentem hydrostatischem Gleichgewicht getrennt sind. Die zusammenfassende Betrachtung vertikaler Schnitte, isentropischer Karten und isentropischer Trajektorien ergab, daß diese Zonen großer Stabilität räumliche und zeitliche Kontinuität besitzen (sie werden stabile Schichte genannt, um ihre große quasi-horizontale und kleine vertikale Erstreckung zu betonen). Die oberen und unteren Grenzen dieser Schichten sind durch eine rasche Änderung der Stabilität gekennzeichnet, welche als diskontinuierlich bezeichnet werden darf. Die Diskontinuitätsflächen korrespondieren jedoch mit isotropen Flächen und erstrecken sich von der Stratosphäre bis in die Troposphäre. Es besteht daher keine Schranke für eine quasi-horizontale Luftbewegung, d. h. die Strömung und der damit verbundene Transport von Wärme, Wasserdampf oder radioaktiven Partikeln kann ungehindert von der Stratosphäre in die Troposphäre (und umgekehrt) verlaufen. Es wird vorgeschlagen, die Tropopause auf Grund großräumiger Mittel thermischer Größen zu definieren, welche aus detaillierten Radiosonden-Aufstiegen und forlaufenden, gewogenen Mittelwerten zu berechnen wären.Die Tropopause wird als eine barotrope Fläche definiert, nicht als eine Diskontinuitätsfläche, oberhald welcher im Mittel große Stabilität und negative Baroklinität und unterhalb welcher im Mittel kleine Stabilität und positive Baroklinität herrschen. In den Aufstiegen wird dies durch jene Einhüllende dargestellt, welche die ausgeglichene Aufstiegskurve berührt, und im Raum durch die größte Höhe, welche von den isentropen Flächen in dem von der Einhüllenden eingeschlossenen Bereich der potentiellen Temperatur erreicht wird.

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Résumé L'auteur montre que le schéma classique de la tropopause formée d'une ou de plusieurs surfaces de discontinuité n'est qu'une simplification trompeuse en ce qui concerne sa structure thermique réelle et les processus d'échange entre la troposphère et la stratosphère. Les radio-sondages fournissent aujourd'hui de nouveaux détails et révèlent la présence de nombreuses zones de grande stabilité hydrostatique souvent séparées par des couches d'équilibre indifférent. Les sections verticales, les cartes d'isentropes et de trajectoires isentropes montrent que ces zones (appelées «couches stables» pour manifester leur grande extension quasi horizontale et leur faible épaisseur) de grande stabilité possèdent une continuité spatio-temporelle. Les limites supérieures et inférieures de ces couches sont caractérisées par une variation rapide de la stabilité qui doit être considérée comme discontinue. Toutefois les surfaces de discontinuité correspondent à des surfaces isentropes et s'étendent de la stratosphère dans la troposphère. Il n'y a donc pas d'obstacle à un mouvement quasi horizontal, c'est-à-dire que le courant et par conséquent le transport de chaleur, de vapeur d'eau ou de particules radioactives peut se faire librement de la stratosphère à la troposphère ou vice-versa. On propose de définir la tropopause d'après des valeurs moyennes de grandeurs thermiques que l'on calculerait à partir de sondages détaillés et de moyennes convenables. La tropopause est une surface barotrope et non une surface de discontinuité, au-dessus de laquelle règne en moyenne une grande stabilité et une baroclinité négative, et au-dessous de laquelle il y a peu de stabilité et une baroclinité positive. Sur les courbes d'état cela s'exprime par son enveloppe tangente, et dans l'espace par l'altitude la plus grande atteinte par les surfaces isentropes à l'intérieur du domaine de température potentielle délimitée par cette enveloppe.

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With 29 Figures

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Contribution No. 44, Department of Meteorology and Climatology, University of Washington.     

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.     

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

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

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

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

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Mit 7 Textabbildungen     

Weather patterns in Southern West Pakistan

Summary Southern West Pakistan is an area of transition between the Indian summer monsoon system to the east and the winter cyclonic system of southwest Asia to the west. As a transition area, it receives scanty, unreliable rainfall averaging less than 10 in. (254 mm) per year from several storm types. Six main weather patterns cross the region: the large subtropical anticylonic high pressure cell which predominates most of the year; western depressions originating over the Mediterranean Sea; Arabian Sea cyclones; local thunderstorms and dust storms; a modified monsoon pattern; and eastern depressions originating over the Bay of Bengal or central India. A discussion of the physical and synoptic characteristics for each weather pattern and storm type is presented and summary charts of the weather patterns are included.

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Zusammenfassung Das südliche Westpakistan ist ein Übergangsgebiet zwischen dem indischen Sommermonsunsystem gegen Osten und dem winterlichen Zyklonalsystem von Südwestasien gegen Westen. Als Übergangsgebiet erhält es von einzelnen Stürmen nur geringen und unregelmäßigen Regen, der in der Jahressumme durchschnittlich weniger als 10 inches (254 mm) beträgt. Sechs verschiedene Wettersituationen durchqueren die Gegend: die ausgedehnte subtropische antizyklonale Hochdruckzelle, die während des größten Teils des Jahres vorherrscht; westliche Depressionen aus dem Mittelmeerraum; Zyklonen aus dem Arabischen Meer; lokale Gewitter und Staubstürme; eine modifizierte Monsunlage; sowie östliche Depressionen, die aus dem Golf von Bengalen oder aus Zentralindien stammen. Für jede dieser Wetterlagen und Sturmtypen werden die physikalischen und synoptischen Züge diskutiert und durch summarische Karten der Wettertypen dargestellt.

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Résumé Le sud du Pakistan occidental est une région de transition entre le système indou de la mousson d'été à l'est d'une part et le système des cyclones d'hiver de l'asie du sud-ouest à l'ouest d'autre part. Comme zone de transition, cette contrée ne reçoit que des précipitations faibles et irrégulières provenant de quelques ouragans, précipitations qui n'atteignent pas 10 pouces (254 mm) en moyenne annuelle. On distingue six types de temps dans cette région: La cellule anticyclonique subtropicale qui domine durant la plus grande partie de l'année; des dépressions venues de l'ouest, c'est à dire du bassin méditerranéen; des cyclones de la Mer d'Arabie; des orages locaux et des tempêtes de sable; uen situation de mousson modifiée; des dépressions venues de l'est, c'est à dire du Golfe du Bengale ou de l'Inde centrale. On discute pour chacune de ces situations les traits caractéristiques des points de vue physique et synoptique. On les représente en outre au moyen de cartes générales.

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With 7 Figures     

Valley winds in the mount Rainier area

Summary Four summer seasons of field work near Mt. Rainier have shown that a well-developed valley wind system tends to have the following features: Airflow within a valley is up the valley during the day and down it at night and is compensated by a return flow (anti-wind) at a higher level. The layers occupied by the two flows are of approximately equal thickness, and the boundary between them is generally at, or somewhat below, ridgeheight. Above the anti-wind, the flow depends on the large-scale synoptic situation.Horizontal wind speed in these two layers is greatest slightly below the center of each layer. Speeds reach a maximum in early afternoon and just beforce sunrise. The reversal between day and nighttime flows is almost simultaneous everywhere in the valley, about an hour after sunnet and sunrise.Vertical transport of air between the two layers appears to be localized, mainly in the neighborhood of the ridges. Slope winds apparently feed the vertical currents. Speed fluctuations, having a period of about 20 minutes, were observed in drainage winds near the surface at night.When a well-developed wind system occured in one valley, well-developed systems tended to occur in other valleys in the same area.

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Zusammenfassung Beobachtungen im Verlaufe von vier Sommern im Mount-Rainier-Gebiet zeigten ein gutentwickletes Talwind-System mit folgenden Eigenschaften: Die Luft im Tale bewegt sich tags talaufwärts und nachts talabwärts; diese Strömung wird kompensiert durch ein Gegenwind-System in größerer Höhe. Die vertikale Erstreckung der übereinander liegenden Strömungen ist etwa gleich, und ihre Grenzfläche liegt, im allgemeinen, in oder etwas unter der Höhe der Bergkämme. Oberhalb des Gegenwindes beherrscht die weiträumige synoptische Situation die Strömung.Die Horizontalgeschwindigkeit ist für beide Windsysteme am größten etwas unter dem Zentrum der betreffenden Schicht. Geschwindigkeitsmaxima werden am frühen Nachmittag und kurz vor Sonnenaufgang erreicht. Der Umschlag von Tag- zu Nachtströmungen erfolgt nahezu gleichzeitig in allen Teilen des Tales, und zwar je etwa eine Stunde nach Sonnenaufgang bzw. Sonnenuntergang.Der vertikale Luftmassenaustausch zwischen beiden Schichten erfolgt im wesentlichen oberhalb der Bergkämme. Dieser vertikale Kammwind wird von unten durch den Hangwind ernährt. Im nächtlichen Fallwind wurden Geschwindigkeits-Variationen mit einer Periode von etwa 20 Minuten beobachtet.Wenn gut entwickelte Wind-Systeme in einem Tal vorkommen, kann man auch in anderen Tälern gut entwickelte Systeme erwarten.

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Résumé Des observations faites durant quatre étés dans la région du Mount Rainier ont montré la présence d'un système bien développé de brises de vallée et de montagne. Ce système a les particularités suivants: Le courant est dirigé vers l'amont durant la journée, vers l'aval durant la nuit. Ces courants sont compensés par un système de vents contraires à grande altitude. Le développement vertical des deux courants est à peu près identique et la surface qui les sépare est située, en général, à l'altitude des crêtes ou légèrement au-dessous. Le courant situé au-dessus du ven contraire est déterminé par la situation synoptique générale.La vitesse horizontale du vent est maximum pour les deux systèmes un peu au-dessous du centre de la couche correspondante. Les plus grandes vitesses se mesurent au début de l'après-midi et peu avent le lever du soleil. Le passage de la brise de vallée à la brise de montagne ou vice versa s'opère presque simultanément en tous les points de la vallée et cela approximativement une heure après le lever, respectivement le coucher du soleil.L'échange vertical des masses d'air entre les deux couches se fait principalement au-dessus des crêtes. Ce vent vertical de crêtes est alimenté d'en bas par le courant remontant les pentes. Dans le cas du vent nocturne descendant, on a observé des variations de vitesse ayant une périodicité de 20 minutes environ.Si l'on observe dans une vallée déterminée un système bien développé de brises de vallée et de montagne, on peut s'attendre à ce que des systèmes semblables se retrouvent également dans d'autres vallées de la même région.

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With 9 Figures

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Contribution No. 97, department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle, USA.

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This research was aided by the U.S. Air Force Cambridge Research Laboratories under AF Contract 19 (604)-7201, Project 7655, Task 7655.