Anwendbarkeit von Satellitenmessungen in der Ozeanographie

Zusammenfassung Nach Erörterung der allgemeinen Voraussetzungen für Satellitenmessungen werden die Möglichkeiten ozeanographischer Satellitenbeobachtungen mittels Fernsehen (Seegang, Meeresvereisung) und Strahlungsmessungen (Wärmehaushalt des Meeres, Oberflächentemperaturverteilung) dargestellt und durch Beobachtungen erläutert. Die Bedeutung meteorologischer und geodätischer Satelliten für ozeanographische Zwecke wird beschrieben. Die Möglichkeiten ozeanographischer Anwendungen von Satellitenbeobachtungen werden für die Zukunft mit Einschränkungen, besonders aber für ozeanographische Vorhersagen günstig beurteilt.

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Possibilities of applying satellite observations to oceanographic research

Summary After a discussion of the general conditions of satellite measurements the possibilities of oceanographic satellite observations by means of television (state of the sea, sea ice) and radiation measurements (heat budget of the ocean, surface-temperature distribution) are outlined and complemented by observations. The importance of meteorological and geodetic satellites for oceanographic purposes is shown. The possibilities of applying satellite observations to future oceanographic research are — apart from several restrictions — judged to be favorable, especially in regard to oceanographic forecasts.

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Possibilités d'appliquer en faveur de l'océanographie les observations effectuées par des satellites

Résumé Après avoir exposé les circonstances générales permettant de se servir de satellites pour effectuer des mesures, on discute les possibilités de faire des observations océanographiques de satellites au moyen de la télévision (état et glaciation de la mer) et au moyen de la mesure du rayonnement (régime thermique de la mer, distribution de la température à la surface de la mer). Ces considérations sont expliquées à l'aide des observations. L'importance des observations météorologiques et géodésiques effectuées au moyen des satellites est exposée. Sauf quelques restrictions, les possibilités futures d'exploiter pour l'océanographie les observations par de satellites sont jugées favorables, en particulier en ce qui concerne les prévisions océanographiques.

     

Über die Änderung der Oberflächentemperatur der Nordsee im Zeitraum 1905–1954

Zusammenfassung Es werden die Beobachtungen der Oberflächentemperatur der Nordsee, die G. Dietrich für den ICES-Atlas (Conseil Int. Explorat. Mer, ICES [1962]) aus den Jahren 1905–1954 benutzt hat, hinsichtlich der Änderungen im Gesamtzeitraum untersucht. Für alle Eingradfelder der Nordsee werden die Beobachtungen monatsweise zusammengefaßt und linear ausgeglichen. Es ergibt sich für nahezu alle Felder ein Jahresgang, wonach die Temperaturen im Spätwinter und Frühjahr sich nur wenig, im Spätsommer und Herbst dagegen teilweise beträchtlich erhöht haben. Nach den für die einzelnen Felder berechneten Änderungen der Temperatur werden Monatskarten entworfen, welche Gebiete gleicher Temperaturänderung in der Nordsee zeigen. Für einige Monate werden diese Karten wiedergegeben und besprochen. Als Faktoren, die für die Erwärmung im Untersuchungszeitraum verantwortlich gemacht werden können, werden der Einfluß des Atlantischen Ozeans, der Einfluß des durch das Skagerrak abfließenden Ostseewassers, der Einfluß des europäischen Festlandes und atmosphärische Einflüsse genannt. Dabei scheint die thermische Schichtung der Nordsee während der Sommermonate eine zusätzliche Rolle zu spielen.

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On changes of the North Sea surface temperature in the period from 1905 to 1954

Summary Observations of the North Sea surface temperature from 1905 to 1954 used by G. Dietrich for the ICES Atlas (Conseil Int. Explorat. Mer, ICES [1962]) are examined with regard to changes in the period as a whole. For all one-degree fields of the North Sea the observations are summarized monthly and fitted to a linear equation by the method of least squares. There are annual variations for almost all fields with only slightly rising temperatures in late winter and spring but partly considerably rising temperatures in late summer and autumn. On the basis of the temperature changes computed for the single fields monthly charts are drafted showing areas of equal temperature changes in the North Sea. These charts are represented and discussed for several months. As factors responsible for the heating in the period under review the effect of the Atlantic Ocean, the effect of the Baltic water passing through the Skagerrak, the effect of the European continent, and atmospheric effects are quoted. The thermal layering of the North Sea during the summer months seems to play an additional role in this context.

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Les variations de la température de surface en Mer du Nord pendant la période 1905–1954

Résumé Les observations de la température de surface en Mer du Nord de 1905 à 1954 dont s'est servi G. Dietrich pour l'atlas ICES (Conseil Int. Explorat. Mer ICES [1962]), ont été étudiées du point de vue de leurs variations au cours de toute cette période. Pour chaque carreau d' un degré de côté, les observations ont été, mois par mois, rassemblées et compensées linéairement. Pour presque tous les carreaux on trouve une variation annuelle telle que les températures n'ont monté que peu à la fin de l'hiver et au printemps et, au contraire, se sont élevées souvent de manière appréciable, à la fin de l'été et en automne. D'après les variations de température calculées pour chacun des carreaux on a établi des cartes mensuelles indiquant les zones d'égale variation de température. Pour un certain nombre de mois, ces cartes sont reproduites et étudiées. Parmi les facteurs auxquels on peut attribuer l'échauffement pendant la période considérée, on cite l'influence de l'Océan Atlantique, l'influence des eaux de la Baltique qui s'écoulent par le Skagerrak, l'influence du continent européen et des influences atmosphériques. Il semble aussi que s'y ajoute le rôle joué par la stratification thermique de la Mer du Nord pendant les mois d'été.

     

Hydrographische Untersuchungen in der Brackwasserzone der Elbe

Zusammenfassung An Hand des reichhaltigen Materials an Strömungs- und Salzgehaltsmessungen des Wasser- und Schiffahrtsamtes Cuxhaven wird die Brackwasserzone im Mündungsgebiet der Elbe festgelegt und die Verschiebung ihres Schwerpunktes flußabwärts während der letzten Jahrzehnte nachgewiesen. Die qualitativen Eigenschaften im Mündungsgebiet eines Tideflusses werden untersucht; auf die Schwierigkeiten der Salzgehaltsmessung im Brackwasser wird eingegangen. Von besonderer Bedeutung ist der Reichtum der Brackwasserzone an Kolloiden und der hiermit im Zusammenhang stehende Schlickfall in den Häfen und auf den Untiefen dieses Gebietes. Der Mischungsvorgang des salzreichen Seewassers mit dem Flußwasser der Elbe in seiner Abhängigkeit von den Gezeitenströmen wird verfolgt. Für den Gang des Salzgehaltes an der Oberfläche mit der Tide wird eine charakteristische Kurve gefunden, die nicht nur für die Elbe, sondern für die Gezeitenflüsse überhaupt typisch zu sein scheint.

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Hydrographic studies of the zone of brackish water in the estuary of the Elbe river

Summary With the aid of a rich material of measurements of tidal currents and salinity observations from the Wasser- und Schiffahrtsamt Cuxhaven, the author determines the zone of brackish water in the estuary of the Elbe river and proves that its centre has been displaced downstream during the recent decades. The qualitative features of the estuary of a river are investigated; the difficulties encountered in determining the salinity of brackish water are discussed. The abundance in colloids in brackish water is of special importance, giving rise to increased precipitation of mud particles in the ports and on the shoals of the area in question. The mixing process of the saltwater with the fresh water of the Elbe river as depending on the tidal streams is pursued. A curve is found which is characteristic of the variations in surface salinity under the influence of tides; this curve seems to be typical not only of the Elbe estuary but also of other tidal rivers.

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Études hydrographiques de la région de l'eau saumâtre dans l'estuaire de l'Elbe

Résumé À l'aide d'un grand nombre de mesures de courants et d'observations de salinité du Wasser- und Schiffahrtsamt Cuxhaven l'auteur précise la région de l'eau saumâtre dans l'embouchure de l'Elbe et prouve que son centre s'est déplacé en aval pendant les dernières dizaines d'années. Les caractéristiques qualitatives rencontrées dans l'estuaire d'un fleuve sont examinées et les difficultés que l'on rencontre en déterminant la salinité de l'eau saumâtre sont exposées. La richesse en colloides de la zone saumâtre est d'une grande importance parce qu'elledonne lieu à la précipitation plus intensive des particules vaseuses dans les ports et sur les bas-fonds de cette région. Les procès de mélange de l'eau salée avec l'eau douce de l'Elbe sous l'influence des courants de marée sont poursuivis. Une courbe caractéristique est dessinée qui montre les variations de la salinité à la surface causées par les marées; elle semble être typique non seulement pour l'estuaire de l'Elbe mais encore pour d'autres fleuves à mareé.

     

Über die Intensität der Temperatur-, Salzgehalts- und Dichteschichtung in der Deutschen Bucht

Zusammenfassung Als Ergänzung zu den Sprungschichtuntersuchungen in der Nord- und Ostsee von G. Dietrich wird in der vorliegenden Bearbeitung der jahreszeitliche Gang und die regionale Verbreitung der thermohalinen Schichtung in der Deutschen Bucht verfolgt. An Hand der hydrographischen Beobachtungen der deutschen und dänischen Nordseefeuerschiffe und der Helgoländer Terminstationen wird der Jahresgang der Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede zwischen Oberflächen- und Bodenwasser dargestellt. Als Beispiel der horizontalen Verteilung der maximalen Temperatur-, Salzgehalts- und Dichteschichtung im Frühjahr werden die auf der Poseidon-Fahrt im Mai 1933 gewonnenen hydrographischen Beobachtungen benutzt. Diese Unterlagen im Zusammenhang mit den während der Poseidon-Fahrten der Jahre 1920/36 gesammelten Erfahrungen sind am besten dafür geeignet, die Ausbildung und Tiefenlage der thermohalinen Sprungschicht in ihrem jahreszeitlichen Verlauf an Hand von ostwestlich und nordsüdlich angelegten hydrographischen Schnitten in der Deutschen Bucht zu untersuchen. Als Beispiel hierfür wird die Darstellung der Tiefenlage der thermohalinen Sprungschicht innerhalb der vertikalen Dichteverteilung im Mai 1933 gebracht.

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On the intensity of stratification in temperature, salinity and density in the German Bight

Summary Supplementary to G. Dietrich's investigations of the discontinuity layers in the North Sea and in the Baltic Sea the author treats the seasonal variations and the regional distribution of stratification in temperature and salinity in the German Bight. From hydrographic observations by German and Danish light vessels in the North Sea and from observations made at fixed hours by stations around the Isle of Heligoland the annual variations of differences in temperature and salinity in surface- and bottom water are calculated. The hydrographic observations obtained during the Poseidon cruise in May, 1933 illustrate the horizontal distribution of maximum stratification of temperature, salinity and density in spring time. These data combined with the experiences from the 1920/1936 Poseidon cruises are particularly suitable for studies to be made to show the evolution and the position of the thermohaline discontinuity layer during the seasonal cycle with the aid of observations made along east-west and north-south sections across the German Bight. The position of the thermohaline discontinuity layer in May 1933 within the vertical density distribution represented in this paper may serve as an example for the phenomenae described above.

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Sur l'intensité de la stratification en température, en salinité et en densité dans la Deutsche Bucht (zone de la mer du Nord limitrophe des côtes allemandes)

Résumé Supplémentaire aux recherches des couches de discontinuité en mer du Nord et en mer Baltique effectuées par G. Dietrich, l'auteur étudie dans ce travail les variations saisonnières et la répartition régionale de la stratification en température et en salinité comme elles se présentent dans la Deutsche Bucht. A l'aide des observations hydrographiques faites à bord des bateaux-feu allemands et danois en mer du Nord et au moyen des observations effectuées à des beures fixes par les stations autours de l'île de Helgoland on calcule les variations annuelles des différences de la température et de la salinité entre des eaux superficielles et des eaux du fond de la mer. Les observations hydrographiques obtenues au cours de la croisière du bateau Poseidon en mai 1933 servent d'exemple pour illustrer la répartition horizontale de la stratification maximale au printemps, soit en température, soit en salinité ou soit en densité. Ces données ainsi que les expériences faites au cours des diverses croisières du Poseidon pendant les années de 1920 à 1936 sont les plus convenables lorsqu'on veut étudier, à laide des observations de série effectuées le long des sections verticales de l'ouest à l'est et du nord au sud dans la Deutsche Bucht, l'évolution de la couche thermohaline de discontinuité et sa position en profondeur au cours du cycle saisonnier. La représentation de la position en profondeur de la couche thermohaline de discontinuité comme elle se présente dans la distribution verticale de la densité en mai 1933 sert d'exemple de ces phénomènes.

     

Air pressures causing wave development,estimate by theory,model tests,and sea observations

Summary The wave drag, caused by horizontal components of normal air pressures, had been evaluated by three methods: wind tunnel tests on rigid models, observations of wave growth at sea, and theories of J. W. Miles and T. Brooke Benjamin. It has been found that neither the magnitude nor the functional form of the pressure drag is correctly predicted by the form of the theory specifically developed for application to rigid models. On the other hand, the form of the theory developed for mobile waves gives results in good agreement with wind tunnel model data at corresponding values of wave steepness. Model tests and theory agree in that the pressure drag does not depend on the Reynolds Number. In the absence of experimental data on pressures acting on water waves, the limits, within which the pressure drag must be confined, are defined by considering the observed rate of wave development at sea, and the total and frictional drag of water surface. Model tests, as well as the theory, give pressure drag estimates which lie within the foregoing limits. Miles' form of the pressure drag coefficient, ^*, in terms of the friction velocity,u _*, leads to a particularly simple expression for the ratio of the pressure drag to total drag. Thus, rational prediction of the wave growth in wind is connected with the ability to predict the total drag of the sea surface.

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Winddruck und Wellenentwicklung — eine Schätzung an Hand von theoretischen Berechnungen, Modelltests und Seebeobachtungen

Zusammenfassung Der durch die horizontalen Komponenten normalen Winddrucks erzeugte Wellenwiderstand ist auf drei verschiedene Methoden ausgewertet worden: durch Windkanaltests an starren Modellen, Beobachtungen der Wellenzunahme auf See und mit Hilfe der Theorien von J. W. Miles und T. Brooke Benjamin. Es stellte sich heraus, daß weder die Größenordnung noch die funktionelle Form des Druckwiderstandes genau von der theoretischen Form wiedergegeben wird, die speziell für starre Modelle entwickelt worden ist. Andererseits ergibt die theoretische Form für wandernde Wellen Daten, die bei entsprechenden Werten der Wellensteilheit gut mit den Ergebnissen der Windkanalmodelle übereinstimmen. Modelltests und Theorie stimmen darin überein, daß der Druckwiderstand nicht von der Reynolds-Zahl abhängt. Da experimentelle Daten über den Druck, der auf Wasserwellen ausgeübt wird, fehlen, werden die Grenzen, in denen sich der Druckwiderstand bewogen muß, unter Berücksichtigung der beobachteten Wellenzuwachsrate auf See und des Gesamt- und Reibungswiderstands bestimmt. Modelltests und Theorie ergeben Druckwiderstandsschätzungen, die in den oben erwähnten Grenzen liegen. Miles Druckwiderstandskoeffizient ^* bei einer Schubspannungsgeschwindigkeit ^* führt zu einer besonders einfachen Darstellung des Verhältnisses von Druckwiderstand zu Gesamtwiderstand. So besteht ein Zusammenhang zwischen stichhaltiger Vorausberechnung der Wellenzunahme bei Wind und der Möglichkeit, den Gesamtwiderstand der Meeresoberfläche zu berechnen.

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Evolution des vagues sous l'effet des pressions de l'air. Etude théorique — Essais sur modèles — Observations à la mer

Résumé La résistance à l'avancement des vagues due aux composantes horizontales de pressions d'air normales a été calculée suivant trois méthodes: par essais en soufflerie sur modèles rigides, par observations à la mer de la croissance des vagues et suivant la théorie de J. W. Miles et T. Brooke Benjamin. On a trouvé que ni la valeur ni la forme de l'expression de la résistance due à la pression ne sont données correctement par la théorie spécifiquement adaptée aux modèles rigides. D'autre part la théorie appliquée aux vagues en mouvement donne des résultats qui concordent bien avec ceux obtenus en soufflerie pour des valeurs correspondantes de la cambrure des vagues. Les essais sur modèles et la théorie sont d'accord sur le fait que la résistance due à la pression ne dépend pas du Nombre de Reynolds. En l'absence de données expérimentales sur l'action des pressions sur les vagues, les limites à l'intérieur desquelles doit être comprise la résistance de pression sont définies en considérant la vitesse de formation des vagues observée à la mer, la résistance totale et la résistance de frottement sur la surface de l'eau. Les essais sur modèles, comme la théorie, donnent des estimations de la résistance de pression qui restent dans les limites mentionnées ci-dessus.La forme donnée par Miles au coefficient ^* de cette résistance en fonction de la vitesse de frictionu _*, permet d'obtenir une expression particulièrement simple du rapport de la résistance de la pression à la résistance totale. De cette façon la prévision rationnelle de la croissance des vagues dans le vent se trouve rattachée à la possibilité de prévoir la résistance totale de la surface de la mer.

     

Zur Frage einer „dynamischen“ Prüfung von Magnetkompassen

Zusammenfassung Magnetkompasse auf durch Seegang bewegten Schiffen können Dauerauslenkungen aufweisen. Nach kurzer Erläuterung des Problems werden die Einrichtungen und Hilfsmittel zur Durchführung der dynamischen Prüfung von Magnetkompassen beschrieben, vorläufige Prüfungsergebnisse mitgeteilt und die sich daraus ergebenden Schlußfolgerungen gezogen.

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On the problem of a dynamical testing of magnetic compasses

Summary Magnetic compasses on board of ships subjected to the motion of the sea are often liable to continuous deviations. After a short discussion of the problem, the installations and the aids in use for the performance of the dynamic investigations of magnetic compasses are described, preliminary results of the investigations are communicated and the conclusions arising from them are drawn.

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Sur le problème d'une vérification »dynamique« des compas magnétiques

Résumé Des compas magnétiques à bord de bâtiments soumis aux mouvements de la mer subissent souvent des déviations permanentes. Après un bref exposé de ce problème on décrit les dispositifs et les moyens auxiliaires en usage pour l'examen dynamique de compas magnétiques; de plus, on en communique les résultats préliminaires et on tire les conclusions qui en découlent.

     

Die Sandwanderung im unteren Tidegebiet der Elbe

Zusammenfassung Die Beschaffenheit des wandernden Materials wird nach sedimentpetrographischen Methoden untersucht und ein Plan der regionalen Verteilung der Korngrößen im Untersuchungsgebiet entworfen. Die Ursprungsgebiete, aus denen der Sand in die untere Elbe gelangt, werden aufgezeigt, und die Wanderung des Nordseesandes stromauf wird verfolgt. Einigen allgemeinen Bemerkungen über die Berechnung des Sandtransportes folgen Angaben über die Mengen, die durch verschiedene Querprofile des Untersuchungsgebietes auf Grund von Messungen festgestellt worden sind. Der Darstellung der direkten Sandwanderungsmessung und ihrer Ergebnisse folgt die Beschreibung einer indirekten Methode und die Angabe der hiermit erzielten Ergebnisse der Massenberechnung in den letzten 20 Jahren. Die Schwankungen in der Sedimentation und Erosion werden zu den Windverhältnissen am Feuerschiff Elbe 1 in Verbindung gesetzt, wobei eine befriedigende Übereinstimmung gefunden wird, was darauf hindeutet, daß die Nordsee mit ihren meteorologischen und hydrographischen Verhältnissen in der Hauptsache für die Sandwanderung im Untersuchungsgebiet bestimmend ist. Das Sandtransportgleichgewicht in einem Tidefluß wird behandelt, und die Bedingungen hierfür werden aufgezeigt.

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On the transport of sand in the outer estuary of the Elbe

Summary The nature of the migrating material is investigated with the aid of the methods of sedimentary petrography and a plan of the regional distribution of the sizes of grains in the investigated area is given. The regions of origin from which the sand is carried into the lower Elbe are pointed out and the transport of the sand from the North Sea is traced up-stream. Some general remarks on the calculation of the sand transport are followed by some information about the quantities which have been ascertained with the aid of several cross-profiles in the area under investigation. After the explanation of the direct measurement of sand migration an indirect method is described and the results gained by it in mass calculation during the last 20 years are given. The fluctuations in sedimentation and erosion are related to the wind distribution near Elbe I light-vessel and a rather good correspondence is found, pointing out the sand transport in the Elbe estuary to be mainly governed by the meteorological and hydrographical conditions in the North Sea. The balance of the sand transport of a tidal river is treated and its conditions are laid open.

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Sur le cheminement du sable dans l'estuaire inférieur de l'Elbe

Résumé Dans cet article on étudie selon des méthodes de la pétrographie sedimentaire la nature des matériaux mouvants et on dresse un plan de la distribution des diamètres des grains dans la zone d'exploration. On révèle les zones d'origine des sables de l'Elbe inférieur et poursuit la progression vers l'amont du sable de la mer du Nord. Après quelques notes générales sur le calcul du transport de sable on précise les quantités mesurées à l'aide de diverses coupes transversales dans la zone d'exploration. Puis, on décrit la mesure directe des sables cheminants et ses résultats ainsi qu'une méthode indirecte du calcul des masses de sable et on en donne les résultats obtenus pendant les vingt dernières années. Une confrontation des fluctuations de la sédimentation et de l'érosion avec la distribution des vents auprès du bateau-feu Elbe I conduit à un accord satisfaisant entre ces facteurs, d'où suit que ce sont, avant tout, les conditions météorologiques et hydrographiques de la mer du Nord qui exercent une influence décisive sur le cheminement du sable dans l'estuaire de l'Elbe. Enfin, le bilan du transport de sable dans un estuaire est discuté et ses conditions sont révélées.

     

Die Elemente des jährlichen Ganges der Oberflächentemperatur in der Nord- und Ostsee und den angrenzenden Gewässern

Zusammenfassung Die Grundlagen des Atlasses Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer von Böhnecke und Dietrich werden dargelegt. Die Homogenisierung, Reduktion und Korrektion des heterogenen Beobachtungsmaterials führen zu Ergebnissen, die Einiges über das charakteristische Verhalten der Oberflächentemperatur in den behandelten europäischen Gewässern aussagen. Sie betreffen den täglichen Gang in seiner regionalen und jahreszeitlichen Abhängigkeit, die kurzfristige Veränderlichkeit, die Streuung der Monatsmittel und die langjährigen Temperaturänderungen.Ferner wird das aufbereitete Beobachtungsmaterial dazu benutzt, um eine Vorstellung vom Jahresgang der Oberflächentemperatur zu vermitteln. Es geschieht durch die Darstellung und Diskussion der Ergebnisse, die sich auf die harmonische Analyse von 692 Jahresreihen stützen.Die Ergebnisse sind in fünf Karten zusammengefaßt, die im einzelnen die Verteilung der Jahresmittel der Oberflächentemperatur sowie der Amplituden und Phasenkonstanten der jährlichen und halbjährlichen harmonischen Wellen angeben.

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The elements of the annual variation of the surface temperature in the North Sea, the Baltic, and the adjacent waters

Summary The bases of the atlas Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer by Böhnecke and Dietrich are explained. By homogenizing, reducing, and correcting the heterogeneous observations, results are obtained which, to some extent, reveal the characteristical features of the surface temperature in the aforementioned European waters. These results refer to the daily variation in its regional and seasonal relations, short range variability, deviation of monthly mean values and secular changes of temperature.In addition, by representing and discussing the results of the harmonic analysis of 692 annual series, an idea is given of the seasonal variation of surface temperature. The results are plotted on five charts showing the distribution of the annual means of surface temperature and of the amplitudes and phase constants of the annual and semi-annual harmonic waves.

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Les éléments de la variation saisonnière de la température superficielle de la mer du Nord, de la mer Baltique et des eaux adjacentes

Résumé Les bases de l'atlas Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer par Böhnecke et Dietrich sont expliquées. En homogénéisant, en réduisant et en corrigeant les observations hétérogènes on obtient des résultats qui révèlent quelques traits caractéristiques de la température superficielle des eaux européennes mentionnées ci-dessus. Ces résultats portent sur la variation diurne en fonction des influences régionales et saisonnières, sur la variabilité à court terme, sur l'écart résiduel des moyennes mensuelles et les changements séculaires de température.De plus, en représentant et en discutant les résultats de l'analyse harmonique de 692 séries annuelles, on donne au lecteur une idée de la variation annuelle de la température superficielle. Les résultats furent portés sur cinq cartes qui montrent la distribution des moyennes annuelles de la température superficielle ainsi que celle des amplitudes et des constantes des phases des ondes harmoniques annuelles et semi-annuelles.

     

Chemisch-hydrographische Untersuchungen in der inneren Deutschen Bucht

Zusammenfassung Anläßlich eines größeren Unternehmens wurde Anfang August 1954 eine achttägige eingehende hydrographisch-chemische Untersuchungsfahrt mit dem Forschungskutter Südfall vom Institut für Meereskunde der Universität Kiel in der inneren Deutschen Bucht durchgeführt. Infolge der wochenlangen gleichförmigen Wetterlage vor Beginn der Fahrt zeigte die oberflächennahe Schicht auf Grund der Salzgehalts-Untersuchungen ein verhältnismäßig ausgeglichenes Bild der Wasserverteilung. Als beherrschende hydrographische Erscheinung zog sich das salzarme und leichte Eibwasser von der Elbmündung als in sich geschlossene zungenförmige Wassermasse in nordwestlicher Richtung diagonal durch das Untersuchungsgebiet. Verwirbelungserscheinungen mit dem von Südwesten andringenden Nordseewasser, wie sie von früheren Beobachtungen her bekannt sind und die Regel bilden, waren nur verhältnismäßig schwach ausgebildet. Auf der rechten Flanke der Elbwasserzunge im küstennahen Gebiet ließen sich jedoch zwei bisher noch nicht bekannte antizyklonal ausgerichtete Wirbel erkennen.Ergänzt wurden die Salzgehalts-Messungen durch eine Anzahl verschiedenartiger chemischbiologischer Untersuchungen. Die Bearbeitung des Eiweiß-, Chlorophyll- und Gelbstoff-Gehalts, sowie der Wasserfluoreszenz und des Gehalts an Silikat und Phosphat ergaben interessante gegenseitige Beziehungen und ließen deutlich den zyklischen Charakter der Lebensvorgänge im Meere hervortreten. Die Zusammenhänge erscheinen jedoch derartig vielfältig und unregelmäßig, daß eine endgültige Klärung zunächst noch nicht möglich ist.

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Chemical and hydrographical investigations in the inner part of the German Bight

Summary In connection with an extensive research programme, an eight-days' research cruise was undertaken on board the cutter Südfall of the Institut für Meereskunde der Universität Kiel to the inner part of the German Bight at the beginning of August 1954, in order to study in detail the hydrographic and chemical conditions. As could be seen from the salinity records, the distribution of the water masses in the subsurface layer was found to be of a comparatively uniform character owing to the prevailing meteorological conditions that had shown but little change throughout a period of several weeks before the beginning of the cruise. As a dominating hydrographic phenomenon, the light Elbe river water with its low salinity formed a closed water body similar to a tongue that, issueing from the mouth of the Elbe river, crossed the region of research in a north-westerly direction. Contrary to what has been previously observed and regularly encountered in this region, there occurred no eddy activity to any significant extent between this type of water and the water masses that were advancing from the south-western part of the North Sea. On the right-hand flank of the tongue of Elbe river water near the coast two anticyclonic eddies could be recognized that heretofore had never been observed.The salinity observations were supplemented by a number of different chemical and biological investigations. The elaboration of the content in albumen, chlorophyll, andGelbstoff as well as the studies of fluorescence in sea water and of the content in silicate and phosphate revealed interesting correlations and gave a clear evidence of the cyclic character of biological processes in the ocean. However, the complexity and irregularity of the relations do not permit at the present stage of research to give a definite explanation.

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Recherches d'hydrographie et de chimie dans la «Deutsche Bucht» (golfe allemand)

Résumé A l'occasion de travaux étendus une croisière de huit jours a été exécutée au commencement du mois d'août 1954 dans la partie intérieure de la Deutsche Bucht à bord du cutter «Südfall» de l'Institut für Meereskunde der Universität Kiel pour étudier en détail des conditions hydrographiques et chimiques. Suivant les observations de salinité, la. distribution des eaux dans la couche subsuperficielle était relativement uniforme par suite des conditions météorologiques peu variées qui régnaient pendant plusieurs semaines avant le commencement de la croisière. Les eaux légères à faible salinité de l'Elbe, phénomène hydrographique dominant, formaient une masse serrée d'eau en forme de langue qui, partant de l'embouchure de l'Elbe, traversait en direction nord-ouest la région de recherches. L'activité des tourbillons comme elle est connue des observations antérieures et régulièrement remarquée au rencontre des eaux à faible salinité avec celles venant de la partie sud-ouest de la mer du Nord n'était que relativement faible. On pouvait, cependant, reconnaître sur le flanc droit de la «langue de l'eau de l'Elbe», au voisinage de la côte, deux tourbillons anticyclonaux inconnus jusqu'ici.Les mesures de la salinité furent supplementées par plusieurs recherches différentes dans le domaine de la chimie biologique. L'exploitation des observations de la teneur en albumine, en chlorophylle et enGelbstoff ainsi que les études de la fluorescence de l'eau de mer et de la teneur en silicate et en phosphate révélaient des corrélations intéressantes et mettaient nettement en relief le caractère cyclique des processus biologiques. Cependant, la complexité et l'irrégularité des relations ne permettent pas à l'état actuel de nos recherches d'en donner une explication définitive.

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Herrn Professor Dr. Gerhard Schott zum 90. Geburtstag gewidmet.     

Die Eisvorbereitungszeiten für die Ostsee östlich der Linie Trelleborg—Arkona und für den Finnischen und Rigaischen Meerbusen sowie für die südlichen Randbezirke der Bottensee

Zusammenfassung Das langjährige Eisbeobachtungsmaterial der Ostseeanliegerstaaten gestattet die Bestimmung der Eisvorbereitungszeit in Abhängigkeit von der Lufttemperatur nach dem Verfahren von F. Nusser [1950] in leicht abgewandelter Form (Tabellen 1–7 und Abbildungen 1–4 u. 6). Die Eisbildung setzt an der gegliederten Nordküste des Finnischen Meerbusens und entlang des Stockholmer Schärengebietes schon nach einer Woche ein, während an der wenig gegliederten estnischen Küste und der schwedischen Südküste mindestens 10 Tage mehr zur Eisbildung erforderlich sind. Die Eisvorbereitungszeiten nehmen seewärts zu und erreichen auf offener See Werte von mehr als 40 Tagen; nach 30 Tagen ist der zentrale Teil des Finnischen Meerbusens mit Eis bedeckt. Im gleichen Zeitraum beschränkt sich die Eisbildung in der nördlichen und mittleren Ostsee auf einen schmalen Küstenstreifen.

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The Eisvorbereitungszeiten (number of consecutive days with negative mean air temperatures prior to the first occurrence of ice) in the Baltic Sea east of the Trelleborg—Arkona line, in the Gulfs of Finland and Riga, and in the southern areas of the Gulf of Bothnia

Summary The ice observational material collected over long years by the states bordering the Baltic Sea permits to determine the Eisvorbereitungszeit in dependence on the air temperature after the method of F. Nusser [1950] slightly modified (Tables 1–7 and Figs. 1–4, 6). The generation of ice at the rugged north coast of the Gulf of Finland and along the Stockholm skerries starts after one week already, while at the less rugged Estonian coast and at the south coast of Sweden at least 10 days more are required for the formation of ice. The Eisvorbereitungszeiten increase in the direction of the sea and attain values of more than 40 days in the open sea; after 30 days the central part of the Gulf of Finland is covered with ice. In the same period of time the formation of ice in the northern and central Baltic is restricted to a narrow coastal strip.

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Temps de formation des glaces dans la mer Baltique à l'Est de la ligne Trelleborg—Arkona, dans les golfes de Finlande et de Riga ainsi que dans les zones riveraines sud de la partie sud du golfe de Botnie

Résumé Les observations des glaces effectuées au cours de nombreuses années par les états riverains de la mer Baltique permettent de déterminer le temps de formation des glaces en fonction de la température de l'air suivant la méthode de F. Nusser [1950] légèrement modifiée (Tableaus 1 à 7 et Fig. 1 à 4 et 6). Le long de la côte nord du golfe de Finlande, encombrée d'îlots, et le long de la zone des Skärs de Stockholm, la glace se forme déjà au bout d'une semaine; tandis que le long de la côte d'Estonie, peu encombrée, et de la côte sud de Suède, il faut au moins 10 jours de plus pour qu'il y ait formation de glace. Les temps de formation augmentent vers le large et dépassent 40 jours en pleine mer; la partie centrale du golfe de Finlande est couverte de glace au bout de 30 jours. Pour un même temps, la formation de glace dans la Baltique nord et centrale se limite à un étroit ruban côtier.

     

Zum Problem der „Dynamischen Bezugsfläche“, insbesondere im Golfstromgebiet

Zusammenfassung In der Ozeanographie ist cs üblich, als dynamische Bezugsfläche eine Nullfläche zu wählen, d. h. eine Fläche im baroklinen Ozean, in der die Geschwindigkeit der Strömung verschwindet. Die Kenntnis dieser Tiefe, also der Untergrenze des Strömungssystems, ist nicht nur eine Voraussetzung für die Berechnung absoluter Strömungen nach der klassischen Methode, sondern auch wichtig für eine Analyse der Dynamik ozeanischer Zirkulationsvorgänge.Bei der theoretischen Behandlung cines vertikal und horizontal geschichteten Ozeans mit Hilfe der vertikal integrierten Bewegungsgleichungen treten Glieder auf, die eine Kenntnis der Tiefenlage des Strömungssystems voraussetzen. Nur im Falle sehr spezieller Bedingungen oder einer konstanten Tiefe des Zirkulationssystems verschwinden die von der Untergrenze abhängigen Glieder.In der vorliegenden Arbeit wird an einem einfachen Modell der Einfluß einer variablen Tiefe der Untergrenze des Strömungssystems auf den horizontalen Massentransport diskutiert. Ein interessantes Beispiel bietet das Stromsystem an der Ostküste von Nordamerika, wo das Feld des Golfstromes einem äquivalent-barotropen System zuzustreben scheint. Ein solches Feld erfordert einen starken Abfall der Untergrenze der Strömung von der linken zur rechten Flanke, d. h. vom Kontinentalschelf zur Sargassosee. Die so geforderte Nullfläche stimmt gut mit der nach der D efantschen Methode bestimmten überein.

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On the problem of the dynamical reference surface with special consideration of the Gulf Stream

Summary It has become a customary practice in oceanography to choose as a dynamical reference surface a zerolevel, that is, a surface in the barocline ocean where the current velocities vanish. The knowledge of the depth of such a surface, or of the lower boundary of the current system, is not only required for computing absolute currents according to the classical method, but it is also important for an analysis of the dynamics of the oceanic circulation.When dealing theoretically with a stratified ocean by means of the vertically integrated equations of motion, additional terms appear in the basic equations which depend on the depth of the lower boundary of the current system. The terms which depend on the variable depth of this lower boundary would disappear only in the case of very special conditions or of a constant depth of the circulation.The present paper discusses a simple model which shows the effect of a variable depth of the lower boundary of the current system on the horizontal mass transport. An interesting example is offered by the currents off the east coast of North America, where the current field of the Gulf Stream seems to approach an equivalent-barotropic system. Such a field requires a strong slope of the lower boundary of the current, that is, of the zero level, from the left to the right hand border, or from the continental shelf towards the Sargasso Sea. This zero level as requir ed theoretically for stationary currents agrees well with the level of no motion as determined by the method of A. Defant.

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Sur le problème d'une «surface de référence dynamique» discuté en considération spéciale de la région du courant du Golfe

Résumé Les océanographes ont pris l'habitude de choisir comme «surface de référence dynamique» un «niveau de zéro», c. a. d. une surface dans l'océan barocline où la vitesse devient nulle. La connaissance de la situation en profondeur d'une surface, donc, la limite inférieure du système de courants est non seulement indispensable au calcul des courants absolus d'après la méthode classique mais aussi importante à l'analyse de la dynamique de la circulation océanique.Si l'on étudie théoriquement un océan stratifié en se servant des équations de mouvements verticalement intégrées, on rencontre dans les équations fondamentales des termes additionnels qui dépendent de la limite inférieure du système de courants. Ces termes qui dépendent de la profondeur variable de cette limite inférieure disparaîtront seulement en cas de conditions très spéciales ou de présence d'une profondeur constante du système de circulation.Le travail actuel discute à l'aide d'un exemple simple l'influence qu'une profondeur variable de la limite inférieure du système de courants exersc sur le transport horizontal de masse. Le système de courants devant la côte orientale de l'Amérique du Nord où le champ du courant de Golfe semble s'approcher d'un système équivalent-barotrope en offre un exemple intéressant. Un tel champ nécessite une forte inclinaison de la limite inférieure du courant, c. a. d. une inclinaison allant du bord gauche au bord droit du niveau de zéro ou du plateau continental jusqu'à la mer des Sargasses. Ce niveau de zéro, comme il est théoriquement dérivé en cas des courants stationnaires, est en bon accord avec le niveau sans mouvement déterminé d'après la méthode de Defant.

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Herrn Professor Dr. Gerhard Schott zum 90. Geburtstag gewidmet.     

Der Einfluß des Windes auf die Wasserbewegungen durch die Straße von Dover

Zusammenfassung Es werden die Beziehungen zwischen den über der südlichen Nordsee herrschenden Winden und den durch die Straße von Dover stattfindenden Wasserbewegungen abgeleitet. Diese werden einerseits durch den unmittelbaren Windeinfluß und andererseits durch das im wesentlichen auch windbedingte Gefälle vom Kanal zur Nordsee bestimmt. Der Jahresgang und im Zusammenhang damit das Vorrücken salzreichen Wassers im Kanal werden untersucht. Die bei Feuerschiff Varne auftretenden Richtungsänderungen des mittleren jährlichen Reststromes werden durch Schwankungen der Windgeschwindigkeit erklärt. An Hand von Salzgehaltskarten aufeinanderfolgender Monate werden Bewegungen von Wasserkörpern und Fronten im Kanal unter dem Einfluß des Windes verfolgt. Auf die Bedeutung solcher Untersuchungen synoptischer Art zum Studium der Wasserbewegungen wird hingewiesen.

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The wind's influence on the flow of water through the Straits of Dover

Summary The relations between the winds blowing over the southern North Sea and the flow of water through the Straits of Dover are derived; this flow of water depends on both the immediate influence of the wind and the slope of the sea surface between the Channel and the North Sea which, too, is mainly produced by the wind. The annual variation and, in connection with it, the advance of Atlantic water into the Channel are investigated. The changes of directions the mean annual residual current is subjected to according to the observations made near the light vessel Varne are found to be due to variations in the wind velocity. The shifting of water bodies and fronts in the Channel as dependent on the wind is studied by means of salinity charts over consecutive months. Finally, attention is drawn to the significance of such synoptical investigations for the study of water movements.

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L'influence du vent sur les mouvements de l'eau dans le Pas de Calais

Résumé Les relations entre les vents dominant au sud de la mer du Nord et les mouvements de l'aeu dans le Pas de Calais sont dérivées. Ces mouvements sont causés par l'action immédiate du vent ainsi que par la pente de la surface entre la Manche et la mer du Nord; celle-ci, de sa part, est de même essentiellement causée par le vent. La marche annuelle et, en conséquence, la progression de l'eau atlantique dans la Manche sont étudiées. Les changements de direction du courant résiduel moyen par an dérivés des observations du bateau feu Varne sont expliqués en fonction des changements de vitesse du vent. À l'aide des cartes de salinité sur des mois consécutifs les mouvements des masses d'eau et des fronts dans la Manche sont étudiés par rapport à leur dépendance du vent. En résumé, l'attention est attirée sur l'importance de telles investigations synoptiques pourl'étude des mouvements de l'eau.

     

Ein einfaches Modell der Zirkulation im Meere

Zusammenfassung In einem geschichteten Meer einfacher Form werden aus den vorgegebenen Randbedingungen und Randwerten, unter denen die Dichte an der Meeresoberfläche die Hauptrolle spielt, die Bewegungsvorgänge und die Massenverteilung im Innern des Meeres ermittelt. Es existiert eine Tiefe, in der die Horizontalkomponente der Geschwindigkeit Null ist. Diese Tiefe hängt in dem einfachen Modell außer von dem Verhältnis Gesamttiefe durch Länge von dem Verhältnis des horizontalen zu dem vertikalen Austausch ab. Je größer der erste ist, desto näher rückt die Tiefe mit verschwindender Horizontalkomponente der Strömung an die Oberfläche.

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A simple model of oceanic circulation

Summary The processes of motion and mass distribution in the depths of the ocean are derived from given boundary conditions (Randbedingungen) and bonudary values (Randwerte) in a stratified ocean of simple form, and especially from the density at the sea surface of such ocean. In pursuance of these assumptions one arrives at a level at which the horizontal component of velocity equals zero. In the simple model this level depends upon the ratio of the total depth to the length as well as upon the ratio of the horizontal to the vertical eddy viscosity. With intensifying eddy viscosity the zero level approaches the sea surface.

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Un modèle simple de la circulation océanique

Résumé Les processus de mouvement et de distribution de masses dans les profondeurs de l'océan sont dérivés des grandeurs supposées desRandbedingungen (conditions au-contour) et desRandwerte (valeurs au contour) dans un océan stratifié de forme simple et, surtout, de la densité superficielle d'un tel océan. Ces suppositions conduisent à un niveau où la composante horizontale de la vitesse devient égale à zéro. Dans le modèle simple, ce niveau de zéro dépend de la proportion entre la profondeur totale et la longueur d'une part et entre la viscosité virtuelle horizontale et la viscosité virtuelle verticale d'autre part. Avec l'intensification de la viscosité virtuelle le niveau de zéro s'approche de la surface de la mer.

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Herrn Professor Dr. Gerhard Schott zum 90. Geburtstag gewidmet.     

Die Sturmfluten vom 20. bis 24. Dezember 1954 bei Cuxhaven

Zusammenfassung Vom 20. bis 24. Dezember 1954 herrschten über der südlichen Nordsee fast ununterbrochen Stürme aus west- oder nordwestlichen Richtungen. Als Folge davon trat der Wasserstand bei Cuxhaven durchschnittlich 1–2 m gegenüber der astronomischen Vorausberechnung erhöht ein. Es wird gezeigt, daß sich die Abweichung des beobachteten Wasserstandes (Windstau) von der vorausberechneten Höhe der Gezeit im wesentlichen mittels der Windbeobachtungen der deutschen Feuerschiffe berechnen läßt. Ein verbleibender Rest von etwa 20 % kann auf den Einfluß der nördlichen Nordsee zurückgeführt werden (normale Sturmflutwetterlage). Eine Ausnahme bilden Wetterlagen, die durch das Auftreten eines Tiefdrucktroges in der Nordsee gekennzeichnet sind. Falls der Durchgang eines solchen Troges durch die Deutsche Bucht unmittelbar vor oder zur Hochwasserzeit an der deutschen Küste erfolgt, ist eine besonders gefährliche Sturmflut zu erwarten. Für die Sturmflut vom 23. Dezember1954, bei der die Gefahr einer solchen Entwicklung unmittelbar bevorstand, wird eine Sturmflutkurve unter entsprechenden meteorologischen Annahmen berechnet. Danach wäre bei Cuxhaven eine Sturmfluthöhe von 999 cm P. N. zu erwarten gewesen, das sind 31 cm höher als bei dem bisher höchsten beobachteten Wasserstand am 4. Februar 1825.

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The storm surges from 20th to 24th December, 1954 in the Cuxhaven region

Summary Storms from westerly or northwesterly directions were almost without interruption dominating over the southern North Sea. As a consequence thereof, the sea level near Cuxhaven was at an average one to two meters higher than that to be expected according to astronomic prediction. It is shown in this paper that the departures of the observed sea level from the height of the predicted high water (wind effect) can be computed, to an essential extent, from the wind observations of German light ships. A small remainder of about 20 % which escapes calculation may be attributed to the influence of the northern North Sea (normal storm surge weather situation). Weather situations characterized by the occurrence of a trough of low pressure in the North Sea should be left out of consideration. The passage of such trough over the German Bight immediately before or upon the setting in of high water on the German coasts implies the development of an extremely dangerous storm surge. For the storm surge of 23rd December, 1954 which involved the immediate danger of such development a curve is calculated which takes the corresponding meteorological conditions into consideration. According to this curve, the storm surge near Cuxhaven should have reached a height of 999 cm above zero of gauge, a value that would have been 31 cm above the highest sea level ever observed, viz that of the 4th February, 1825.

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Les ondes de tempête dominant dans la région de Cuxhaven du 20 au 24 décembre 1954

Résumé Des tempêtes d'ouest ou du nord-ouest dominaient presque sans interruption du 20 jusqu'au 24 décembre 1954 sur la région sud de la mer du Nord. Par conséquent, le niveau de la mer près de Cuxhaven était, en moyenne, supérieur aux valeurs indiquées par la prévision astronomique en un à deux mètres de hauteur. On montre dans ce travail que la différence entre la hauteur observée de la mer et la hauteur prévue de la marée (la montée du niveau due à la force du vent) se laisse, en majeure partie, calculer à l'aide des observations des vents faites à bord des bateaux-feu allemands. Un reste de 20 % qui échappe au calcul peut être attribué à l'influence de la région septentrionale de la mer du Nord (situation normale des ondes de tempête). On doit, cependant, omettre des situations du temps caractérisées par la présence d'un couloir de basse pression sur la mer du Nord. Si la Deutsche Bucht subit le passage d'un tel couloir immédiatement avant ou au moment de l'entrée de la pleine mer sur les côtes allemandes on doit s'attendre à des ondes de tempête extrêmement dangereuses. Pour la tempête du 23 décembre 1954 qui impliqua le danger immédiat de marées extrêmement hautes on calcule la courbe d'une onde de tempête en supposant des conditions météorologiques correspondantes. Selon cette courbe on aurait pu attendre que l'onde de tempête s'élèverait à 999 cm au-dessus du zéro du marégraphe de Cuxhaven, c. a. d. à une hauteur qui est de 31 cm supérieure au plus haut niveau de la mer observé jusqu'ici, celui du 4 février 1825.

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Dank. Die Abteilung Maritime Meteorologie des Deutschen Wetterdienstes, Seewetteramt, Hamburg, stellte die Windregistrierungen der deutschen Feuerschiffe zur Auswertung zur Verfügung, die Abteilung Wetterdienst des gleichen Amtes die Arbeitswetterkarten. Für diese freundliche Hilfe möchte ich abschließend allen Beteiligten meinen Dank aussprechen.     

Erfahrungsbericht über Messungen mit dem Askania-Seegravimeter

Zusammenfassung Nach einigen allgemeinen, einführenden Betrachtungen über die Seegravimetrie wird über Erfahrungen berichtet, die aus Messungen mit dem Askania-Seegravimeter gewonnen wurden. Es werden theoretische Untersuchungen angestellt, um den Einfluß von Störungen auf den Meßwert zu erfassen. Die Ergebnisse werden mit experimentell gewonnenen Daten verglichen. Insbesondere wird derCross-Coupling-Effekt aufgrund der Messungen von Horizontal- und Vertikalbeschleunigungen während sogenannter Sternfahrten näher untersucht. Dabei stellt es sich heraus, daß er bis zum Seegang 5 in der Größenordnung anderer Störeinflüsse liegt, die die Meßgenauigkeit des Askania-Seegravimeters auf 2–3 mgal beschränken. Es empfiehlt sich, bei Meßfahrten die Werte von Hin- und Rückkursen zu mitteln.

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Empirical report on measurements with the Askania seagravimeter

Summary After several general introductory considerations on sea gravimetry, a report on measurements is given obtained with the Askania-seagravimeter. The effect of disturbances on the measuring value is theoretically investigated. The results of these investigations are compared with the values obtained by way of experiment. The cross coupling effect is, before all, made the subject of investigations on so-called star cruises by measuring the horizontal and vertical acceleration. These investigations show that up to state of sea 5 the cross coupling effect lies within the order of magnitude of other disturbing effects that are limiting the measuring accuracy of the Askania-seagravimeter to 2–3 mgal. It will be useful to average the values of the ship's courses on her ways out and back while on measuring cruise.

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Rapport sur les expériences faites en mer avec l'instrument gravimétrique, dit Askania-Seegravimeter

Résumé Après avoir donné plusieurs considérations générales introductoires concernant la gravimétrie en mer on discute les expériences faites en mer avec l'instrument gravimétrique, dit Askania-Seegravimeter. Afin de pouvoir déterminer l'effet des perturbations exercées sur la valeur mesurée, on fait des recherches théoriques. Les résultats en sont comparés avec les valeurs obtenues par des essais. L'effet, dit «Cross-Coupling», observé lors des mesures des accélérations verticales et horizontales faites pendant plusieurs croisières en étoile, est surtout fait l'objet des études. Il se montre qu'en présence d'une mer mouvementée jusqu'à l'état de la mer no. 5 cet effet se trouve dans l'ordre de grandeur des autres influences perturbatoires qui limitent à 2–3 mgal la précision de mesure de l'Askania-Seegravimeter. Il serait utile de moyenner la gravité sur les routes d'aller aussi bien que sur celles de retour.

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Kurzfassung einer Diplomarbeit, die am Deutschen Hydrographischen Institut ausgeführt und der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hamburg im Juni 1962 vorgelegt wurde.

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Vom Deutschen Hydrographischen Institut wurde mir in den Jahren 1960 bis 1962 Gelegenheit gegeben, an mehreren Meßfahrten teilzunehmen und das hierbei gesammelte Material zu bearbeiten. Ich freue mich besonders, an dieser Stelle den Herren Dr. O. Meyer und Dr. U. Fleischer für ihre großzügige Unterstützung bei der Bearbeitung danken zu können.     

A detailed comparison of theoretical wave spectra and wave forecasting methods

Summary Theoretical wave spectra derived by J. Darbyshire and G. Neumann, and a modification of Neumann's results by H. U. Roll and G. Fischer are compared with a carefully computed observed spectrum and with average period, significant height, and slope observations. Observations of waves for one of the two most intense storms in the North Pacific for a 35 year period are compared with forecasts made by the Sverdrup-Munk-Bretschneider wave forecasting method, the Pierson-Neumann-James-method, and the Darbyshire method.It is shown that the Neumann spectrum agrees best with the observed spectrum. It correctly predicts the significant height, and it is consistent with average period considerations, with sea surface slope considerations, and with the properties that the sea should have when photographed. Moreover, for wave observations for one of the most intense storms in the North Pacific the Sverdrup-Munk-Bretschneider and Pierson-Neumann-James-method agree within a few feet for the significant height. The Darbyshire method is too low by more than 12 feet although the sea was not fully developed, and it would have forecast a fully developed sea.The Roll-Fischer modification leads to discrepancies with the observable characteristics of the composite wave pattern which cannot be resolved by changing the constant of the spectral function in order to adjust the total wave energy to suit the wave height characteristics.Résumé Des spectres théorétiques des vagues derivées par J. Darbyshire et G. Neumann ainsi qu'une modification par Roll-Fischer des spectres proposés par G. Neumann sont comparés à un spectre soigneusement calculé à partir des enregistrements des vagues. Les valeurs de la période moyenne apparente, de la hauteur significative des vagues et de l'angle d'inclinaison des vagues, à dériver des spectres théorétiques, permettent de les mettre en parallèle avec des observations. De plus, on confronte des observations des vagues, prises des enregistrements d'une des deux tempêtes les plus fortes qui se sont produites pendant les dernières 35 années en océan Pacifique Nord, avec les résultats obtenus grâce aux méthodes de prévision des vagues de Sverdrup-Munk-Bretschneider, de Pierson-Neumann-James et de Darbyshire.Il se montra que le spectre d'après Neumann se rapproche le plus du spectre observé. Ses résultats correspondent aux observations de l'énergie totale de la mer agitée, aux considérations de la période moyenne, à l'angle d'inclinaison des vagues et aux propriétés statistiques de la surface de la mer agitée, comme elles se laissent dériver des photographies stéréophotogrammétriques. Des observations des vagues, provenant d'une des tempêtes les plus fortes en océan Pacifique Nord, correspondent également à quelques pieds près aux prévisions effectuées d'après les méthodes de Sverdrup-Munk-Bretschneider et de Pierson-Neumann-James. Au contraire, l'application de la méthode de Darbyshire donne des hauteurs trop faibles de 12 pieds bien que cette méthode eût prédit l'entrée d'un développement complet de l'agitation de la mer en vue des conditions données par la tempête. En réalité, la mer n'atteignit pas l'état d'une agitation complètement développée et le résultat de la prévision d'après la méthode de Darbyshire eut différé encore plus fort de l'agitation réelle complètement développée de la mer, vu la grande force des vents.La modification d'après Roll-Fischer entraîne des contradictions par rapport à certaines caractéristiques de l'agitation complexe de la mer, accessibles à l'observation. Une modification de la constante de la fonction spectrale ne peut pas faire disparaître ces contradictions lors même que l'on essayerait à adapter à la caractéristique des hauteurs des vagues l'énergie totale de l'agitation de la mer.Résultats des prévisions de l'agitation de la mer. — On compare différentes méthodes en tant qu'elles se basent sur des spectres des vagues et on trouve que la méthode proposée en 1955 par Pierson-Neumann-James semble s'accorder le mieux avec les conditions observées. Cela se vérifie particulièrement lorsqu'on considère un grand nombre de situations météorologiques et des conditions de la mer agitée, offrant le plus de différences et d'extrêmes possibles.

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Ausführliche Gegenüberstellung von theoretischen Wellenspektren und Methoden für die Seegangsvorhersage

Zusammenfassung Theoretische Wellenspektren nach Darbyshire und Neumann sowie nach der von Roll-Fischer vorgeschlagenen Änderung der Neumann-Spektren werden mit einem aus Seegangsregistrierungen sorgfältig berechneten Spektrum verglichen. Die aus den theoretischen Spektren abzuleitenden Werte für die mittlere scheinbare Periode, die kennzeichnende Wellenhöhe und die Neigungswinkel der wellenbewegten Meeresoberfläche lassen einen Vergleich mit den Beobachtungen zu. Außerdem werden Wellenbeobachtungen von einem der beiden stärksten Stürme innerhalb der letzten 35 Jahre im Nordpazifik den Resultaten der Seegangsvorhersage-Methoden nach Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Neumann-James und Darbyshire gegenübergestellt.Es zeigt sich, daß das Neumann-Spektrum dem beobachteten Spektrum am nächsten kommt. Es stimmt überein mit der beobachteten Gesamtenergie des Seeganges, mit Betrachtungen über die mittlere Periode, die Neigungswinkel der Wellen und den statistischen Eigenschaften der wellenbewegten Meeresoberfläche, die man z.B. aus stereophotogrammetrischen Aufnahmen ableiten kann. Auch die Wellenbeobachtungen in einem der stärksten Stürme im Nordpazifik stimmen bis auf wenige Fuß mit den Vorausberechnungen nach den Methoden von Sverdrup-Munk-Bretschneider und Pierson-Neumann-James überein. Dagegen fallen die Höhen nach der Darbyshire-Methode um mehr als 12 Fuß zu niedrig aus, obwohl diese Methode den Seegang unter den im Sturm herrschenden Bedingungen als voll ausgereift angibt. Tatsächlich war der Seegang aber nicht voll entwickelt, und der Unterschied gegen die Darbyshire-Methode würde für voll ausgereifte See bei den hohen Windstärken noch größer sein.Die Roll-Fischer-Modifikation des Neumann-Spektrums führt zu Widersprüchen mit gewissen Eigenschaften des komplexen Seeganges, die der Beobachtung zugänglich sind. Diese Widersprüche lassen sich auch dann nicht durch Änderung der Konstanten der Spektralfunktion beseitigen, wenn man die Gesamtenergie das Seeganges der Wellenhöhencharakteristik anzupassen versucht.Ergebnisse der Seegangsvorhersage. — Methoden, soweit sie auf Wellenspektren gegründet sind, werden miteinander verglichen. Die von den Verfassern 1955 vorgeschlagene Methode scheint den beobachteten Verhältnissen am nächsten zu kommen. Dies zeigt sich besonders, wenn möglichst verschiedene und extreme Wetterlagen und Seegangsverhältnisse betrachtet werden.

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Comparaison détaillée des spectres théorétiques des vagues et des méthodes de prévision des vagues

     

On vertical heat convection and diffusion in the South Atlantic

Summary It seems that vertical motions in the oceans are essentially determined by the thermal exchanges, viz. turbulent diffusion and convection. Assuming a geostrophic current, the vertical component is computed from the observations made on the Meteor in the southern part of the Atlantic Ocean. The mean vortical velocities obtained range between 1 and 10 cm per day.These results, and the assumption of a balance of the vertical heat fluxes within an intermediate layer, lead to values of the coefficient of diffusion. According to these values, the coefficient varies inversely to the sqare root of the stability.

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Über die vertikale Wärmekonvektion und -diffusion im südlichen Atlantischen Ozean

Zusammenfassung Vertikale Bewegungen in den Ozeanen scheinen wesentlich durch Wärmeaustausch bedingt zu sein, und zwar durch turbulente Diffusion und Konvektion. Unter der Annahme einer geostrophischen Strömung wird der vertikale Komponent aus den an Bord der Meteor im südlichen Atlantischen Ozean gemachten Beobachtungen berechnet. Die erzielten mittleren Geschwindigkeiten bewegen sich zwischen 1 und 10 cm per Tag.Diese Ergebnisse und die Annahme eines Gleichgewichts der vertikalen Wärmeströmung innerhalb einer Zwischenschicht ermöglichen es, die Werte des Diffusionskoeffizienten zu ermitteln. Nach diesen Werten schwankt der Koeffizient im umgekehrten Verhältnis zur Quadratwurzel der Stabilität.

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Sur la convection et la diffusion des flux verticaux thermiques dans la partie Sud de l'Océan Atlantique

Résumé Les mouvements verticaux dans les océans semblent être déterminés surtout par des échanges thermiques, c. a. d. par la diffusion turbulente et la convection. Le courant vertical supposé géostrophique est calculé à l'aide des observations faites par le Meteor» dans la partie Sud de l'océan Atlantique. Les vitesses moyennes obtenues sont comprises entre 1 et 10 cm par jour.Ces résultats et l'hypothèse d'un équilibre des flux thermiques verticaux dans une couche intermédiaire permettent d'obtenir des valeurs du coefficient de diffusion. D'après ces valeurs, le ceofficient varie en raison inverse de la racine carrée de la stabilité.

     

Über langjährige Temperatur- und Salzgehaltsanomalien im Oberflächenwasser der Irischen See

Zusammenfassung In der vorliegenden Abhandlung wird auf Grund der von Proudman, Gilles und Bowden veröffentlichten hydrographischen Beobachtungen die Frage der langjährigen Temperatur- und Salzgehalts-Änderungen im Rahmen der säkularen Erwärmung der Nordhalbkugel untersucht. Dafür werden vom Verfasser zu den bisher vorliegenden Ergebnissen aus den nordwesteuropäischen Meeren weitere Angaben über anomale hydrographische Zustandsänderungen an der Oberfläche der Irischen See gemacht. Bei der Besprechung der Temperatur- und Salzgehaltsdifferenzen und -anomalien werden Jahre mit stark positiven und negativen Abweichungen herausgestellt. Durch Vergleich mit ähnlichen Ergebnissen in den übrigen europäischen Meeren wird auf die enge Verknüpfung der Irischen See mit diesen hingewiesen. Anhand von vier Beispielen werden die Zusammenhänge zwischen verstärktem Einstrom von Ozeanwasser oder verstärktem Ausstrom von Küstenwasser und den Änderungen der Großwetterlagen über Europa herausgestellt.

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On long period anomalies of temperature and salinity in the surface water of the Irish Sea

Summary Proceeding from the hydrographic observations by J. Proudman [1937, 1943, 1946], D. C. Gilles [1949], K. F. Bowden [1950, 1953], the present paper investigates the long-period variations in temperature and salinity in their relation to the secular temperature rise of the northern hemisphere. To the results available at present from the north-western European seas, further data on anomalous hydrographic changes in the physical condition of the surface water of the Irish Sea are added. When discussing the differences and anomalies of temperature and salinity, emphasis is laid on such years as show pronounced positive and negative departures from the normal. A comparison with similar results from the rest of the European seas reveals the close relation that exists between them and the Irish Sea. Four examples illustrate the relation between the increased inflow of sea water and the increased outflow of coastal water, on the one hand and the changes in the general weather situations over Europe, on the other hand.

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Sur des anomalies à longue durée de la température et de la salinité dans l'eau superficielle de la mer d'Irlande

Résumé Partant des observations hydrographiques publiées par J. Proudman [1937, 1943, 1946], D. C. Gilles [1949] et K. F. Bowden [1950, 1953] le traité actuel étudie les rapports qui existent entre des variations à longue durée de la température et de la salinité et l'augmentation séculaire de la température de l'hémisphère nord. Aux résultats actuels portants sur les mers de l'Europe nord-ouest, l'auteur ajoute de plus amples données sur des changements dans les conditions physiques de l'eau superficielle de la mer d'Irlande. Dans la partie de cet article qui traite des différences et des anomalies de la température et de la salinité, on a mis en relief les années montrant de forts écarts positifs et négatifs. La comparaison avec des résultats analogues portant sur les autres mers Européennes révèle leur intime corrélation avec la mer d'Irlande. Quatre exemples soulignent les relations qui existent entre l'affluence augmentée de l'eau de mer ou l'écoule ment augmenté de l'eau côtière, d'une part, et les variations de la situation météorologique générale audessus de l'Europe, d'autre part.

     

Versuch einer meeresmorphologischen Deutung von Satelliten-Luftbildern

Zusammenfassung Während man schon seit einiger Zeit Satelliten-Luftbilder für Festlandsbereiche interpretierte, nahm man allgemein an, daß die Meere auf diesen Bildern von einem einheitlichen und undifferenzierten Schwarz wiedergegeben würden. Es stellte sich aber heraus, daß auf manchen Bildern im Bereich der Meere deutlich verschiedene Grautönungen zu erkennen sind, die die Vermutung aufkommen lassen, es könne hier ein primärer oder zumindest sekundärer Zusammenhang mit submarinen Strukturen bestehen und es müßten sich somit Satelliten-Luftbilder auch meeresmorphologisch auswerten lassen.Zur Prüfung dieser Möglichkeit wurden in der vorliegenden Arbeit aus einer Fülle von Aufnahmen 27 Satelliten-Luftbilder mit entsprechenden Seekarten und anderen Unterlagen verglichen. Es zeigten sich an einigen Stellen verblüffende Übereinstimmungen von gewissen Grautönungen mit bekannten submarinen Formen, während an vielen anderen Stellen zunächst nur unsichere Aussagen möglich sind. Vor allem läßt sich derzeit noch nicht entscheiden, ob und wieweit primäre oder sekundäre Zusammenhänge bestehen.Die zur Beurteilung der Satellitenbilder notwendigen technischen Angaben bezüglich des Aufnahme- und Übertragungsverfahrens werden kurz resumiert, ausführlicher wird darüber an anderen Stellen (vgl. Schrifttum) berichtet.Eine kritische Diskussion des Problems der Eindringtiefe von Licht in Wasser führte zu der Annahme, daß im Bereich des Sonnenreflexes größere Tiefen als bislang vermutet ausgeleuchtet werden und sich aus der Zusammenschau aus großer Höhe veränderte optische Bedingungen ergeben können, als wir sie gewohnt sind.Insgesamt sprechen die Ergebnisse dafür, daß die Aussagefähigkeit der Methode noch an technischen Mängeln und dergleichen leidet, im Prinzip aber doch neue Beiträge zur Ozeanographie erwarten läßt.

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Essay of an ocean-morphological interpretation of Satellite-air-Pictures

Summary While for some time, Satellite-air-Pictures have already been interpreted for evaluation in the continental sphere, it was generally assumed that the oceans in such pictures were shown in an uniform and undifferentiated black colour. However, it was concluded that on some of these photos, showing the oceans, greyish shades were clearly visible which fact led to the assumption that one is confronted here primarily or, at least, secondarily by a coherence with submarine structures and, therefore, Satellite-air-Photos could perhaps also be construed in an ocean-morphological way.In order to test such a possibility, 27 Satellite-air-Photos out of a lot of pictures have been compared with the respective sea-charts and other data. In some instances, amazing conformities of certain greyish hues with the known substratal forms got visible, while in many other spots, so far, only vague statements can be made. First of all, at this point, it cannot as yet be decided whether and how far a primary or secondary context exists.The necessary technical data for the evaluation of such Satellite-air-Photos, with reference to the receiving and transmitting procedures, will be summarized in short, yet reports in greater detail can be found in the comparable literature.A critical discussion of the problems of depth of light-penetration into the water led us to the assumption that in the sphere of sunreflexes greater depths than so far presumed can be reached and, by the synoptical view from enormous heights, completely changed optical conditions may result, than we are so far used until now.Altogether, the results prove that the capacity of this method is still suffering from technical shortcomings, principally however, new contributions to oceanography can be expected.

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Essai d'une exploitation des images par satellites pour la morphologie marine

Résumé Tandis que depuis quelque temps déjà on interprétait des images par satellites de zones continentales, il était admis en général que les mers, sur ces images, seraient rendues par un «noir» uniforme sans nuances. Mais en fait, sur plus d'une image, on peut reconnaître distinctement dans les zones maritimes diverses tonalités de gris qui donnent à penser qu'il pourrait y avoir là une relation de premier ou tout au moins de second ordre avec des structures sous-marines. Dans ces conditions des images par satellites devraient offrir un intérêt pour la morphologie marine.Afin de vérifier cette possibilité, dans la présente étude, on a comparé 27 images par satellites, tirées d'un grand nombre de prises de vues, avec les cartes marines correspondantes et d'autres documents. En quelques points apparuent des concordances surprenantes entre certains tons de gris et des formes sous-marines connues, tandis qu'en beaucoup d'autres endroits on ne peut encore rien préciser pour le moment. Avant tout, en l'état actuel des choses, on ne peut encore affirmer qu'il existe — et dans quelle mesure — des concordances d'ordre primaire ou secondaire.Les données techniques nécessaires pour l'appréciation des images par satellites en ce qui concerne les procédés de prises de vue et de transmission, sont résumées succinctement; elles sont traitées de façon plus détaillée ailleurs (voir bibliographie).Une discussion critique du problème de la profondeur de pénétration de la lumière dans l'eau, permet de supposer que dans la zone où pénètre la lumière solaire, des profondeurs plus grandes que celles admises jusqu'alors sont éclairées et aussi que de la «vue d'ensemble», de haute altitude, peuvent résulter des conditions optiques qui diffèrent de celles auxquelles nous sommes accoutumés.Dans l'ensemble les résultats montrent que les informations à attendre de la méthode, souffrent encore d'un insuffisance de moyens techniques et autres mais laisse entrevoir, en principe, de nouvelles contributions à l'océanographie.

     

Die Entstehung von Trübungszonen im Unterlauf der Flüsse,speziell im Hinblick auf die Verhältnisse in der Unterelbe

Zusammenfassung Im Unterlauf von Flüssen, welche dem Gezeiteneinfluß des Meeres ausgesetzt sind, finden sich häufig Zonen besonders hohen Trübstoffgehaltes. Diese Erscheinung findet ihre maximale Entfaltung dort, wo sich der Mischungsvorgang des Flußwassers mit dem Meerwasser durch das schwache Ansteigen des Salzgehaltes erstmalig zu erkennen gibt. Aus diesem Grunde glaubte man bisher annehmen zu müssen, daß das Auftreten der Trübungszone in erster Linie durch die im Experiment nachweisbare Ausflockung gelöster Kolloide durch den Ionengehalt des Meerwassers hervorgerufen würde, während dynamische Vorgänge hierbei nur eine untergeordnete Rolle spielen sollten. An Trübungsmessungen in Wasser von verschiedenen Punkten aus der Unterelbe wird wahrscheinlich gemacht, daß die Verhältnisse gerade umgekehrt liegen. Durch die eigenartigen Strömungs- und Vermischungsvorgänge in solchen dem Gezeiteneinfluß unterliegenden Ästuarien bildet sich eine Art Sinkstoff-Falle. Diese fängt die Trübungsstoffe aus dem Flußwasser in der Mischzone ab, indem sie diese in einem ständigen vertikalen Kreislauf herumführt, während das Wasser selbst ungehindert ins Meer abfließt. Der chemische Vorgang der Ausflockung dagegen scheint, wenn überhaupt, nur eine ganz untergeordnete Rolle bei der Ausbildung dieser Zonen zu spielen.

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On the development of turbid zones in the lower course of rivers with special consideration of conditions in the lower Elbe

Summary Zones with an extremely high degree of turbidity are of frequent occurrence in the lower course of rivers exposed to tidal influences of the sea. Their maximum development will be found in an area where the mixing process between river water and sea water first becomes perceptible from a slight increase in salinity. For this reason, it was believed that the presence of turbid zones should, in the first place, be attributed to the occurrence of dissolved colloids, a process that is caused by ion concentration of sea water the existence of which has been proved by laboratory experiments; dynamic processes were, however, believed to play only a subordinate part in the development of such turbid zones. Turbidity measurements in water taken from various places in the lower Elbe show that, in all probability, the reverse will be true. The peculiar water movement in such tidal estuaries form a sort of trap for suspended matter which catches the turbid matter from the river water in the mining zones and makes them revolve continuously in a vertical circulation while the water itself flows to the sea, without hindrance. The chemical process of precipitation seems, if at all, to exercise but little influence on the development of the turbid zones.

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Sur le développement des zones de turbidité dans les cours inférieurs des fleuves et particulièrement sur les conditions dans le cours inférieur de l'Elbe

Résumé Dans les cours inférieurs des fleuves soumis à l'influence des marées se trouvent souvent des zones de turbidité, dont le maximum se développe aux endroits où la faible augmentation de la salinité révèle, pour la première fois, le mélange de l'eau fluviatile avec l'eau de mer. Pour cette raison, on supposait jusqu'ici que la présence des zones de turbidité soit produit, en premier lieu, par suite de la précipitation de colloides dissous, par l'eau de mer, un phénomène dont l'existence est prouvée dans des expériments de laboratoire; aux procès dynamiques on n'attribuerait, sous ce rapport, qu'un rôle secondaire. Des observations effectuées à plusieurs échantillons d'eau recueillis à des endroits divers dans le cours inférieur de l'Elbe montrent, au contraire, que ce sont probablement des phénomènes dynamiques, auxquels il faut attribuer la présence des régions de turbidité. Les mouvements d'eau particuliers dans de tels estuaires à marée produisent une sorte de »piège de matières suspendues«. Ce »piège« attrappe les sédiments amenés par les fleuves et les engage dans une circulation verticale pendant que les eaux fluviatiles poursuivent sans entravement leur chemin vers la mer. Le procédé chimique de la précipitation ne semble donc exercer qu'une très faible influence sur la formation des zones de turbidité.