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     

The summer radiation and heat budget of the Arctic and Antarctic

Summary For two pairs of arctic and antarctic stations, one coastal and one mountainous, an intercomparison between the summer radiation and surface energy budgets was carried out. The station pairs were similar in both latitude and altitude. It was found that the global radiation was larger for both antarctic stations. This is the result of a smaller Earth-Sun distance and cleaner atmosphere in Antarctica. Cloudiness, and for the arctic mountainous station substantial screening of the sun, also contributed. Further, large differences were found in the albedo. In the Arctic, the summer surfaces considered were bare tundra and melting snow, with respective albedos of 20 and 59%, while in Antarctica the surfaces considered were melting and dry snow, with albedos of 67 and 83% respectively.This results in a less positive radiation balance at both antarctic stations, despite the higher incoming global radiation. In turn, less sensible heat transfer from the surface to air results in lower temperatures in the Antarctic. The reduced rate of evaporation in Antarctica results in a drier atmosphere and less cloudy conditions.

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Zusammenfassung Für jeweils zwei arktische und antarktische Stationen, von denen jeweils eine an der Küste, eine in den Bergen liegt, wurden Vergleiche in bezug auf sommerliche Strahlungs- und Oberflächenenergiebilanz angestellt. Die Stationen liegen auf vergleichbarer Höhe und Breite. Es hat sich gezeigt, daß die Gesamt-Einstrahlung in den antarktischen Stationen größer war, aufgrund geringerer Erde-Sonnen-Distanz und der reineren Atmosphäre. Bewölkung und vor allem die für die arktischen Gebirgsstationen ausschlaggebende Sonnenabschirmung tragen auch zu dieser Differenz bei. Weiters wurden starke Albedounterschiede beobachtet. In der Arktis waren die Beobachtungsoberflächen im Sommer offene Tundra und schmelzender Schnee mit einer Albedo von 20 bzw. 59%, während die Antarktisoberflächen, nasser und trockener Schnee, eine Albedo von 67 bzw. 83% aufwiesen.Dies ergibt eine weniger positive Strahlungsbilanz für die beiden antarktischen Stationen trotz höherer Gesamteinstrahlung. Infolgedessen bewirkt die geringere Wärmeabgabe des Bodens an die Luft niedere Temperaturen in der Antarktis. Geringere Verdunstung ergibt somit geringere Bewölkung und eine trockenere Atmosphäre über der Antarktis.

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With 5 Figures     

Measurement of solar UVB radiation in the English Midlands

Summary Measurements of solar radiation in the ultraviolet B band have been made at Sutton Bonington in the English East Midlands and relationships with more routinely measured meteorological variables have been established. On clear days, linear relationships have been found between the logarithm of irradiance and airmass and between the ratio of UVB to visible irradiance and the cosine of solar zenith angle. The ratio of diffuse to global radiation (D/I) in the UVB band is always greater than 0.5 and on clear days there is a linear relationship with (D/I) for the visible and full solar wave-bands, suggesting an effect of atmospheric turbidity. Such relationships may enable UVB exposures to be estimated without the need for special instrumentation.

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Messung der UVB-Sonnenstrahlung in Mittelengland

Zusammenfassung In Sutton Bonington in den East Midlands von England wurden Messungen der ultravioletten Sonnenstrahlung im B-Spektrum vorgenommen. Es wurden dabei Beziehungen zu routinemäßig gemessenen meteorologischen Variablen festgestellt.An klaren Tagen wurden lineare Beziehungen zwischen dem Logarithmus der Bestrahlung und der Luftmasse und zwischen dem Verhältnis von UVB zur sichtbaren Strahlung und dem Cosinus des Zenitwinkels der Sonne festgestellt. Das Verhältnis Himmelsstrahlung zu Globalstrahlung (D/I) im UVB-Spektrum ist immer größer als 0,5. An klaren Tagen besteht eine lineare Beziehung zu (D/I) für den sichtbaren und den vollen Wellenbereich des Sonnenlichtes, die den Eindruck einer atmosphärischen Trübung erzeugt. Solche Beziehungen machen es möglich, UVB-Bestrahlung ohne spezielle Instrumente abzuschätzen.

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With 6 Figures     

Strahlungsmessungen als Hilfsmittel zur Diagnose atmosphärischer Zustände und Vorgänge

Zusammenfassung An einem umfangreichen Beobachtungsmaterial besonders der zenitalen Himmelsstrahlung wird die Brauchbarkeit von Strahlungsmessungen mit verschiedenen Empfängern für die Überwachung atmosphärischer Trübungsverhältnisse und der Struktur der Trübung erprobt. Der Einfluß der selektiven Eigenschaften der einzelnen Empfängertypen auf die Meßvorgänge wird eingehend erörtert. Es wird gezeigt, daß Polarisations-und Farbwerte der zenitalen Himmelsstrahlung, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln (Selen-Photoelementen) gewonnen werden können, schon wesentliche Einblicke in den Trübungscharakter der Atmosphäre ermöglichen. Eine Verfeinerung der Analyse ist durch Intensitäts- und Polarisationsmessungen in engen Spektralbereichen, wie sie durch Verwendung von Interferenzfiltern in Verbindung mit Photomultipliern möglich sind, zu erreichen. Im Hinblick auf die noch unbefriedigende Bestimmung des Gesamtwasserdampfgehalts aus den atmosphärischen Absorptionsbanden bei durchgehender Strahlung wird auf die Möglichkeit, sie durch Messung der langwelligen Ausstrahlung zu kontrollieren und zu verbessern, hingewiesen.

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Summary On the basis of an extensive material of observations, in particular of zentithal sky radiation, the applicability of radiation measurements with different receivers for the control of atmospheric turbidity conditions and the structure of turbidity is investigated. The influence of the selective prpperties of the different receiver types on the measuring processes is discussed in detail. It is shown that polarisation and colour values of zenithal sky radiation obtainable by relatively simple means (selenium rectifier cells) give considerable insight into the character of atmospheric turbidity. An improvement of the analysis can be reached by measurements of intensity and polarisation within small spectral ranges such as are possible by applygin interference filters in combination with photomultipliers. With regard to the yet unsatisfactory determination of total water vapour contents from the atmospheric absorption bands of transmitted radiation the possibility is emphasized to control and improve it by measuring the outgoing long-wave radiation.

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Résumé Au moyen d'un riche matériel d'observations concernant surtout le rayonnement du ciel zénital on étudie la valeur de différents récepteurs en vue du contrôle du trouble atmosphérique et notamment de sa structure. On discute l'effet des propriétés sélectives des récepteurs sur lesprocédés des mesures. On montre que la polarisation et la couleur du rayonnement du ciel zénital mesurées par des moyens relativement simples (cellules au sélénium) fournissent déjà d'utiles renseignements sur le caractère du trouble atmosphérique. On arrive à améliorer les résultats par des mesures d'intensité et de polarisation à l'intérieur de régions spectrales étroites, ainsi que par l'emploi de filtres à interférences combinés avec des photomultiplicateurs. Considérant que la teneur totale en vapeur d'eau de l'atmosphère ne se détermine qu'imparfaitement par la transmission dans les bandes d'absorption, l'auteur évoque la possibilité de la déterminer par la mesure du rayonnement effectif à grande longueur d'onde.

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Mit 12 Textabbildungen.     

Über die Vorzüge der Verwendung der „Relativen Bestrahlung” für strahlungsklimatologische Betrachtungen

Zusammenfassung Für die relative Bestrahlung, die als Quotient von gemessener Globalstrahlung und extraterrestrischer Strahlung definiert ist, wird eine Beziehung zumLinkeschen Trübungsfaktor abgeleitet. Diese dient als Grundlage zur Berechnung des Strahlungsklimas der Erde an wolkenlosen und an bewölkten Tagen bei gegebenen Trübungsfaktoren. Die durch unterschiedliche Rückstrahlung, durch den Einfluß von Änderungen des Wasserdampfgehaltes der Atmosphäre und durch Änderungen der Trübung bewirkte Variabilität der berechneten Strahlungswerte wird diskutiert. Die durch diese Änderungen bewirkten Abweichungen der berechneten Strahlungswerte liegen innerhalb von ±10%.

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Summary A relationship is derived betweenLinke's turbidity factor and relative insolation. The latter is defined as the quotient of measured global radiation and extraterrestrial radiation. The relationship is used as a basis for calculating radiation climate on cloudless and cloudy days, and for a given turbidity factor. The variability of the results due to varying reflexion, vapour content of the atmosphere, and turbidity, is discussed. The deviations of calculated values from observed values of radiation caused by these factors lie within ±10%.

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Résumé L'auteur établit une relation entre le rayonnement relatif, c'est à dire le quotient du rayonnement global au rayonnement extra-terrestre, et le facteur de trouble deLinke. Cette relation sert à calculer le climat radiatif de la terre pour les jours sans nuages et pour les jours nuageux à partir du rayonnement relatif et pour des facteurs de trouble donnés. Le rayonnement réfléchi, les variations de la teneur en vapeur d'eau et du trouble atmosphérique conduisent à des différences des valeurs calculées, dont les écarts restent inférieurs à 10% en valeur absolue.

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Mit 3 Textabbildungen     

The seasonal cycle of the global zonally averaged energy balance

Summary The annual and seasonal cycle of the global zonally averaged storage and transport of moist static energy (MSE), the surface eddy flux of MSE, and the radiation budget at the top of the atmosphere (TOA) and surface are investigated in this paper. We use the GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory) zonal mean data to compute the storage rate, divergence, and poleward flux of MSE. Surface eddy fluxes are determined based on an empirical formula developed from available climatological data. Radiative fluxes at the TOA and surface are computed from a radiation model. A number of significant features are illustrated by the present analysis in regard to the global annual and seasonal energy balance of the earth-atmosphere system. The storage/release rate of MSE is greater in spring and autumn than in summer and winter. The rate of poleward transport of MSE has a maximum at ~40°N and ~35°S with a value of ~3 × 10¹⁵ W. In terms of the radiation budget, the persistent ITCZ minimum and subtropical maxima of the IR flux distribution are reproduced well in the radiation parameterization program. The incoming solar flux maximum shifts from ~20°N in spring to ~40°N in summer due to the poleward increase in the fraction of daytime. Finally, an examination of the global surface energy balance reveals that the surface net fluxes derived from parameterizations for eddy and radiative fluxes agree well with values derived from observations. This agreement appears to imply that on the global mean, the physical parameterizations used in the present study are reliable in modeling the seasonal surface flux components.

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Zusammenfassung Der jährliche und jahreszeitliche Gang der globalen Zonenmittel der Speicherung und des Transports von latenter Energie (MSE), des Oberflächen-Eddy-Flusses der MSE und des Einstrahlungsbudgets an der Atmosphärengrenze (TOA) als auch auf der Erdoberfläche werden untersucht.Wir verwenden die GFDL Zonenmitteldaten, um die Ladung, Divergenz und den polgerichteten Fluß der MSE zu errechnen. Die Oberflächen-Eddy-Flüsse werden aufgrund einer empirischen Formel bestimmt, die mittels verfügbarer klimatologischer Daten erstellt wurde. Strahlungsflüsse auf der Oberfläche und der Atmosphärengrenze werden mittels eines Einstrahlungsmodells errechnet. Eine Reihe signifikanter Erscheinungen werden in der vorliegenden Analyse dargestellt mit Hinblick auf das globale jährliche und jahreszeitliche Energiegleichgewicht des Erde-Atmosphäre-Systems. Die Ladungs- und Entladungsrate des MSE ist im Frühjahr und Herbst größer als im Sommer und Winter. Die Spitzen des polgerichteten Transports der MSE liegen bei 40° N und 35° S mit einem Wert von ca. 3 × 10¹⁵ W. In bezug auf das Einstrahlungsbudget werden die persistenten ITKZ-Minima und die subtropischen Maxima der IR-Flußverteilung gut von dem Einstrahlungsparameterisierungsprogramm dargestellt. Die Sonneneinstrahlungsflußspitzen verschieben sich von 20° N im Frühjahr nach 40° im Sommer aufgrund der gegen den Pol hin zunehmenden Tageslänge. Zuletzt zeigen die Untersuchungen des globalen Oberflächenenergiegleichgewichts auf, daß die Oberflächennettoflüsse, abgeleitet von der Parameterisierung für Eddy- und Einstrahlungsflüsse, mit den beobachteten Werten gut übereinstimmen. Diese Übereinstimmung impliziert offensichtlich, daß im globalen Durchschnitt die physikalische Parametrisierung, die in dieser Studie angewendet wurde, verläßliche Modelle der jahreszeitlichen Oberflächenflußkomponenten liefern kann.

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With 8 Figures     

Untersuchung über die vertikale Trübungsschichtung der Atmosphäre

Zusammenfassung Im schweizerischen Alpengebiet wurde während des I.G.J. in einem Höhenbereich von 380 bis 2670 m ü. M. ein reichhaltiges Material an Intensitätswerten der direkten Sonnenstrahlung wie auch für die Bereiche der Schottschen Glasfilter OG 1, RG 2 und RG 8 gesammelt und unter Anwendung der vonW. Schüepp entwickelten, vom Verfasser vereinfachten Auswertemethode zur Berechnung der atmosphärischen Trübungsparameter benützt. Die auf diese Weise ermittelten Zahlenwerte des TrübungskoeffizientenB, des Wellenlängenexponenten und des WasserdampfgehaltsW (precipitable water) wurden einer Bearbeitung unter klimatologischen, aerologischen und synoptisch-dynamischen Gesichtspunkten unterworfen sowie dunstoptische Fragen behandelt. Über die Ergebnisse wird auf S. 206 ff. zusammenfassend berichtet.

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Summary A large material of intensity values of the direct solar radiation as well as for the spectral parts of the Schott glass filters OG 1, RG 2 and RG 8 has been collected during I. G. Y. in the Swiss alpine region in altitudes between 380 and 2670 m a. s. l. It has been used for calculating the atmospheric turbidity parameters by employing the method developed byW. Schüepp and simplified by the present author. The numerical values of the turbidity coefficientB, the wavelength exponent and the precipitable waterW thus determined have been processed under climatological, aerological and synopticdynamical points of view as well as for the discussion of problems of the optics of haze. A summary of the results may be found on p. 206.

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Résumé Pendant l'Année géophysique internationale l'auteur a rassemblé un matériel abondant de mesures d'intensité du rayonnement solaire direct ainsi que dans les gammes des filtres de Schott OG 1, RG 2 et RG 8, dans les Alpes suisses, entre 380 et 2670 m; simplifiant le procédé d'analyse deW. Schüepp, il a utilisé ce matériel pour le calcul des paramètres de trouble atmosphérique. Les valeurs du coefficient de troubleB, de l'exposant de longueur d'onde et de la teneur en vapeur d'eauW furent examinées du point de vue climatologique, aérologique et synoptique, en abordant aussi des questions d'optique de la brume. Les résultats sont résumes p. 206 sq.

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Mit 31 TextabbildungenVon der Philosophisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Basel genehmigte Dissertation (1960).     

Gypsum crusts and fly ash particles on carbonatic outcrops

Summary A study of the alterations caused by chemical weathering on carbonatic outcrops in the South of France (near Marseille) has revealed the presence of gypsum crusts. An analogy with carbonatic surfaces (marbles and limestones) located in urban areas (monuments and buildings) has therefore been evidenced. An analytical investigation of the morphology, typology and inner structure of the crusts found is presented in this paper.Furthermore, reference is also made to the identification of fly ash particles embedded in the altered layer: this occurrence enables a limitation of the crust-growth period to the present century. Some hypotheses as to the role played by these particles in the formation of the altered layer have also been advanced. In this regard, the study of particles emitted by coal combustion, one of the major sources of energy, as far as their environment impact is concerned, is of unquestionable importance.

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Gipskrusten und Flugascheteilchen auf Carbonat-Schichtköpfen

Zusammenfassung Die Untersuchung der durch chemische Verwitterung verursachten Änderungen an Carbonat-Schichtköpfen im Süden von Frankreich (bei Marseille) hat das Vorhandensein von Gipskrusten gezeigt. Eine Analogie zu carbonaten Oberflächen (Marmor und Kalkstein) in Stadtgebieten (Monumente und Gebäude) ist damit erwiesen. Eine analytische Erforschung der Morphologie, Typologie und inneren Struktur der gefundenen Krusten wird in dieser Arbeit vorgelegt.Ferner wird auch Bezug genommen auf die Identifizierung der in die geänderte Schicht eingelagerten Flugascheteilchen. Dieses Vorkommen ermöglichte eine Begrenzung der Periode des Krustenwachstums auf das gegenwärtige Jahrhundert. Einige Hypothesen über die Rolle, die von diesen Teilchen bei der Bildung der geänderten Schicht gespielt wird, werden auch vorgebracht. In dieser Hinsicht ist die Untersuchung der bei der Kohleverbrennung — das ist eine der größten Energiequellen — ermittelten Teilchen, insofern ihr Einfluß auf die Umgebung betrachtet wird, unzweifelhaft von Bedeutung.

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With 4 Figures     

Photometer mit Selen-Photoelement zur spektralen Messung der Sonnenstrahlung und zur Bestimmung der Wellenlängenabhängigkeit der Dunsttrübung

Zusammenfassung Zur laufenden Bestimmung der Dunsttrübung der Atmosphäre standen bisher fast nur Aktinometer zur Verfügung. Diese Geräte besitzen zur Messung der Sonnenstrahlung thermische Empfangselemente; um die Dunsttrübung und ihre Wellenlängenabhängigkeit genau zu erhalten und von der Absorption des Wasserdampfes zu trennen, sind Filtermessungen (Differenzmessungen) und zeitraubende Auswertungen nötig.Es wurde nun ein handliches Kleinphotometer mit Selen-Photoelement als Empfänger entwickelt, mit dem die Blau- und die Rotstrahlung der Sonne gemessen wird. Zur Auswahl der geeignetsten Photoelemente wurden Messungen über kurzzeitige Ermüdung und Temperaturabhängigkeit des Photostromes sowie über die spektrale Empfindlichkeitsverteilung verschiedener Fabrikate und Typen angestellt. Auch die Temperaturabhängigkeit der Durchlässigkeit verschiedener Filter wird untersucht. Für die Sonnenphotometer werden das Schott-Filter BG 12 und eine dem RG 1 ähnliche, aber viel weniger temperaturabhängige Farbfolie benutzt; die Filterschwerpunkte liegen bei 0,44 und 0,64 . Eine besondere Einrichtung am Sonnenphotometer erlaubt die direkte Ablesung der optischen LuftmasseM. Die Auswertung der Messungen erfolgt mit dem abgeänderten Trübungsdiagramm nachSchüepp und liefert den TrübungskoeffizientenB sowie den Wellenlängenexponenten , durch den die Größenverteilung des Aerosols charakterisiert wird; aus der geschätzten SichtweiteS _v undB kann die HöheH _D der homogenen Dunstatmosphäre berechnet werden.

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Summary Until now only actinometers have been used for the routine determination of the turbidity of the atmosphere by haze. These instruments have thermal receivers for solar radiation. Filter measurements (difference measurements) and laborious evaluations are needed to determine the haze extinction and its wavelength dependency and to separate it from the water vapour absorption.A handy little photometer has now been developed with the aid of which the blue and the red radiation of the sun can be measured. The receiver is a selenium photoelement. For a selection of the best type of photoelement the short time fatigue and the temperature coefficient of the photocurrent as well as the distribution of the spectral sensitivity have been measured. The temperature dependence of the transmission of different glass and foil filters has also been studied. For the new sun photometer the Schott filter BG 12 and a filter like the RG 1 are used; the effective wavelengths of incoming radiation are 0,44 and 0,64 . The photo-current is measured by a technical microammeter. A special device at the sun photometer allows the direct reading of the optical air massM. The evaluation of the radiation measurements with the modified turbidity diagram bySchüepp leads to the turbidity coefficientB and the wave-length exponent , by which the size distribution of the aerosol is characterized. From the estimated visibility rangeS _v andB the scale heightH _D of the homogenized haze layer can be calculated.

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Résumé On ne disposait jusqu'ici pour déterminer le trouble atmosphérique que d'actinomètres à éléments récepteurs thermiques pour la mesure du rayonnement solaire. Il faut des filtres et des calculs fastidieux pour obtenir avec exactitude l'extinction de l'aérosol et pour séparer l'extinction de l'absorption par la vapeur d'eau.L'auteur a mis au point un petit photomètre maniable à cellule au sélénium permettant la mesure des radiations bleues et rouges du soleil. Pour choisir le meilleur type d'éléments photoélectriques, on a exécuté des mesures de fatigue, du coefficient de température du courant photoélectrique, de la distribution spectrale de la sensibilité, ainsi que de l'effet de température sur la transparence des filtres de Schott. Pour le nouveau photomètre on utilise le filtre BG 12 de Schott ainsi qu'une feuille colorée semblable au filtre RG 1 de Schott mais avec une dépendance de température moins prononcée; leurs longueurs d'onde effectives pour le rayonnement solaire sont 0,44 et 0,64 . Le courant se mesure au moyen d'un microampèremètre, et une échelle spéciale permet la lecture directe de la masse optiqueM. Le diagramme deSchüepp modifié donne le coefficient de troubleB ainsi que l'exposant de longueur d'onde qui caractérise la distribution de grandeur de l'aérosol. A partir de la visibilitéS _v et deB on peut calculer la hauteur de l'atmosphère troublée homogène.

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Mit 16 Textabbildungen     

Trübungsquotient und atmosphärische Dynamik

Zusammenfassung Aus den Trübungsfaktoren im roten und im kurzwelligen Spektralgebiet wird derTrübungsquotient (TQ) gebildet. Dieser wird von der Dynamik der Atmosphäre beeinflußt, die durch die statische und dynamische Labilität erfaßt wird. Größere Werte desTQ, als dem normalen Verlauf entsprechen, finden sich bei zunehmender Labilisierung. Ein Zusammenhang der Größe des Trübungsquotienten mit der Lage zur Frontalzone oder zum atmosphärischen Ringstrom (jet stream) kann statistisch gesichert werden. Die warme Seite des Starkwindfeldes hat meist grö\ere Trübungsquotienten aufzuweisen. Eine unmittelbare prognostische Anwendung auf die Niederschlagsvorhersage ist bis jetzt höchstens bei SW-Lagen möglich.

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Summary Thequotient of turbidity (TQ) is defined here as quotient of the turbidity factors of the red and the short-wave spectral region respectively. ThisTQ is influenced by the dynamics of the atmosphere which can be expressed by the static and dynamic lability. With increasing lability we find higher values ofTQ than would correspond to the normal behaviour. A correlation between the values of the quotient of turbidity and the position to the frontal zone or to the jet stream can be secured statistically. The warm side of the strong wind field generally shows greater quotients of turbidity. A direct application to precipitation forecasts is, as yet, possible only for situations of SW weather.

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Résumé Dans cet article le quotient de turbidité (TQ) est défini en se basant sur les facteurs de turbidité dans la région spectrale du rouge et d'onde-courte. La valeur de ce quotient (TQ) dépend de la dynamique de l'atmosphère, autrement dit de son instabilité statique et dynamique. Lorsque l'instabilité croît le quotient TQ dépasse les valeurs normales. Au point de vue statistique une correlation entre la grandeur du quotient de turbidité et la position par rapport à la zone frontale ou au jet stream a pu être établie. En général c'est la partie chaude de la zone des vents forts qui présente des valeurs plus fortes du quotient de turbidité. Une application immédiate des résultats de cette étude à la prévision des précipitations ne peut être envisagée actuellement que pour les situations atmosphériques SW.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Some laboratory models of flow past the Alpine/Pyrenees mountain complex

Summary A series of laboratory experiments have been conducted to simulate the dynamical effects of the flow over and around a model Alpine/Pyrenean topography. The experimental study has employed a linearly salt-stratified rotating water channel through which the model topography is towed. Data have been collected for ranges of the similarity parameters (Rossby, Burger, Ekman and Froude numbers and the topography height to fluid depth ratio) which accord with their atmospheric values; only four of these parameters are independent. The ratio of the fluid depth to topography width need not be simulated because it does not appear as an independent parameter in the leading terms of the governing equations and boundary conditions. The results demonstrate the effects of flow direction on the horizontal motion patterns at various heights and numerous system parameter combinations. Vortex shedding is shown to occur for parameter ranges similar to those appropriate for the atmosphere; an empirical relation between the Strouhal and Rossby numbers is obtained and it is shown that the shedding periods is approximately twice the inertial period. The experiments demonstrate the flow splitting occurs in the vicinity of Geneva for both westerly and northwesterly flow. The importance of the Froude number in controlling the conditions under which fluid flows over or around the topography is illustrated, and the occurrence of lee waves for different values of the Froude and Rossby numbers (and different locations and flow directions) is described. Finally, it is shown that the advection of a parent cyclone from west to east along a path north of the Alps can generate a cyclone in the lower levels of the atmosphere in the vicinity of the Gulf of Genoa. It is suggested that these dynamical effects may play a role in triggering a lee cyclone which then might grow by other physical processes.

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Einige Labormodelle von Strömungen im Einfluß des Alpen/Pyrenäen-Gebirgskomplexes

Zusammenfassung Es wurden eine Reihe von Laborexperimenten durchgeführt, um die dynamischen Effekte der Strömung über und um ein Modell der Alpen-Pyrenäentopographie zu simulieren. Bei der Experimentaluntersuchung wurde ein mit Salz linear geschichteter rotierender Wasserkanal, durch den das Modellgelände gezogen wird, verwendet. Es wurden Daten für Bereiche der Ähnlichkeitsparameter (Rossby-, Burger-, Ekman- und Froude-Zahl und das Verhältnis Geländehöhe zu Flüssigkeitstiefe) gesammelt entsprechend ihren atmosphärischen Werten. Nur vier von diesen Parametern sind unabhängig. Das Verhältnis der Flüssigkeitstiefe zur Geländebreite braucht nicht simuliert zu werden, weil es in den Haupttermen der bestimmenden Gleichungen und Randbedingungen nicht als unabhängiger Parameter aufscheint. Die Resultate veranschaulichen die Effekte der Strömungsrichtung auf die horizontalen Bewegungsmuster in verschiedenen Höhen und bei zahlreichen Kombinationen von Systemparametern. Es zeigt sich, daß Wirbelablösung in ähnlichen Parameterbereichen vorkommt, wie sie für die Atmosphäre geeignet sind. Man erhält eine empirische Beziehung zwischen der Strouhal- und der Rossby-Zahl und es zeigt sich, daß die Ablösungsperiode annähernd das Doppelte der Trägheitsperiode ausmacht. Die Experimente zeigen, daß Strömungsaufspaltung im Bereich von Genf sowohl für westliche, als auch für nordwestliche Strömungen vorkommt. Weiters wird die Bedeutung der Froude-Zahl für die Kontrolle der Bedingungen, unter welchen die Flüssigkeit über oder um die Topographie fließt, veranschaulicht und das Auftreten von Lee-Wellen für verschiedene Werte der Froude- und der Rossby-Zahl (und verschiedene Stellen und Strömungsrichtungen) beschrieben. Schließlich wird gezeigt, daß die Advektion einer Mutterzyklone von West nach Ost nördlich der Alpen eine Zyklone in den unteren Schichten der Atmosphäre im Bereich des Golfs von Genua erzeugen kann. Es wird darauf hingewiesen, daß diese dynamischen Effekte beim Auslösen einer Lee-Zyklone, welche dann durch andere physikalische Prozesse wachsen könnte, eine Rolle spielen kann.

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With 15 Figures     

Tektonische, gravimetrische und seismische Untersuchungen in einem Senkungsgebiet der B?hmischen Masse (Nieder?sterreich)

Zusammenfassung Im Horner Becken (Niederösterreich) wurden Kluftmessungen, gravimetrische Aufnahmen und seismische Messungen durchgeführt. In dieser Gegend liegen tertiäre Ablagerungen auf Glimmerschiefern und Phylliten der Böhmischen Masse. Die Arbeit zeigt, daß die Anwendung geophysikalischer Methoden die Grenze und den Verlauf des Grundgebirges mit hoher Genauigkeit feststellen läßt. Weiters ist ersichtlich, daß auch in der Böhmischen Masse die Kluftstellungen dem großräumigen neotektonischen Spannungsfeld entsprechen.

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Tectonic, gravimetric, and seismic studies of a depression area of the Bohemian Massif (Lower Austria)

Summary Seismic and gravimetric measurements as well as investigations of the orientation of joints were made in the basin of Horn in Lower Austria. In this region, Tertiary sediments overlie mica-schists and phyllites of the Bohemian Massif. The investigations show that the top of the basement can be found with great accuracy by the geophysical methods employed. It is also seen that the joint orientations in the Bohemian Massif correspond to those expectable from the action of the regional European neotectonic stress system.

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Mit 5 Abbildungen     

On the estimation of surface radiation using satellite data

Summary Model calculations are used to investigate the uncertainties in the surface radiative flux empirically derived from satellite radiation measurements and theoretically calculated from radiation models using satellite-inferred cloud parameters. The empirical approach depends upon how well the satellite-measured radiances (represented here by the top-of-the-atmosphere flux) correlate with the net flux at the surface. The model calculations show that while the TOA flux and the net surface flux are correlated with respect to changes in optical thickness, they are not correlated with respect to changes in cloud height and negatively correlated with respect to changes in water vapor content. It is also found that the solar zenith angle has a strong effect on these relationships. It is, therefore, important to correct for the effects of atmospheric water vapor content and the solar zenith angle in the empirical estimation of surface radiative flux.The theoretical approach depends upon the net effect of the uncertainty in satellite-inferred cloud parameters. In the solar spectral region, the effects of the uncertainty in satellite retrieval of could cover and optical thickness on the net downward surface flux are systematically in opposite directions, so that the combined effects is typically small (< 7 Wm^–2). In the thermal infrared region, an error of 7 Wm^–2 could be induced by an uncertainty of 100 mb in the cloud-base height or an uncertainty of 0.1 in the fractional cloud cover. As opposed to what is commonly perceived, the error in the surface flux is likely to be larger in the IR region than in the solar spectral region.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden mit Hilfe von Modellberechnungen die Unsicherheiten in den durch Satellitenmessungen empirisch gewonnenen Strahlungsflüssen an der Oberfläche und jene, die bei der Benützung von Strahlungsmodellen, die auf mit Satelliten abgeleiteten Wolkenparametern beruhen, verglichen. Die Gültigkeit des empirischen Näherungsverfahren ist davon abhängig, wie sehr die vom Satelliten gemessene Strahlung (im weiteren als top-of-the-atmosphere flux — TOA — bezeichnet) mit dem Nettostrahlungsfluß an der Oberfläche korreliert. Die Modellberechnungen zeigen, daß TOA-Fluß und Nettostrahlungsfluß an der Oberfläche zwar in bezug auf Änderungen der optischen Dicke, nicht aber in bezug auf Änderungen der Wolkenhöhe korreliert sind, während sie in bezug auf Veränderungen des Wasserdampfgehalts negativ korreliert sind. Es zeigt sich weiters, daß der Zenithwinkel der Sonne einen wesentlichen Einfluß auf diese Zusammenhänge hat. Daher ist es wichtig, die Auswirkungen des atmosphärischen Wasserdampfgehalts und des Sonnenzenithwinkels in den empirischen Berechnungen des Strahlungsflusses an der Oberfläche zu korrigieren.Der theroretische Ansatz ist abhängig vom Einfluß der Unsicherheiten der satellitenermittelten Wolkenparameter. Im solaren Spektralbereich wird der zur Oberfläche gerichtete Nettofluß durch die Unsicherheiten in der satellitenermittelten Wolkendecke und der optischen Dicke systematisch in entgegengesetzter Richtung beeinflußt, so daß der gemeinsame Effekt im allgemeinen gering bleibt (< 7 Wm^–2). Im thermischen Infrarotbereich kann ein Fehler von 7 Wm^–2 durch eine Unsicherheit von 100 mb in der Wolkenbasishöhe oder von 0.1 in der Bedeckung hervorgerufen werden. Im Gegensatz zur weitverbreiteten Ansicht ist also der Fehler bei Berechnungen des Flusses an der Oberfläche im thermischen Infrarotbereich aller Wahrscheinlichkeit nach größer als im solaren Spektrum.

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With 11 Figures     

A study of isobaric temperature differences over Alaska

Summary Daily isobaric temperature differences, for the 10 year period from June 1960 to May 1970, were computed for the following pairs of upper air stations in the Alaskan area: Anchorage—Fairbanks, Fairbanks—Nome, Fairbanks—Barrow, and St. Paul Island—Nome.The frequencies of changes of sign of temperature differences and frequencies of negative values were computed from day to day tabulations by months and by seasons. The distributions of these values with elevation are discussed.Since the temperature distribution in the atmosphere is also an indication of atmospheric circulation, the daily isobaric temperature differences were correlated for every station pair for different levels. The isobaric temperature differences at 700 and 500mb levels show the best correlation for all four pairs. In the great majority of cases the correlation coefficients for isobaric temperature differences at 700 and 100mb (lower stratosphere) levels are larger than those for the 700 and 300mb levels. The same holds for the 500 and 100mb levels in comparison to the 500 and 300mb levels.The distribution of correlation coefficients by months, seasons and years is discussed.

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Untersuchung der isobaren Temperaturdifferenzen über Alaska

Zusammenfassung Für zehn Jahre (Juni 1960 bis Mai 1970) wurden die täglichen isobaren Temperaturdifferenzen in den 700-, 500-, 300- und 100mb-Flächen über Alaska zwischen folgenden Stationspaaren berechnet: Anchorage—Fairbanks, Fairbanks—Nome Fairbanks—Barrow und St. Paul Island—Nome.Es wurden die Häufigkeiten der Vorzeichenänderungen und auch die Häufigkeiten der negativen Werte der täglichen Temperaturdifferenzen für die Monate und für die Jahreszeiten bestimmt. Die Verteilung dieser Werte mit der Höhe wird für die Stationspaare besprochen.Da die Verteilung der Temperatur in der Atmosphäre auch die Richtung der atmosphärischen Zirkulation andeutet, wurden die täglichen isobaren Temperaturdifferenzen für jedes Stationspaar für verschiedene Höhen korreliert. Die besten Korrelationen ergaben für alle Paare die Temperaturunterschiede im 700- und im 500mb-Niveau. Die Korrelationskoeffizienten für die isobaren Temperaturunterschiede im 700mb- und im 100mb-Niveau sind im allgemeinen größer als die Korrelationskoeffizienten für die isobaren Temperaturunterschiede im 700- und im 300mb-Niveau. Dasselbe gilt auch für die Korrelation zwischen den 500- und 100mb-Niveaus im Vergleich zur Korrelation zwischen den 500- und 300mb-Niveaus.Die monatlichen, jahreszeitlichen und jährlichen Verteilungen der Korrelationskoeffizienten werden besprochen.

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With 1 Figure     

Strahlungsmessungen auf einer Querung von Zentral- nach Nord-Spitzbergen im Sommer 1955

Zusammenfassung In Zentral- und Nordspitzbergen wurden Messungen der Global- und der Himmelsstrahlung ausgeführt und der Einfluß von Art und Ausmaß der Bewölkung und verschiedener atmosphärischer Zustände auf die Strahlungsverhältnisse festgestellt. Auf Gletscherflächen wurden Albedountersuchungen vorgenommen, die zu einer völligen Revision der Ansichten über das Entstehen von lotrechten Röhren im Eis, den Kryokonitlöchern, führten.

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Summary In central and northern Spitzbergen measurements of the global and the sky radiation were carried out and the influence of the kind and quantity uof ucloudiness and of various atmospheric states on radiation conditions was determined. Investigations of the albedo on glacier surfaces led to a complete revision of existing opinions on the formation of vertical tubes in ice (cryoconite tubes).

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Résumé Des mesures du rayonnement global et céleste faites au Spitzberg permettent d'étudier l'effet de la nébulosité et de différents états atmosphériques sur ce rayonnement. Des mesures de l'albédo de la surface glaciaire ont conduit à réviser entièrement les vues concernant la formation de tubes verticaux dans la glace (trous de cryoconite).

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Mit 2 Textabbildungen

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Außer dem Edelweiß-Club in Salzburg ist der Berichterstatter der Salzburger Landesregierung, dem Notring der wissenschaftlichen Verbände österreichs undder Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien zu Dank verpflichtet. Für wertvolle Ratschläge sei nochI. Dirmirn undF. Lauscher gedankt.     

Boundary layer aspects and elevated heat source effects of the Alps

Summary High pressure influence in the whole inner-ALPEX area on April 22, 1982 gave an opportunity for the ALPEX scientific task no. 6: To study the effects of differential radiative heating introduced by the alpine mountain range due to elevation, topographic features and albedo. Electra flight E-422 with its four-fold north-south, south-north flight tracks was especially devoted to study the diurnal variations of the atmospheric boundary layer and the airflow on both sides of the Alps along the Gotthard cross-section under strong inversion conditions. Using the flight technique of vertical zigzagging, a total of 24 vertical soundings have been completed along four traverses.Synoptic rawinsonde and surface data, digital satellite data and microbarograph data are used to examine the thermodynamical aspects of the diurnal development of the alpine heat low. The fine structure of the boundary layer is documented by cross-sectional analysis of the potential temperature, mixing ratio and the three wind components from the 1 Hz aircraft data along the traverses. In addition, 15 aircraft soundings have been selected to evaluate the vertical distribution of the turbulent variances and fluxes on both sides of the Alps. The differences of the structure and temporal evolution of the alpine boundary layer on the north and south side of the Alps, as well as the differences between the alpine boundary layer and the boundary layer over homogeneous terrain are significant and need further discussion.

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Aspekte der Grenzschicht und Effekte der erhöhten Wärmequelle der Alpen

Zusammenfassung Hochdruckeinfluß im gesamten inneren ALPEX-Gebiet am 22. April 1982 ermöglichte die ALPEX-Aufgabe Nr. 6: die Effekte unterschiedlicher Strahlungserwärmung, welche je nach Höhenlage, topographischen Gegebenheiten und Albedo der alpinen Gebirgskette verursacht werden, zu untersuchen. Der Electra-Flug E-422 mit seinen vierfachen Nord-Süd, Süd-Nord-Flugrouten beschäftigte sich besonders mit der Untersuchung der täglichen Veränderung der atmosphärischen Grenzschicht und der Luftströmung an beiden Seiten der Alpen entlang des Querschnittes beim Gotthard bei ausgeprägten Inversionen. Unter Verwendung der Flugtechnik des vertikalen Zickzacks wurden insgesamt 24 Vertikalsondierungen entlang von vier Schnittlinien durchgeführt.Synoptische Radiosonden- und Bodendaten sowie digitale Satelliten- und Mikrobarographendaten werden zur Untersuchung der thermodynamischen Aspekte der täglichen Entwicklung des alpinen Hitzetiefs verwendet. Die Feinstruktur der Grenzschicht wird durch Querschnittanalysen der potentiellen. Temperatur, des Mischungsverhältnisses und der drei Windkomponenten aus den vom Flugzeug entlang der Schnittlinien gewonnenen 1 Hz Daten dokumentiert. Darüber hinaus wurden 15 Flugzeugsondierungen ausgewählt, um die vertikale Verteilung der turbulenten Varianzen und Flüsse an beiden Seiten der Alpen zu beurteilen. Sowohl die Unterschiede in der Struktur und der zeitlichen Entwicklung der alpinen Grenzschicht an der nördlichen und der südlichen Seite der Alpen als auch die Unterschiede zwischen der alpinen Grenzschicht und der Grenzschicht über homogenem Gelände sind signifikant und erfordern eine weitere Diskussion.

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With 8 Figures     

Aktinometrische Untersuchungen während des Internationalen Polarjahres 1932/1933 auf dem Jungfraujoch (3471 m)

Zusammenfassung Die Aktinometermessungen, die während des Internationalen Polarjahres 1932/33 auf dem Jungfraujoch ausgeführt wurden, werden klimatologisch ausgewertet und zur Bestimmung der Komponenten der atmosphärischen Trübung benützt. Jahres- und Tagesgang der Totalstrahlung zeigen die für diese Höhe erwarteten, sehr gleichmäßigen Werte mit einem mittleren Maximum von 1,68 cal/cm²min im Mai um 11.00 WSZ. Bezogen auf gleiche Sonnenhöhe hat der Vormittag etwas höhere Werte als der Nachmittag, das Winterhalbjahr hohe, das Sommerhalbjahr etwa 10% niedrigere Strahlungsintensitäten. Der Jahresgang der Intensität wird als Funktion der Sonnenhöhe auch für die drei Teilbereiche Violett/Blau (<0,525 ), Grün/Gelb (0,525<<0,625 ) und Rot/Ultrarot (>0,625 ) dargestellt. Die Maxima fallen bei gleicher Sonnenhöhe in allen Bereichen auf den Winter, die Minima für die Totalstrahlung auf den Juli, für Violett/Blau auf Mai/Juni, für Grün/Gelb auf Juni/Juli und für den rot/ultraroten Bereich auf den August.Sodan wird besonders die Absorption des atmosphärischen Wasserdampfgehaltes im Bereich der Rot/Ultrarotstrahlung untersucht. Aus gewissen Diskrepanzen zwischen Theorie und Beobachtung muß geschlossen werden, daß die extraterrestrische Intensität der Sonnenstrahlung in diesem Bereich >0,625 in Wirklichkeit um 11,7%, im Gesamten um etwa 7% größer sein muß, als bisher angenommen wurde.Auf dem Jungfraujoch ist der Trübungskoeffizient erwartungsgemäß sehr klein und erreicht mehrmals im Rahmen der Meßgenauigkeit den Wert 0. Der Jahresgang zeigt eine deutliche Zweiteilung mit höheren Werten von Januar bis Juni, niedrigen in der zweiten Jahreshälfte. Im Tagesgang wächst der Trübungskoeffizient bis gegen Mittag an und bleibt dann konstant. Optische Erscheinungen, wie Schneetreiben und Aureole um die Sonne, erhöhen den Trübungskoeffizienten nur wenig. Der Wasserdampfgehalt zeigt eine Schwankung, die zwischen den Extremwerten 146, zwischen den Monatsmitteln 15 und zwischen den Luftmassen 110 erreicht. Der Tagesgang an Strahlungstagen ist charakterisiert im Winter durch die fortschreitende Austrocknung absinkender Luft und im Sommer durch die Feuchtigkeits-zufuhr durch Konvektion und Austausch zwischen Gebirge und Ebene.Zum Schluß werden noch Tagesgänge monochromatischer Strahlung verschiedener Wellenlängen für die verschiedenen Jahreszeiten auf dem Jungfraujoch diskutiert. Es zeigt sich dabei, daß die Sonnenstrahlung im ultravioletten und blaugrünen Bereich infolge der Abhängigkeit von derRayleigh-Extinktion im Sommer relativ am stärksten ist, während der Ultrarotbereich wegen der Wasserdampfabsorption dann die größte Schwächung erfährt; aus der Überlagerung dieser beiden Einflüsse resultiert, zusammen mit dem Einfluß der geringen Trübung, in mittleren und großen Höhen ein sehr gleichmäßiger Jahresgang der Intensität der Totalstrahlung.

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Summary The actinometric measurements carried out at Jungfraujoch (3471 m) during the International Polar Year 1932/33 are evaluated for climatological problems and for the determination of the components of the atmospheric turbidity. The annual and diurnal variations of total radiation show the very uniform figures corresponding to this altitude, with a mean maximum of 1,68 cal/cm²min in May at 11 a. m. true solar time. In relation to the same solar altitude the radiation is a little more intensive in the morning than in the afternoon, and in summer 10% lower than in winter. The annual variation of the intensity is represented as function of the sun's altitude also for the three spectral parts violet/blue (<0,525 ), green/yellow (0,525<<0,625 ), and red/infra-red (>0,625 ). At same sun's altitude the maxima occur in all these spectral regions in winter, the minima for total radiation in July, for violet/blue in May/June, for green-yellow in June/July, and for red/infra-red in August.Especially the absorption of water vapour content in the region of the red/infra-red radiation is investigated. It must be concluded from some divergences between theory and observations that the extra-terrestrial intensity of solar radiation in reality is greater in this spectral part >0,625 by 11,7% and in the total by some 7% than was supposed until now.As is to be expected the coefficient of turbitity is very small at Jungfraujoch, and it attains sometimes 0, within the accuracy of the measurements. The annual variation is distinctly separated in two halfs with higher values from January to June, low values in the second half of the year. In the diurnal variation the coefficient of turbidity is increasing until noon and then remains constant. The coefficient of turbidity is increased but slightly by optical phenomena such as drifting snow and aureoles around the sun. The variation of water vapour content is of 146 in the extreme values, of 15 in the monthly means, and of 110 between the different air-masses. The diurnal variation of radiation on fine days is characterized by the continuous desiccation by subsidence in winter, and by advection of humidity by convection and exchange between mountains and lowland in the summer.Finally the authors discuss the diurnal variations of monochromatic radiation of different wave lengths for the seasons at Jungfraujoch. It turns out that sun radiation in the regions ultra-violet and blue/green, which is dependent in the first place from theRayleigh extinction, has its relative maximum in summer, whilst the infra-red then has its greatest extinction due to water vapour absorption. The very uniform annual variation of the intensity of the total solar radiation in moderate and high altitudes is the result of the superposition of these two influences, together with the influence of small turbidity.

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Résumé La présente étude concerne les mesures actinométriques faites au Jungfraujoch (3471 m) pendant l'Année polaire internationale 1932/33; on en calcule les moyennes climatologiques et on les utilise pour déterminer les composantes du trouble atmosphérique. Les variations annuelle et diurne du rayonnement solaire présentent, comme on pouvait s'y attendre, des valeurs très uniformes avec un maximum moyen de 1,68 cal/cm²min en mai à 11.00 h. (temps local vrai). A hauteur solaire égale, les valeurs sont un peu plus fortes le matin que l'aprés-midi; l'hiver présente de fortes intensités et l'été des valeurs plus faibles de 10%. On donne aussi la variation annuelle de l'intensité en fonction de la hauteur solaire pour les trois domaines: violet/bleu (<0,525 ), vert/jaune (0,525<<0,625 ) et rouge/infra-rouge (>0,625 ); dans ces trois domaines les maxima tombent, à hauteur solaire égale, sur l'hiver; les minima se produisent pour le rayonnement solaire total en juillet, pour le violet/bleu en mai/juin, pour le vert/jaune en juin/juillet, et pour le rouge/infra-rouge en août.On étudie ensuite l'absorption par la vapeur d'eau atmosphérique dans le domaine du rouge/infra-rouge. Certains écarts constatés avec les valeurs théoriques conduisent à supposer que l'intensité du rayonnement solaire extra-terrestre dans le domaine >0,625 est en réalité de 11,7% et dans l'ensemble de 7% environ plus forte qu'on ne l'admettait jusqu'ici.Au Jungfraujoch le coefficient de trouble est très petit et s'annulle parfois, dans les limites de l'exactitude des mesures. La variation annuelle présente nettement des valeurs plus élevées de janvier à juin et plus basses de juillet à décembre. Dans la variation diurne, le coefficient de trouble croît jusqu'à midi et reste ensuite constant. Des phénomènes optiques tels que le chasseneige et l'auréole autour du soleil n'augmentent que peu le coefficient de trouble. La teneur en vapeur d'eau présente une variation atteignant 146 entre les valeurs extrêmes, 15 entre les moyennes mensuelles, et 110 entre les différentes masses d'air. La marche diurne des jours sereins est caractérisée en hiver par la dessication croissante par subsidence et en été par l'accroissement d'humidité résultant de la convection et de l'échange d'air entre la plaine et la montagne.On discute enfin la variation diurne du rayonnement monochromatique de différentes longueurs d'onde et par saisons au Jungfraujoch. Il apparaît que le rayonnement solaire ultra-violet et bleu/vert est relativement le plus fort en été parce qu'il dépend surtout de l'extinction deRayleigh, tandis que le domaine de l'infra-rouge accuse alors la plus grande diminution à cause de l'absorption par la vapeur d'eau; de la superposition de ces deux effets, combinée avec l'effet de la faiblesse du trouble atmosphérique résulte une marche annuelle très uniforme de l'intensité totale du rayonnement solaire aux altitudes moyennes et élevées.

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Mit 11 Textabbildungen.     

Actinometric measurements and the radiation climate of South-West Africa

Summary In the paper two records of solar radiation obtained on the high plateau of South-West Africa are analysed. One of them contains about 6000 observations (until recently unpublished) of the intensity of direct radiation made, at Brukkaros, over the five-year period from 1927 to 1931, by the solar-constant observing-team of the Smithsonian Institution. The other is a double record of total and of diffuse hemispherical radiation at Windhoek. This latter station has been operating since August 1951 and is one of a number maintained by the Weather Bureau of South Africa. An account is included of the techniques which have been adopted for the operation of such radiation stations in the Union's network.For Brukkaros not only are various aspects of the basic intensity record discussed but an attempt has been made to build up a set of representative data for the total radiation which would be received on a horizontal plane at all times of the year from a cloudless sky. Sections of the paper are devoted to a preliminary investigation of the turbidity and the absorptive and reflective properties of the atmosphere over this semi-desert sub-tropical highland. The Windhoek material, especially, has been subjected to statistical analysis and a number of summaries are presented of the salient features of the record. A comparison is drawn between the two assemblages of values and generalizations are made regarding the solar radiation climate of the territory.As this would appear to be the first comprehensive study to be undertaken of the distribution of solar radiation in an arid zone of Africa, detail which has been considered of importance, particularly from the viewpoint of the future utilization of solar energy, has been included. The perfect integration of the two distinctly different records places a very high degree of confidence upon their interpretation.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden zwei Registrierreihen der Sonnenstrahlung untersucht, die auf dem Hochplateau von Südwestafrika gewonnen wurden. Die eine davon umfaßt etwa 6000 erst kürzlich veröffentlichte Beobachtungen der Intensität der direkten Sonnenstrahlung, die während der fünfjährigen Periode 1927 bis 1931 von der Solarkonstanten-Beobachtungsgruppe der Smithsonian Institution in Brukkaros angestellt wurden. Das andere ist eine Parallelregistrierung der globalen und der diffusen Strahlung auf Horizontalfläche in Windhoek, wo im Strahlungsnetz des Weather Bureau von Südafrika seit August 1951 eine Station in Betrieb ist. Es wird auch über die in diesem Strahlungsnetz angewandten instrumentellen Einrichtungen berichtet.Für Brukkaros werden nicht nur verschiedene Gesichtspunkte der grundlegenden Intensitätsmessungen erörtert, sondern es wurde auch der Versuch gemacht, eine Serie der repräsentativen Größen für die Globalstrahlung zu berechnen, die von einer horizontalen Ebene zu jeder Zeit des Jahres von einem wolkenlosen Himmel erhalten werden. Weiterhin wurde eine vorläufige Untersuchung über die Trübung und die Absorptions- und Reflexionseigenschaften der Atmosphäre über diesem subtropischen Steppenhochland durchgeführt. Speziell das Material von Windhoek wurde einer statistischen Analyse unterzogen und in einigen zusammenfassenden Darstellungen wurden die wesentlichen Resultate der Registrierungen herausgearbeitet. Zwischen den Ergebnissen der beiden Stationen wird eine Vergleichung durchgeführt und es werden die allgemeinen Züge des Strahlungsklimas des Landes abgeleitet.Da es sich hierbei offenbar um eine erste zusammenfassende Untersuchung über die Verteilung der Sonnenstrahlung in einer Trockenzone von Afrika handelt, werden Einzelheiten erörtert, denen speziell im Hinblick auf eine zukünftige Ausnützung der Sonnenenergie eine besondere Bedeutung zugeschrieben werden muß. Die gute Übereinstimmung der zwei deutlich verschiedenen Beobachtungsreihen verleiht ihrer Deutung einen hohen Grad von Zuverlässigkeit.

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Résumé L'auteur analyse deux séries d'enregistrements du rayonnement solaire obtenues sur le haut plateau du Sud-Ouest africain; l'une comprend 6000 mesures de l'intensité du rayonnement solaire direct faites de 1927 à 1931 par un groupe d'observateurs de la constante solaire de la Smithsonian Institution à Brukkaros et publiées récemment; l'autre comprend un enregistrement parallèle du rayonnement global et diffus sur une surface horizontale à Windhoek où se trouve une station de rayonnement du Weather Bureau de l'Afrique du Sud depuis août 1951. Il décrit l'appareillage utilisé dans ce réseau pour l'étude du rayonnement.Pour Brukkaros, l'auteur ne se borne pas à discuter les mesures d'intensité de base, mais il tente de calculer une série de grandeurs représentatives du rayonnement global reçu par une surface horizontale à tout moment de l'année par ciel sans nuages. Il étudie provisoirement le trouble atmosphérique et les propriétés absorbantes et réfléchissantes de l'atmosphère de ce haut plateau semi-désertique subtropical. Le matériel de Windhoek spécialement a été soumis à l'examen statistique et les résultats essentiels des enregistrements mis en évidence par quelques condensés. Il compare ensuite les résultats des deux stations et esquisse le climat radiatif du pays.Dans cette première synthèse de la distribution du rayonnement dans une région sèche d'Afrique on mentionne aussi des détails importants pour l'utilisation future de l'énergie solaire. Le bon accord de ces deux séries différentes de mesures leur confère un degré élevé de crédibilité.

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With 9 Figures.     

La capture des noyaux de condensation par chocs moléculaires au cours des processus de condensation

Résumé Les processus de transfert de vapeur autour d'une gouttelette en cours d'évaporation ou de condensation peuvent être observés optiquement en introduisant dans l'atmosphère un aérosol inerte de particules diffusantes submicroscopiques. L'examen sur fond noir, en éclairage latéral, permet de suivre ainsi la trajectoire et la vitesse des particules témoins sous l'action des chocs qu'elles reçoivent des molécules de vapeur d'eau se dirigeant ou s'éloignant de la goutte observée.Le transfert de vapeur d'eau se matérialise par un déplacement continu, facilement mesurable, superposé au mouvement Brownien habituel des particules. L'observation d'une goutte en voie d'évaporation met en évidence une chemise noire de protection analogue au «dust free space» des phénomènes d'origine thermique. Une goutte en voie de condensation par contre visualise un mécanisme de cinétique moléculaire permettant la capture des particules submicroscopiques. Les conséquences de ce mécanisme de capture rendent facilement explicables certains processus de la microphysique des nuages. On peut en tirer des conclusions pratiques applicables à l'insémination des nuages par des aérosols à propriétés particulières ou pour le dépoussiérage rapide des locaux industriels et des mines.

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Summary The process of vapor transfer during evaporation or condensation of droplets may be observed directly by introducing aerosols of diffusing submicroscopic particles. When lighted by a lateral beam, velocities and trajectories of these particles are visible under molecular collisions from vapor molecules reaching or leaving the droplet.Vapor transfer materializes itself by a continuous, easily measurable displacement of the particles, superposed with the usual Brownian motion. A freely evaporating droplet is surrounded by a dust-free space similar to that observed in thermic repulsion. A condensing droplet, on the contrary, shows a process of capture due to molecular collisions of the submicroscopic particles.This mechanism of molecular capture may explain some processes which occur in microphysics of clouds. These principles may be applied to artificial inducement of precipitation or for cleaning dusty air.

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Zusammenfassung Der Dampftransport während der Verdunstung und Kondensation von Tropfen kann direkt optisch durch Einführung von Aerosolen zerstreuender, submikroskopischer Teilchen beobachtet werden. Seitenbeleuchtung gestattet, die Bahnen und Geschwindigkeiten, die diese Teilchen bei molekularen Zusammenstößen mit den sich zum Tröpfchen hin oder vom Tröpfchen weg bewegenden Wasserdampfmolekülen erhalten, zu verfolgen.Der Wasserdampftransport besteht in einer steten, leicht meßbaren Partikelbewegung, welche sich der üblichen Browschen Bewegung überlagert. Die Beobachtung eines verdunstenden Tröpfchens zeigt eine Art Schutzmantel, den dust-free space, wie er von anderen thermischen Erscheinungen bekannt ist. Von einem kondensierenden Tröpfchen hingegen werden die submikroskopischen Partikel infolge molekularer Zusammenstöße eingefangen. Dieser Prozeß macht einige Vorgänge der Wolken-Mikrophysik verständlich. Daraus ableitbare Folgerungen können bei Operationen zur künstlichen Regenerzeugung oder zur Reinigung staubhaltiger Luft verwertet werden.

     

Das luftelektrische Erscheinungsbild des Südföhns in den Nordalpen nach synoptisch-klimatologischen Untersuchungen im Wettersteingebirge 1955 bis 1959

Zusammenfassung Die Arbeit bringt alle Erfahrungen über Föhn in luftelektrischer Hinsicht, die im Laufe von fünf Jahren durch Registrierungen, Messungen und Beobachtungen vor allem im Raum des Wettersteingebirges bei Garmisch-Partenkirchen gewonnen wurden. Es stand hierfür ein Netz von sieben ständig betriebenen Stationen zur Verfügung, zwei weitere Stationen wurden 1958 während einer zweimonatigen Exkursion auf dem Zugspitzplatt (2600 m NN) unterhalten. Diese neun Stationen lagen in einigermaßen gleichmäßiger Höhenstaffelung zwischen 675 und 2963 m NN. Ihre Basisentfernungen waren relativ gering. Alle neun Stationen registrierten den luftelektrischen Potentialgradienten, vier der sieben ständigen sowie eine der beiden vorübergehenden Stationen registrierten zusätzlich den luftelektrischen Leitungsstrom. Als weitere Elemente des Komplexes Luftelektrizität und Aerosol wurden registriert bzw. gemessen: positive und negative Kleinionen, positive und negative Luftleitfähigkeit, natürliche und künstliche Radioaktivität der Luft, Kondensationskerne (Aitkenkerne), Luftverunreinigung, Spitzenstrom und Atmospherics. Ein tragendes Grundprinzip der Arbeit ist die synoptische Verwertung der Daten des relativ dichten und auch in die Vertikale reichenden Stationsnetzes, mit dessen Hilfe ein dreidimensionaler Ausschnitt der Atmosphäre überschaubar wird. Die Einheitlichkeit der verwendeten Methoden sowohl in der räumlichen als auch in der über Jahre gehenden zeitlichen Erstreckung trägt zur Festigung der Ergebnisse und Schlüsse bei.Aus dem Beobachtungsmaterial wird abgeleitet, daß Föhnlagen sich nicht dadurch auszeichnen, daß sich bestimmte luftelektrische Einzelgrößen dabei besonders oder außergewöhnlich verhalten würden. Typisch für den Föhn ist vielmehr ein ganz bestimmter Akkord der luftelektrischen (und meteorologischen) Elemente, wobei sich innerhalb des Stationsnetzes wiederum typische Variationen bemerkbar machen.Luftelektrisch gesehen, konnten zwei Föhntypen unterschieden werden: Bei Typ I sind die Kurven des Potentialgradienten und des Leitungsstromes sehr glatt, der Potentialgradient ist anhaltend erniedrigt, die Werte des Leitungsstromes und der Kleinionendichte sind erhöht. Kennzeichnend für Föhntyp II ist ein extrem unruhiger Verlauf der Potentialgradient- und Leitungsstromkurven bei stark erhöhten Werten an den Talstationen; er ist immer mit dem Vorkommen von Schneefegen an den Gebirgskämmen mehr oder weniger weit südlich der Registrierstationen gekoppelt. Häufig besteht bei Föhntyp II eine Bodeninversion.Für beide Föhntypen werden repräsentative Einzelbeispiele gebracht. Außerdem wurde das gesamte Beobachtungsmaterial der Jahre 1955 bis 1958 statistisch verarbeitet, um für die sieben Stationen, d. i. im Schnitt durch die Atmosphäre bis rund 3000 m NN, das luftelektrische und meteorologische Bild eines mittleren Föhntages für beide Typen abzuleiten. Die bei Föhn gesammelten Ergebnisse sind übrigens nicht nur zur Erweiterung unserer Vorstellungen über den Föhn an sich von Bedeutung, sondern geben auch Hinweise zu anderen geophysikalischen Problemen, so etwa auf dem Gebiet der Wolkenphysik (z. B. durch die Erfahrungen hinsichtlich der Ladungstrennung beim Zusammenprall und Zerbrechen von Eiskristallen), zur Frage der atmosphärischen elektrischen und elektromagnetischen Wellenvorgänge (durch Registrierungen von Stationen, die sich gerade in der Grenzschicht zwischen Föhn und positiv geladener, schwingender Inversionsoberseite befinden) sowie zur Frage des Ionisationsgleichgewichtes und der Beziehungen zwischen Kleinionen- und Kondensationskerndichte, denn in der Föhnströmung sind ja die Kondensationskerndichten besonders niedrig und außerdem ist—in den Nordalpen—die natürliche Luftradioaktivität während des Föhns erhöht.Bioklimatische Gesichtspunkte werden lediglich angedeutet.

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Summary In this paper the author summarizes data, results of evaluations, and experiences in the field of atmospheric electricity, as far as connected with foehn situations. The observations were mainly made in the region of Garmisch-Partenkirchen (Wetterstein Mountains, Northern Alps) and cover a period of five years. Seven recording stations with heights between 675 and 2963 m above sea-level were operated permanently, two further stations were operated on the Zugspitzplatt (2600 m) during two months in 1958. All the nine stations have relatively small distances from each other. At each of the nine stations the atmospheric electrical potential gradient was recorded, at four of the permanent stations and at one of the temporary stations the air-earth current was recorded, too. Further there were recorded or measured positive and negative small ions, positive and negative conductivity, natural and artificial radioactivity of the air, condensation nuclei, air pollution, point discharge current, and sferics. A characteristic of this investigation is that a dense network of stations extending also in the vertical direction yields a synopsis of a small three-dimensional portion of the atmosphere, and that uniformly without interruptions through years.It is pointed out that a foehn situation is not distinguished by a special or extraordinary behaviour of single atmospheric electrical elements, but by a typical accord of the atmospheric electrical and meteorological elements, with typical spatial variations of them within the network.From the point of view of atmospheric electricity two main types of foehn were found: Type I shows lowered and smooth potential gradient curves at all stations, further increased and smooth curves of conduction current, increased concentrations of small ions, etc. Foehn of Type II, amongst other characteristics, shows increased and extremely agitated curves of potential gradient and conduction current at the valley stations. Type II is observed when there is drifting snow at the mountain ridges south of the recording stations and mainly in cases where the foehn current does not reach the bottom of the valley.Both types are illustrated here by examples. Beyond this, the data obtained at the seven permanent stations during four years were reduced to average foehn days of both types. The observations made during foehn, however, have interest not only for our knowledge of this weather situation itself but give results which are also important for studies on cloud physics (experience on charge separations caused by breaking and impact in drifting snow), on atmospheric electric and electromagnetic waves (records of stations just being in the boundary layer between foehn current and positively charged upper surface of an inversion), for the investigation of the ionization equilibrium and of the relations between the concentrations of small ions and condensation nuclei (there are special conditions because of the low concentrations of condensation nuclei in the foehn current and because of the increased natural radioactivity of air during foehn in our region), etc.Bioclimatological points of view are mentioned, only.

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Résumé La présente étude groupe les résultats obtenus depuis cinq ans au sujet de l'aspect électrique du foehn grâce à des mesures faites dans la région du Wetterstein près de Garmisch-Partenkirchen où se trouvait un réseau de 7 stations fixes ainsi que 2 stations installées pendant une excursion de deux mois au Zugspitzplatt (2600 m.). Ces 9 postes étaient répartis entre 675 et 2693 m. et se trouvaient peu éloignés les uns des autres; tous enregistraient le gradient de potentiel, 5 le courant de conductibilité en sus. En outre on enregistrait ou mesurait: les petits ions positifs et négatifs, la conductibilité positive et négative, la radioactivité naturelle et artificielle de l'air, les noyaux de condensation, la pollution et les parasites. Le principe de base est l'utilisation des données du point de vue synoptique. L'uniformité des méthodes et leur application à longue échéance donne du poids aux résultats.On constate que les situations de foehn ne se distinguent pas par des valeurs extraordinaires des différentes grandeurs de l'électricité de l'air. Les éléments électriques et météorologiques présentent entre eux, par foehn, un accord caractéristique, tandis qu'à l'intérieur du réseau il y a des variations typiques. On peut distinguer deux types de foehn. Type I avec courbe lisse du gradient de potentiel et du courant de conductibilité; le gradient de potentiel est anormalement faible, le courant de conductibilité est accru ainsi que la densité des petits ions. Type II avec marche très agitée du gradient de potentiel et du courant (valeurs accrues aux stations basses); le foehn de type II est toujours accompagné de chasse-neige sur les crêtes au Sud; il y a souvent inversion au sol.Exemples des deux types de foehn. En outre tout le matériel d'observation des années 1955 à 1958 a été traité de façon à obtenir une image de l'état moyen de l'atmosphère jusqu'à 3000 m. pour les deux types. Les résultats trouvent également leur application à d'autres problèmes tels que la rupture de charge par heurts et bris de cristaux, les phénomènes concernant les ondes électromagnétiques, l'équilibre d'ionisation, la relation entre les petits ions et la densité des noyaux de condensation. Les points de vue biologiques ne sont qu'esquissés.

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Mit 23 Textabbildungen

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The research reported in this document has been sponsored in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, United States Air Force, under Contract AF 61 (514)-732-C, AF 61 (514)-949 and AF 61 (052)-55, through the European Office, ARDC.Die Auswertungen der Schönwetter-Registrierungen wurden durch Sachbeihilfen seitens der Deutschen Forschungsgemeinschaft möglich gemacht.Die Luftradioaktivitätsmessungen wurden aus Zuschüssen des Bundesministeriums für Atomkernenergie und Wasserwirtschaft an das Institut für Gesteinskunde der Universität München bestritten.