Exchange of heat and momentum between ocean and atmosphere in relation to monsoon depression during MONEX-79

Summary Air-sea energy exchange properties were examined and discussed for a case study of monsson depression during summer MONEX which occurred during 8th–18th June over the East Central Arabian Sea with its mean position at 13°N and 71°E. For this purpose the fluxes of sensible heat, latent heat, eddy transfer of total heat and momentum have been computed. The results of the computations reveal that the absolute values of heat flux changes in sensible, latent and total heat show an enormous increase of 60, 230 and 290 Wm^–2 respectively, during the formation as compared to the values obtained before the formation of the depression. The flux of momentum also exhibits similar features. The Bowen ratio always shows a fairly systematic increasing tendency along with the growth of the convective activity due to the developing system over the area and attains a high value of 0.22 coinciding with the formation of the depression.

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Wärme- und Impulsaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre während MONEX-79 und ihr Verhältnis zur Monsundepression

Zusammenfassung Die Eigenschaften des Energieaustausches zwischen Meer und Luft wurden für eine Fallstudie der Monsundepression untersucht, die während MONEX vom 8.–18. Juni 1979 über dem östlichen Indischen Ozean bei 13°N und 71°E auftrat. Dafür wurden die Flüsse von fühlbarer und latenter Wärme sowie des turbulenten Transports von Wärme und Impuls bestimmt. Die Ergebnisse legen klar, daß die Flüsse von fühlbarer, latenter und Gesamtwärme während der Entstehung der Depression absolut um 60, 230 bzw. 290 Wm^–2 gegenüber dem Anfangszustand zunehmen. Der Impulsfluß hat ein ähnliches Verhalten. Das Bowenverhältnis zeigt eine ziemlich systematisch steigende Tendenz während der wachsenden Konvektion durch das sich entwickelnde System und erreicht bei der Formation der Depression den hohen Wert 0.22.

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With 2 Figures     

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

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

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Numerische Simulation von Wirbelbildungen über dem Hochland von Tibet

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

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With 22 Figures     

On the role of eddy mechanisms in the meridional energy transports

Summary Meridional transports of sensible and latent heat associated with standing eddies were computed from climatic mean data, and are compared with information available in the literature. The standing eddy flux of latent heat has a main maximum in the latitude of the subtropical anticyclones, where longitudinal contrasts in the latent heat content of the atmosphere are also pronounced. The standing eddy flux of sensible heat has, in winter, a main maximum in the latitude of the subpolar lows, where marked land-sea contrasts in temperature occur. Longitudinal variations in the energy content of the atmosphere account for constrasts in the latitudinal and seasonal pattern of the standing eddy fluxes of sensible and latent heat.

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Zusammenfassung Mit ortsfesten Störmechanismen verbundene Meridionaltransporte von fühlbarer und latenter Wärme werden auf Grund klimatologischer Daten berechnet und mit den in der Literatur verfügbaren Werten verglichen. Die Störungsbewegung von latenter Wärme hat ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subtropischen Hochdruckzellen, wo auch die zonalen Unterschiede im latenten Wärmegehalt der Luft ausgeprägt sind. Die entsprechende Störungsbewegung der fühlbaren Wärme hat im Winter ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subpolaren Tiefdruckgebiete, wo auch starke ozeanisch-kontinentale Temperaturgegensätze auftreten. Zonale Unterschiede im Energiegehalt der Atmosphäre bedingen breitenmäßige und jahreszeitliche Gegensätze in der Störungsbewegung von fühlbarer und latenter Wärme.

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Résumé On calcule ici au moyen de données climatologiques les transports méridiens de chaleurs latente et sensible liés à des mécanismes perturbateurs immobiles. Les valeurs ainsi obtenues sont comparées à celles que l'on trouve dans la littérature. Le mouvement perturbateur de la chaleur latente a un maximum principal dans les latitudes des cellules anticycloniques subtropicales. C'est là aussi que l'on rencontre de grandes différences zonales du contenu de l'air en chaleur latente. Le mouvement perturbateur correspondant de la chaleur sensible a, en hiver, un maximum principal dans les latitudes des dépressions subpolaires où l'on rencontre aussi de fortes oppositions de températures entre les continents et les océans. Des différences zonales du contenu de l'atmosphère en énergie provoquent des contradictions saisonnières et en latitude du mouvement perturbateur des chaleurs latente et sensible.

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With 4 Figures     

Statistical-climatological investigations concerning the heat content of air (enthalpy)

Summary The aim of this paper is to investigate the heat content of air (enthalpy) in a statistical-climatological manner. The knowledge of the heat content of air is useful especially for technical meteorology and air conditioning techniques.Enthalpy depends linearely on air temperature and water vapor pressure. Assuming that these factors are independent of each other and that the temperature follows a Gaussian distribution and the vapor pressure a Gamma distribution, it is possible to derive a theoretical distribution function. A critical examination of this independence for two observation stations (Hohe Warte, Vienna; 48° N, 16° E and Sonnblick; 47° N, 12° E) showed that there exists a linear relationship between temperature and vapor pressure at the selected 5%-level.Furthermore it was established that a Gaussian distribution or the sum of up to a maximum of three Gaussian distributions may be fitted to the empirical distribution of temperature. Contrary to the general assumption, it was not always possible to fit a Gamma distribution to the empirical distribution of vapor pressure.Taking into consideration the above-mentioned dependence, the enthalpy was interpreted as a linear transformation of temperature. Consequently, a Gaussian distribution or a sum of up to a maximum of three Gaussian distributions has been fitted to the empirical distribution of enthalpy. By this method, bimodal distributions may also be fitted. The Fisher-Test showed that this type of fitting may be considered significant at the 5%-level for all observation times except one at the investigated observation stations.

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Zusammenfassung Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, den Wärmeinhalt der Luft (Enthalpie) statistisch-klimatologisch zu untersuchen. Die Kenntnis des Wärmeinhalts der Luft ist besonders für die technische Meteorologie und die Klimatechnik von Bedeutung.Die Enthalpie setzt sich linear aus Temperatur und Dampfdruck zusammen. Nimmt man an, daß diese beiden Größen voneinander unabhängig sind und die Temperatur normalverteilt und der Dampfdruck gammaverteilt ist, so läßt sich eine theoretische Verteilungsfunktion ableiten. Die Überprüfung der Unabhängigkeit an zwei Beobachtungsstationen (Wien-Hohe Warte; 48° N, 16° E und Sonnblick; 47° N, 12° E) ergab einen linearen Zusammenhang zwischen den Ausgangsgrößen Temperatur und Dampfdruck auf dem gewählten 5%-Niveau. Außerdem wurde festgestellt, daß an die empirische Verteilung der Temperatur eine Normalverteilung oder die Summe von höchstens drei Normalverteilungen angepaßt werden kann. An die empirische Verteilung des Dampdruckes konnte nicht immer, wie üblicherweise angenommen wird, eine Gamma-Verteilung angepaßt werden.Unter Berücksichtigung der genannten Abhängigkeit wurde die Enthalpie als lineare Transformation der Temperatur aufgefaßt. Damit wurde an die empirische Verteilung der Enthalpie eine Normalverteilung oder die Summe von höchstens drei Normalverteilungen angepaßt. Mit dieser Methode lassen sich auch auftretende bimodale Verteilungen nachbilden. Der Test von Fisher ergab, daß diese Art der Anpassung für alle Termine an den untersuchten Beobachtungsstationen mit einer Ausnahme auf dem 5%-Niveau als insgesamt signifikant angesehen werden kann.

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With 1 Figure     

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

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

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Ein vereinfachtes für hochländer geeignetes hydrodynamisches mesoscale-modell

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

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With 18 figures     

The energy exchange within a vegetation layer

Summary The concept of vegetation as a multi-layered heat exchange system is discussed with reference to measurements in a barley field. These measurements included the monitoring of net radiation at various levels inside the crop and the conducted heat flux in the soil for typical clear and overcast days. The diurnal variations of the components of the heat balance throughout the crop are discussed, computing the combined flux of sensible and latent heat as a remainder term. The results show a complete reversal of the flux of sensible and latent heat from the top of the crop to the soil surface: during the night the surface loses heat by eddy diffusion as well as radiation and during the day it gains heat through both these processes. The total heat exchange between the crop and the atmosphere gives the usual heat gains by eddy diffusion during the night and losses during the day. The radiation absorbed by a layer of vegetation is converted into sensible and latent heat and 80% of the total energy exchange takes place in the upper half of the crop. The magnitude of the exchange process falls off rapidly with depth in the crop.

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Zusammenfassung Die Vegetation wird als mehrschichtiges System im Hinblick auf den Wärmeaustausch betrachtet, wobei Messungen in einem Gerstenfeld verwendet werden. Die Messungen umfaßten die Registrieuung der Wärmebilanz in verschiedenen Höhen im Getreidestand und des Wärmeflusses im Boden an typischen klaren und bedeckten Tagen. Der Tagesgang der Komponenten der Wärmebilanz durch die Vegetationsschicht wird untersucht, dabei wird die Summe des Fluesses von fühlbarer und von latenter Wärme als Restglied berechnet. Die Resultate zeigen eine vollkommene Umkehr des Flusses von fühlbarer und latenter Wärme von der Obergrenze des Getreidestandes zum Boden: während der Nacht verliert die Erdoberfläche Wärme sowohl durch turbulenten Austausch wie durch Strahlung, während des Tages nimmt sie durch beide Prozesse Wärme auf. Der gesamte Wärmeastausch zwischen dem Getreidefeld und der Atmosphäre ergibt die gewöhnlichen Wärmegewinne durch turbulenten Austausch bei Nacht und die Wärmeverluste bei Tag. Die von der Vegetationsschicht absorbierte Strahlung wird in fühlbare und latente Wärme umgesetzt, wobei 80% des gesamten Wärmeaustausches in der oberen Hälfte der Vegetationsschicht erfolgen. Die Größe des Austauschprozesses vermindert sich rasch mit der Tiefe in der Vegetationsschicht.

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Résumé On considère ici la végétation comme un système à plusieurs strates vis à vis des échanges de chaleur. Pour cela on se sert de mesures effectuées dans un champ d'orge. Ces mesures comprenaient l'enregistrement du bilan de chaleur à différentes hauteurs dans le dit champ ainsi que du flux de chaleur dans le sol à des jours typiques: couverts ou clairs. On étudie l'évolution diurne des composantes du bilan de chaleur au travers de la couche végétale. Pour ce faire, on clacule la somme du flux des chaleurs sensible et latente comme terme final de l'équation. Les résultats montrent une inversion complète du flux de ces deux chaleurs de la surface supérieure du champ jusqu'au sol. Pendant la nuit, la surface du sol perd de la chaleur aussi bien par des échanges turbulents que par rayonnement. Pendant le jour, le sol reçoit de la chaleur par ces deux processus. L'échange total de chaleur entre le champ d'orge et l'atmosphère présente les gains de chaleur ordinaire par turbulence de nuit et les pertes de jour. Le rayonnement absorbé par la couche végétale est transformé en chaleur latente et sensible. 80% de la totalité des échanges de chaleur se passent dans la moitié supérieure de la couche végétale. L'importance des processus d'échange diminue rapidement avec la profondeur de la couche végétale.

     

Valley winds and slope winds — Observations and elementary thoughts

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

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

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

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With 14 Figures     

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

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

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

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

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Mit 10 Abbildungen     

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

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

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

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With 2 Figures     

On the meridional distribution of climate changes due to doubling of CO2 content in the atmosphere

Summary A two-dimensional radiative-convective model has been developed to calculate mean annual zonally-averaged temperature profiles for 18 latitudinal belts each of 10° width. The model includes meridional heat transport and impacts of surface albedo and lapse rate feedback mechanisms. In view of its flexibility and computational efficiency compared to a three-dimensional general circulation model, this model may serve as a useful tool in studying the climate sensitivity to external forcings.The model has been successfully applied to reproduce the meridional variation of climatic elements for the standard atmosphere. Next, the climate sensitivity to a doubling of atmospheric CO₂ has been examined. The surface temperature response ranges from 1.6 °C near the equator to 4 °C in polar regions with a global mean of 2.1 °C. The meridional distribution of surface warming due to doubled CO₂ simulated by our model agrees qualitatively with those obtained by NCAR and GFDL global circulation models in that the largest warmings in all three simulations are found at high latitudes in the Northern Hemisphere. An interesting feature of our findings is that the maximum response due to doubled CO₂ tends to descend from the upper troposphere at low latitudes to the surface at high latitudes. The responses of the transport of sensible and latent heat are in opposite direction thus leading to only slight but positive changes in the total meridional heat flux.

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Zusammenfassung Es wurde ein zweidimensionales Strahlungs-Konvektions-Modell entwickelt, um zonal gemittelte Temperaturprofile für 10° breite Gürtel zu berechnen. Das Modell beinhaltet meridionalen Wärmetransport, Einflüsse der Albedo und des vertikalen Temperaturgradienten. Aufgrund seiner Flexibilität und rechnerischen Effizienz im Vergleich zu dreidimensionalen Modellen der allgemeinen Zirkulation, kann dieses Modell gut zum Studium der Sensitivität des Klimas auf äußere Antriebe verwendet werden.Das Modell wurde zuerst erfolgreich angewandt, um die meridionale Variabilität der Klimaelemente für die Standardatmosphäre zu reproduzieren. Dann wurde die Sensitivität gegenüber einer Verdoppelung des atmosphärischen CO₂ untersucht. Die Veränderungen an der Erdoberfläche reichten von 1.6 °C nahe dem Äquator bis zu 4 °C in Polnähe mit einem globalen Mittel von 2.1 °C. Die meridionale Verteilung stimmt qualitativ mit den Modellergebnissen von NCAR und GFDL überein. Alle prognostizieren die größten Erwärmungen in den hohen Breiten der Nordhemisphäre. Ein interessantes Ergebnis dieser Untersuchung ist, daß die größte Erwärmung von der oberen Troposphäre in niedrigen Breiten in hohen Breiten zur Oberfläche absinkt. Die Prognosen für die Änderung des Transports von fühlbarer und iatenter Wärme zeigen den umgekehrten Effekt. Das führt zu einem geringen Anstieg des meridionalen Wärmeflusses.

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With 9 Figures     

Subsynoptic vertical heat fluxes from high-resolution synoptic budgets

Summary A recently designed diagnostic model for synoptic heat budgets is reviewed and is applied to selected ALPEX-SOP dates. The model uses the conservation equations for moisture, (sensible) heat and mass. All synoptically observable terms (including moisture and heat tendencies and surface rain) are specified from objective analyses. Quasi-observable terms (including , radiation, surface evaporation and surface heat flux) are also considered synoptic and are specified close to observations. The non-observable terms: rain, moisture and heat fluxes in the free atmosphere are considered subsynoptic; they are determined as residuals. The model includes a submodel for the errors, a closure assumption which couples the vertical moisture and heat fluxes and a variational 3D-mass flux modification. This is the minimum parameterization level possible with these data.Results over the ALPEX-domain are shown for 5 dates from 4–6 March 1982. Each budget is a 24 h-average, each diagnostic box has a horizontal/vertical resolution of 100 km/100 hPa. The presentation focusses upon the three vertical heat fluxes. The model separates signal (=subsynoptic fluxes, 0–600 W m^–2) from error (0–60 W m^–2), the fields are coherent both in space and time, and the different stages of the synoptic development are reproduced by the subsynoptic fields. While the rain is downward and the moisture flux upward everywhere, the heat flux is upward in the trough, weak in the ridge and downward ahead of the next trough. The rain flux vector is usually divergent but can occasionally be convergent in lower levels which indicates reevaporation. The great detail in the fields of rain, moisture and heat flux proves that diagnostic models of this kind are potentially useful for further synoptic research.

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Subsynoptische vertikale Wärmeflüsse aus hochauflösenden synoptischen Haushalten

Zusammenfassung Ein kürzlich entwickeltes diagnotisches Modell für synoptische Wärmehaushalte wird dargestellt und auf ausgewählte ALPEX-SOP-Termine angewandt. Das Modell verwendet die Erhaltungsgleichungen für Feuchte, (fühlbare) Wärme und Masse. Alle synoptisch beobachtbaren Glieder (einschließlich Feuchte- und Wärmetendenz sowie Bodenniederschlag) werden aus objektiven Analysen spezifiziert. Quasi-beobachtbare Glieder (einschließlich , Strahlung, Bodenverdunstung und Bodenwärmefluß) werden ebenfalls als synoptisch angesehen und beobachtungsnahe spezifiziert. Die nicht-beobachtbaren Glieder: Regen, Feuchtefluß und Wärmefluß in der freien Atmosphäre werden als subsynoptisch angesehen und als Residuum bestimmt. Das Modell enthält ein Untermodell für die Fehler, eine Schließungsannahme, welche den vertikalen Feuchte- und Wärmefluß koppelt, sowie eine, auf dem Variationsprinzip beruhende, Modifikation des 3D-Massenflusses. Dies ist der minimale Parametrisierungsaufwand, der mit den vorliegenden Daten möglich ist.Ergebnisse über dem ALPEX-Gebiet werden gezeigt für 5 Termine vom 4.–6. März 1982. Jeder Haushalt ist ein 24 h-Mittel, jede Diagnosebox hat eine horizontale/vertikale Auflösung von 100 km/100 hPa. Die Darstellung konzentriert sich auf die drei vertikalen Wärmeflüsse. Das Modell trennt Signal (=subsynoptische Flüsse, 0–600 W m^–2) und Fehler (0–60 W m^–2), die Felder sind räumlich und zeitlich kohärent, und die verschiedenen Stadien der synoptischen Entwicklung werden durch die subsynoptischen Felder wiedergegeben. Während der Regen überall abwärts und der Feuchtefluß überall aufwärts gerichtet sind, ist der Wärmefluß aufwärts im Trog, praktisch Null im Rücken und abwärts vor dem nächsten Trog. Der Regenflußvektor ist gewöhnlich divergent, aber kann gelegentlich in unteren Schichten konvergent sein, was Wiederverdunstung anzeigt. Die vielen Einzelheiten der Felder von Regen, Feuchte- und Wärmefluß beweisen, daß diagnostische Modelle dieser Art von potentiellem Nutzen für die weitere synoptische Forschung sind.

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With 14 Figures     

Surface energy budget model of a cave

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

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

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With 4 Figures     

Some results of micrometeorological measurements in antarctica

Summary Micrometeorological measurements made at Norway Station, Antarctica, indicate that the exchange of sensible heat between air and snow is excecuted by the aeration. The existence of a laminar sub-layer over permeable snow is in this connection questionable. A zig-zag profile found in the mean vertical distribution of the temperature near the surface indicates that the turbulence in this layer is systematized. From the temperature profile we have estimated the vertical displacement of the elements, and in connection with measurements of the frequency of temperature variations near the surface, we have calculated the heat transfer in the air. An expression for the eddy heat transfer coefficient which contains fairly well defined quantities and proportions has been derived.

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Zusammenfassung Aus mikrometeorologischen Messungen auf der Norway Station, Antarctica, wird gefolgert, daß der Austausch von fühlbarer Wärme zwischen Luft und Schnee durch Bodenatmung vor sich geht. Die Existenz einer laminaren Grenzschicht über einer porösen Schneedecke wird in diesem Zusammenhang bezweifelt. Die vertikale Temperaturschichtung der bodennahen Luftschicht zeigt ein Zickzack-Profil und deutet darauf hin, daß die Turbulenz in dieser Schicht systematische Züge enthält. Aus den Temperaturprofilen wird die vertikale Verschiebung der Turbulenzelemente geschätzt. Die gemessene Frequenz der Temperaturschwankungen in der bodennahen Luft ermöglicht die Berechnung der Größe des Wärmeaustausches. Abschließend wird ein Ausdruck für den turbulenten Wärmeaustausch-Koeffizienten abgeleitet, der verhältnismäßig wohldefinierte Größen und Verhältnisse enthält.

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Résumé Sur la base de mesures micrométéorologiques effectuées à Norway Station, Antarctique, on déduit que l'échange de chaleur sensible entre l'air et la neige s'effectue par le truchement de la respiration du sol. On met alors en doute l'existance d'une couche limite laminaire au-dessus d'une couverture poreuse de neige. L'étagement vertical des températures dans les couches d'air voisines du sol présente un profil en zig-zag. Par conséquent, la turbulence montre, dans cette zone, des traits systématiques. Par le moyen des profils de température, on estime le déplacement vertical des éléments de turbulence. La fréquence mesurée des variations de température au voisinage du sol permet de calculer l'importance des échanges de chaleur. On en tire, pour terminer, une expression du coefficient d'échange turbulent de la chaleur, expression qui contient des grandeurs et des relations relativement bien définis.

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With 1 Figure     

Wärmehaushalt und Advektion

Zusammenfassung Der Feststellung, daß in der Energiebilanz einer horizontalen Oberfläche keine advektiven Glieder auftreten können, scheint auf den ersten Blick die Angabe von Advektionsgliedern in einigen Arbeiten zu widersprechen. Es zeigt sich aber, daß es sich dabei entweder um die Energiebilanz eines Volumens handelt, wobei die Glieder der Vergleichbarkeit wegen auf die Bodenoberfläche bezogen sind, oder daß Meß- bzw. Überlegungsfehler vorliegen.Advektive Wärmeströme können nur bei einem Volumen eine Rolle spielen. Die Betrachtung der Energiebilanz eines festen Volumens ergibt dann, daß auch bei stationären Verhältnissen der Wärmestrom von der Luft zum Boden im allgemeinen nicht gleich dem vertikalen Austauschwärmestrom oberhalb der Bodenoberfläche ist. Vielmehr treten vier weitere Wärmeströme hinzu, die als Durchflußwärmestrom, vertikaler Mitführungswärmestrom, advektiver Mitführungswärmestrom und advektiver Austauschwärmestrom bezeichnet werden. Ihr Anteil am Wärmestrom von der Luft zum Boden hängt nicht nur von den meteorologischen Verhältnissen, sondern auch von der Höhenlage der Zählfläche ab, für die der Austauschwärmestrom bestimmt wird. Ihre Abschätzung an Hand einfacher, plausibler Annahmen zeigt, daß sie im allgemeinen nicht vernachlässigt werden dürfen. Eine hinreichende Bedingung für ihr Verschwinden ist die Annahme, daß im zeitlichen Mittel alle Parameter in gleicher Höhe den gleichen Wert haben. Auch für instationäre Verhältnisse und den Wärmetransport in einem inhomogenen Medium läßt sich die Energiebilanz aufstellen, was aber bei Änderungen der im Volumen enthaltenen Masse an Beimengung nicht mehr willkürfrei möglich ist.

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Summary The statement that no advective terms occur in the energy balance of a horizontal surface seems at first sight to be in contradiction to the quotation of advective terms in some publications. It proves, however, that in that case it is a question of energy balance of a volume, where for comparability the terms are related to the ground surface, or that it is due to errors of measurement or consideration. Advective heat fluxes are merely of importance with three-dimensional problems. The study of the energy balance of a solid volume shows that the heat flux from the air to the ground is generally not equal to the vertical exchange heat flux above the ground surface, even with stationary conditions. Four further heat fluxes supervene which may be designated as passing heat flux, vertical convection heat flux, advective convection heat flux and advective exchange heat flux. Their share of heat flux from the air to the ground depends not only on the meteorological conditions but also on the altitude of the reference surface for which the exchange heat flux is determined. Its estimation by simple, plausible assumptions shows that in general they should not be neglected. A sufficient condition for their disappearance is the assumption that all parameters at the same level have the same temporal mean value. The energy balance can be set up also for unstationary conditions and for the heat transport in an inhomogeneous medium. In the case where the mass of admixtures contained in the volume undergoes changes the energy balance cannot be established without arbitrary assumptions.

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Résumé Le fait que dans le bilan énergétique d'une surface horizontale il ne peut y avoir de terme advectif semble à première vue contredire certains travaux qui en ont fait état. Mais il s'avère qu'il s'agit soit du bilan énergétique d'une volume, soit d'une erreur de mesure ou de raisonnement.Des courants advectifs de chaleur ne peuvent jouer de rôle que dans le cas d'un volume. Considérant le bilan énergétique d'un volume fixe, on voit que même dans l'état stationnaire le flux de chaleur dirigé de l'air vers le sol n'est pas égal en général au courant vertical d'échange turbulent au-dessus du sol; bien plus, il existe en réalité quatre autres flux (à savoir le flux de chaleur traversant, le flux vertical de chaleur convective, le flux de chaleur advective et le flux d'échange de chaleur advective) dont l'apport au flux de chaleur air/sol ne dépend pas seulement des conditions météorologiques, mais aussi de l'altitude de la surface choisie pour le calcul. L'estimation de ces flux, faite sur la base d'hypothèses simples et plausibles, montre qu'on ne peut pas en général les négliger. Ils ne peuvent disparaître que si en moyenne, dans un temps donné, tous les paramètres sont égaux, à la même altitude. Dans le cas d'états non stationnaires et de milieu non homogène, on peut dresser le bilan énergétique, ce qui n'est plus possible sans arbitraire lorsque la masse d'éléments adjonctifs du volume se modifie.

     

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.     

Zur Vorticityproduktion bei zyklogenetischen Prozessen

Zusammenfassung Starke Zyklogenesen in mittleren Breiten sind mit einer Produktion von zyklonaler Vorticity verbunden. Diese läßt sich mit Hilfe der Scale-Analyse aus horizontaler und vertikaler Windscherung und freiwerdender Kondensationswärme abschätzen. Es wird für den synoptischen Routinedienst eine geeignete Analysenmethode angegeben, die es erlaubt, obige Produktion hinreichend genau zu bestimmen. Anhand aktueller Wetterlagen kann nachgewiesen werden, daß im Winter für eine Zyklogenese der ausschlaggebende Einfluß von der vertikalen Windscherung ausgeht, bei sommerlichen Zyklogenesen hingegen, bei Vorhandensein feuchtwarmer Luftmassen, auch die freiwerdende Kondensationswärme einen großen, oft sogar dominierenden Beitrag liefert.

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On production of cyclonal vorticity in cyclogenetic processes

Summary Intensive cyclonic developments in middle latitudes are combined with a production of cyclonal vorticity. With the aid of scale analysis it is possible to estimate this production, if the horizontal and vertical wind shear and the released heat of condensation are known. A simple method of analysis is derived, suitable for the synoptic routine service. This method of analysis is demonstrated on typical cases for cyclonic developments in winter and summer. It is shown that the vertical wind shear has the greatest influence on cyclogenesis in winter, while in summer, due to the higher temperatures, the released heat of condensation often plays the dominating role.

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Mit 10 Abbildungen     

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

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

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

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With 7 Figures     

A study of the mass,momentum and energy budget of the atmosphere

Production and expenditure rates in the terrestrial budget of various air properties (mass of precipitable water and carbon dioxide, zonal and root mean square momentum, heat, and entropy) are studied. The discussion is based on graphs and diagrams which illustrate the global radiation and heat budget, dynamical energy forms and conversions, hydrologic and carbon dioxide cycles, and meridional cross sections of mass, momentum, heat, and entropy budget terms. A comparison of atmospheric property holdings with expenditure rates results in a fictitious interval of time required to annull the holdings. For momentum, precipitable water, and heat this interval of time has the order of magnitude of 10⁰, 10¹, and 10² days, respectively.

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Zusammenfassung Es werden die Einnahme- und Ausgabeposten beim terrestrischen Haushalt verschiedener Eigenschaften der Luft (Wasserdampf und Kohlensäure als Beispiele von Masseneigenschaften, ferner zonal-vektorieller und skalarer Impuls, Wärme und Entropie) untersucht. Die Diskussion wird durch graphische Darstellungen und Diagramme unterstützt, welche folgende Größen veranschaulichen: den globalen Strahlungs- und Wärmehaushalt, dynamische Energieformen und ihre Umwandlungen, Wasserkreislauf und Kohlensäurekreislauf, sowie Bilanzposten der Massen-, Impuls-, Wärme- und Entropiebilanz in Meridionalschnitten. Eine Vergleichung des Gehalts der Atmosphäre an verschiedenen Eigenschaften mit ihren Verlusten liefert ein fiktives Zeitintervall, in welchem die Reserven aufgebraucht würden, wenn kein Ersatz nachgeliefert würde; die Größenordnung dieses Zeitintervalles ergibt sich zu 10⁰, 10¹ und 10² Tagen für Impuls, Wasserdampf und Wärme.

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Résumé L'auteur étudie la production et la dépense dans le bilan terrestre des différentes propriétés de l'air (la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone comme exemples de propriétés de masse, puis la quantité de mouvement zonale-vectorielle et scalaire, la chaleur et l'entropie). Des graphiques illustrent la discussion qui représentent les grandeurs suivantes: économie globale de la radiation et de la chaleur, formes dynamiques de l'énergie et leurs transformations, cycles hydrologique et du dioxyde de carbone, ainsi que les composantes du bilan des masses, de la quantité de mouvement, de la chaleur et de l'entropie en coupes méridionales. La comparaison du contenu des diverses propriétés dans l'atmosphère avec leurs pertes est fournie par un intervalle de temps fictif, pendant lequel les réserves seraient épuisées, au cas où leur renouvellement ferait défaut; l'ordre de grandeur de cet intervalle résulte à 10⁰, 10¹ et 10² jours respectivement pour la quantité de mouvement, la vapeur d'eau et la chaleur.

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With 8 Figures.     

Zur Trombenbildung

Zusammenfassung Die Aufnahmen von Staubtromben an den Lavazungen und von Wolkentromben an der Vulkanwolke zeigen eindeutig, daß die Tromben (wie andere Wolkentromben aus Feuerwolken) durch aufstrudelnde Warmluft erzeugt werden. Die kleinsträumigen Erscheinungen werden durch die Gebäudestörung des Stromfeldes erzeugt, die normalen Wolkentromben durch die Strömungsverhältnisse am rechten Böenrand, die Tornados Amerikas durch Sammlung der Wirbel der Erdrotation. Die Auslösung der Trombenbildung kann durch seitlichen Zufluß von besonders warmer oder besonders feuchter Luft am Boden oder von kälterer Luft in der Höhe erfolgen, wobei im letzten Falle eine Sperrschicht gerade weggeräumt wird. Die Bildung der Wolkensockel kann durch zufließende feuchtere Luft, aber auch durch eine Durckerniedrigung auf ihrem Querschnitt erklärt werden. Für die Mindestdruckerniedrigung in den Tromben wird eine Formel angegeben, die für Europa etwa 50 mb ergibt, doch kann in den Tornados eine mehr als doppelt so große Druckeriedrigung erreicht werden. Die größte Schwierigkeit in der Erklärung der Tromben bietet die Frage, durch welche Bedingung das Stromfeld gegenüber der normalen Cumulusströmung räumlich so stark eingeengt wird. Nach Auffassung des Verfassers ist es die Trägheit der nach der Mitte hin zusammenstürzenden Luft.

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Summary Photographs of dust-devils at streams of lava and of cloud tornadoes at volcanic clouds show clearly that the tornadoes (like other cloud tornadoes of fire clouds) are formed by eddying warm air. The smallest phenomena are formed by perturbations of the field of flow through buildings, the normal cloud toradoes by the conditions of current at the right limb of squalls, and the American tornadoes by combination of the whirls of the rotation of the earth. The formation of a tornado can be released by lateral inflow of exceptionally warm or moist air at ground level or of colder air in the altitude, in the last case an intercepting layer is just being removed. The formation of the cloud pedestal can be explained by an afflux of moist air, but also by diminishing pressue on its cross section. A formula is given for the minimum diminution of pressure in the tornadoes, which is of about 50 mb in Europe; but the lowering of pressure in big tornadoes can be double this amount. The greatest difficulty in explaining the tornadoes is: which conditions compress so strongly in space the field of current as compared to the cumulus current? From the author's conception it is the inertia of the air which is collapsing towards the centre.

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Résumé Les photographies de trombes de poussière sur les coulées de lave ainsi que celles des trombes sous les nuages volcaniques montrent indiscutablement que les trombes (comme celles qui s'obseervent sous les nuages d'incendie) sont causées par de l'air chaud qui s'élève en tourbillonnant. Les plus petits phénomènes de ce genre sont dûs aux perturbations apportées au champ de courant par les édifices; les trombes ordinaires ont pour origine les conditions de circulation de l'air au bord droit du grain, et la tornade d'Amérique résulte de la concentration de tourbillons de la rotation terrestre. La formation des trombes peut être déclanchée par un apport latéral d'air particulièement chaud ou humide au niveau du sol ou par apport d'air plus froid en altitude; dans ce dernier cas il y a destruction d'une couche de barrage. On peut expliquer la formation du pied nuageux par afflux d'air plus humide, mais aussi par baisse de pression dans sa section. On établit une formule indiquant la diminution minima de la pression dans les trombes qui donne pour l'Europe environ 50 mb.; mais dans la tornade la baisse peut être plus que doublée. La plus grande difficulté que l'on rencontre pour expliquer les trombes est de savoir pourquoi le champ de courant se resserre si fortement par rapport au courant normal du cumulus. D'après l'auteur cela est dû à l'inertie de l'air qui s'étroule vers le centre.

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Mit 9 Textabbildungen.     

The Tropical easterly Jet and Sudan rainfall: A review

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

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

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With 4 Figures