Stand und Entwicklungsmöglichkeiten der absoluten Schweremessungen

Summary The chief object treated here relates to the proposals of the author, to modify the wellknown thread-pendulum apparatus (FP), constructed byBessel 1826 at Königsberg, aiming at the introduction of modern physical methods and materials. This method seems to be the single one comparable in exactitude with reversion pendulum (RP). Further more the free fall method (FF) has been shortly discussed with regard to the expectable mean errors, for purpose of comparison with the two others. The FF-method seems not to be able to control the RP-measurements.

---

Résumé L'objet principal de l'article se rapporte à des propositions de l'auteur ayant le but de modifier le bienconnu appareil à fil (FP), construit parBessel en 1826 à Königsberg. Les propositions tendent à l'introduction de méthodes et de matériaux physiques modernes. La méthode est probablement la seule comparable en exactitude aux pendules de reversion (RP). En outre la méthode de la chute libre (FF) a été discutée relativement aux erreurs moyennes expectables, au but de la comparaison avec les deux autres. La méthode FF est trouvée incapable à contrôler les mesures RP.

     

Die Abweichungen der Oberflächentemperatur des Ozeans bei den nordatlantischen Wetterschiffen 1951–1953

Zusammenfassung Die Abweichungen der Meerestemperatur vom Normalwert bei den zehn nordatlantischen Wetterschiffen während der 38 Monate November 1950 bis Dezember 1953 werden dazu benutzt, die angenäherte thermische Anomalie der Oberfläche des Gesamtozeans in diesem Zeitraum festzustellen. Sie beträgt im Mittel der drei Jahre 1951–1953 etwa +0,6°. Das Verhältnis von positiven zu negativen Abweichungen war im Durchschnitt von 380 Fällen (10 Wetterschiffe 38 Monate) etwas größer als 31. Die positive thermische Anomalie des Nordatlantischen Ozeans hatte in dem betrachteten Zeitraum ihr Hauptmaximum im Winter, ein Nebenmaximum im Sommer.Das winterliche Maximum zeigte sich in auffälliger Weise auch in den Anomalien der Lufttemperatur an der Ostküste Nordamerikas. Es läßt sich weitgehend erklären durch die Besonderheit der mittleren atmosphärischen Zirkulation in den Jahren 1951 bis 1953: Das Abströmen von Kaltluft über die amerikanische Ostküste auf den Ozean war erheblich unternormal.Die Lufttemperatur über dem Nordatlantischen Ozean selbst zeigt im ganzen ähnliche Änderungstendenzen wie die Oberflächentemperatur des Meeres, wobei die Änderungen der Lufttemperatur als das Primäre erscheinen. Die Anomalien der Lufttemperatur an der Westküste Europas (übergreifende Vierteljahrmittel) schwangen im Zeitraum 1951–53 oft entgegengesetzt zu denen an der Ostküste Nordamerikas und wurden von der Wassertemperaturanomalie des Gesamtozeans in überraschend geringem Maße beeinflußt. Die mittleren jährlichen Abweichungen der Lufttemperatur amerikanische plus europäische Küste stimmten aber in den Jahren 1951 bis 1953 mit den mittleren Abweichungen der Wassertemperatur des Nordatlantischen Ozeans recht genau überein (Durchschnitt +0,60:+0,59°).Die Bedeutung der Überwärmung des Ozeans wäre besser abzuschätzen bei Kenntnis der Tiefenerstreckung der positiven thermischen Anomalie. Nach Tiefenmessungen der japanischen Wetterschiffe Tango und Extra dürfte eine Reichweite der längeren unperiodischen Änderungen von der Oberfläche bis 200 m Tiefe nicht unwahrscheinlich sein. Unter der Annahme, daß zur Zeit der Nordatlantische Ozean von 0 bis 200 m Tiefe 0,5° wärmer ist als normal, bestände pro cm² eine Zusatzspeicherung von 10000 gcal: ein Wert, dessen Größe sich an Hand der ozeanischen Strahlungsbilanz erläutern läßt.Zum Schluß werden die Jahresanomalien der Oberflächentemperatur für die einzelnen zehn Wetterschiffe mitgeteilt, nachdem an einem Beispiel gezeigt wurde, wie die Umstellungen der atmosphärischen Zirkulation auf die Entwicklung der Anomalien einwirken.

---

Departures from the normal values of sea surface temperatures in the vicinity of the North Atlantic weather ships

Summary The departures from the normal values of sea temperature in the vicinity of the ten North Atlantic weather ships during the 38 months from November, 1950 to December, 1953 are used as a means of determining the approximate thermic anomaly of the whole ocean surface during this period. The mean value of this anomaly for the three years from 1951 to 1953 is about +0,6°. The average ratio of positive to negative departures is found to be somewhat greater than 3 1. The positive thermal anomaly of the North Atlantic ocean during the period in question reached its main maximum in winter and a maximum of secondary importance in summer.The winter maximum likewise appears in a striking manner in the anomalies of air temperatures on the east coast of North America. It may be chiefly explained by the peculiarity of the mean atmospheric circulation throughout the years from 1951 to 1953 when the flow of cold air across the east coast of America towards the ocean was considerably below normal.On the whole, the air temperature over the North Atlantic ocean tends to vary similarly to the temperature of the ocean surface, the variations of the air temperatures apparently being the primary phenomenon. The anomalies of the air temperature on the west coast of Europe (overlapping three months' means) during the period from 1951 to 1953 often show variations contrasting to those on the east coast of North America; they are to a surprisingly small degree influenced by the anomalies of the water temperature of the whole ocean area. Throughout the years 1951–1953, the mean annual departures of the sums of air temperature American plus European coast were, however, in good conformity with the mean departures of water temperatures in the North Atlantic ocean (annual mean values: +0,60:+0,59°).The influence of the superheating of the ocean might be more accurately estimated if the depth range of the positive thermal anomaly were known. From measurements made by the Japanese weather ships Tango and Extra it would not appear improbable that the long aperiodic variations may reach as far down as 200 m below the surface. Supposing that at present in the surface layer between 0 and 200 m the water temperature of the North Atlantic Ocean may be 0,5° above normal, this would mean an additional storage of heat of 10000 gcal per cm², a value which may be explained by the oceanic radiation balance.Finally, after having shown by an example how the variations in the atmospheric circulation reflect on the anomalies of water temperature, the annual anomalies of surface temperature in the neighbourhood of the ten weather ships are given.

---

Écarts à la normale de la température superficielle de l'Atlantique près de l'emplacement des frégates météorologiques de l'Atlantique Nord

Résumé On utilise les écarts à la normale de la température de la mer près de l'emplacement des dix frégates météorologiques pendant les 38 mois du novembre 1950 au décembre 1953 pour en dériver les anomalies thermiques approximatives de la surface de l'océan entier pendant cette période. La valeur moyenne de cette anomalie s'élève à + 0,6° pour les trois ans susmentionnés. On trouve que la proportion moyenne des écarts positifs aux écarts negatifs est un peu plus forte que 3 1. Pendant la période en question, l'anomalie thermique positive de l'Atlantique Nord atteignait son principal maximum en hiver et un maximum secondaire en été.Le maximum hivernal se montre également d'une manière frappante dans les anomalies des températures de l'air sur la côte d'est de l'Amérique du Nord. La particularité de la circulation atmosphérique moyenne pendant la période de 1951 à 1953 nous en donne une explication assez suffisante, car le courant vers l'océan d'air froid à travers la côte d'est de l'Amerique était sensiblement inférieur à sa valeur normale.A tout prendre, la température de l'air sur l'Atlantique Nord et la température de la surface montrent des tendances analogues, et on peut supposer que la variation de température de l'air en est probablement le phénomène primaire. Pendant l'époque de 1951 à 1953, les anomalies de la température de l'air sur la côte d'ouest de l'Europe (moyennes de trois mois superposés) variaient souvent en raison inverse de celles observées sur la côte d'est de l'Amérique du Nord; elles ne subissaient qu'une influence bien faible de l'anomalie de la température de l'Océan entier. Les écarts moyens mensuels de la température de l'air côte américaine plus côte européenne s'accordèrent, cependant, très exactement pendant la période de 1951 à 1953 avec les écarts moyens de la température de l'eau de l'océan Atlantique (moyenne: +0,60: + 0,59°).L'influence du surchauffage de l'océan pourrait être estimée plus exactement si l'on mieux connaissait l'étendue en profondeur des anomalies thermiques positives. D'après des mesures des températures de profondeur recueillies par les frégates météorologiques japonaises Tango et Extra il ne semble pas être improbable que les longues variations apériodiques s'étendent de la surface jusqu'à 200 m de profondeur. Supposant qu'à présent la température entre 0 et 200 m dans l'Atlantique Nord soit supérieur à sa valeur normale de 0,5°, il y aurait une accumulation supplémentaire de chaleur de 10 000 goal par cm², valeur qui se laisse expliquer à l'aide du bilan de rayonnement océanique.Après avoir fourni un exemple montrant de quelle manière les variations de la circulation atmosphérique agissent sur le développement des anomalies de la température de la mer l'auteur présente un tableau des anomalies annuelles de la température superficielle pour chacune des dix frégates météorologiques.

---

---

Für die Aufbereitung, Tabellierung und rechnerische Auswertung des Grundmaterials dieser Studie sei den Herren J. Greiter, P. Otto und G. Schindler vom Seewetteramt, Hamburg, besonders gedankt.     

Reduction of geomagnetic measurements at sea in the vicinity of the geomagnetic equator

Summary On the dayside of the Earth, a huge current system, the so-called equatorial electrojet, flows along the magnetic dip equator in the ionosphere, mainly in easterly direction. At the surface of the Earth it generates strong variations of the geomagnetic field which severely impair marine geomagnetic measurements. Independent of its changing intensity, the position of the current system is remarkably constant.For marine geomagnetic measurements in the South China Sea and the Sulu Sea the latitude dependence of the variations was determined from the data themselves, using an appropriate functional relation. By a digital filter it was taken into consideration that the slowly changing parts are less latitude-dependent. Thus, with one recording station, it was possible to reduce the variations to only 15% of their original size for distances up to 500 km.Using the comprehensive data set of two research cruises into the Dangerous Grounds area of the South China Sea, it is shown which statements on the structure of the crust are possible with the corrected data.

---

Die Reduktion erdmagnetischer Messungen auf See in der Nähe des magnetischen Äquators

Zusammenfassung Entlang des magnetischen Inklinations-Äquators fließt auf der Tagseite der Erde in der Ionosphäre ein riesiges Stromsystem, der sogenannte Äquatoriale Elektroje. Es erzeugt an der Erdoberfläche starke zeitliche Veränderungen des erdmagnetischen Feldes, die seemagnetische Vermessungen erheblich beeinträchtigen. Die Lage des Stromsystems ist auch bei wechselnden Stromstärken bemerkenswert konstant. Für seemagnetische Messungen im Südchinesischen Meer wurde die Breitenabhängigkeit der Variationen unter Benutzung eines geeigneten Funktionsansatzes aus den Daten selbst bestimmt. Durch eine Filterung wurde berücksichtigt, daß langsam veränderliche Anteile weniger stark breitenabhängig sind. Dadurch gelang es, die Variationen unter Benutzung einer einzigen Registrierstation in Entfernungen bis 500 km auf nur 15% zu reduzieren.An Hand des umfangreichen Meßdatensatzes zweier Forschungsfahrten in das Gebiet der Dangerous Grounds im Südchinesischen Meer wird gezeigt, welche geowissenschaftlichen Aussagen über den Aufbau der Erdkruste nach der Verbesserung möglich werden.

---

Réduction des mesures de magnétisme à la mer effectuées au voisinage de l'équateur géomagnétique

Résumé Du côté jour de la terre, un flux plasmatique puissant appelé électrojet équatorial s'écoule le long de l'équateur magnétique (champ total et composante horizontale identiques) dans l'ionosphère, principalement en direction de l'Est. Ce flux engendre à la surface du globe de fortes variations du champ géomagnétique, qui ont pour effet de perturber sévèrement les mesures de magnétisme à la mer. La position de ce courant est d'une constance remarquable, et indépendante de ses variations d'intensité.Pour les mesures de magnétisme effectuées dans les mers de Chine Sud et de Sulu, les variations en fonction de la latitude ont été déterminées à partir des données elles-mêmes, au moyen de relations fonctionelles appropriées. L'emploi d'un filtre digital a permis de tenir compte du fait que les éléments variables lentement sont moins dépendants de la latitude. C'est ainsi qu'avec une station d'enregistrement, il a été possible de réduire les variations à 15% seulement de leur valeur originale jusqu'à des distances de 500 km.En s'appuyant sur la collection très complète de données recueillies au cours de deux campagnes de recherche effectuées dans la zone des Hauts-fonds dangereux, au Sud de la mer de Chine, on montre les hypothèses qu'il est possible de formuler quant à la structure de la croûte, à partir des données corrigées.

     

Wasserstandserhöhungen in der Deutschen Bucht infolge von Schwingungen und Schwallerscheinungen und deren Bedeutung bei der Sturmflut vom 16./17. Februar 1962

Zusammenfassung Nach den Erfahrungen im Windstau- und Sturmflutwarndienst des Deutschen Hydrographischen Instituts müssen bei Wasserstands- oder Sturmflutvorausberechnungen, außer einer statistisch ermittelten Beziehung Windfeld-Windstau, der statische Luftdruck, die Böigkeit des Windes sowie die Inhomogenität des Windfeldes berücksichtigt werden. Der noch verbleibende Reststau wird untersucht, soweit er dem Betrage nach größer als 30 cm ist.Es lassen sich nachweisen: 1. Fortschreitende Wellen, die mit Luftdruckschwankungen in Resonanz stehen, 2. Querschwingungen der Nordsee, 3. Schwallerscheinungen in der Deutschen Bucht, die mit den an der englischen Küste bekannten external surges in Beziehung gesetzt werden. Es wird dargestellt, wie diese wellenförmigen Wasserstandserhöhungen bei der Vorhersage berücksichtigt werden können. Zum Schluß wird eine Aufgliederung der bei der Sturmflut vom 16./17. Februar 1962 gemessenen Wasserstandserhöhungen auf die oben dargelegte Weise gegeben.

---

Elevations of water level in the German Bight due to oscillations and surges and their importance to the storm surge of 16/17th February 1962

Summary According to the experiences made by the Storm Surge Warning Service of Deutsches Hydrographisches Institut in predicting water level and storm surges, it is necessary to consider not only the relation wind field — wind effect, calculated by statistical means, but also the squally character of the wind, the static atmospheric pressure, and the inhomogeneity of the wind field. The still remaining residual wind effect is analysed, as far as its value exceeds 30 cm.The following phenomena have been verified: 1. Progressive waves caused by atmospheric pressure variations (resonance case), 2. Transverse oscillations of the North Sea, 3. Surges in the German Bight that may be related to the external surges, a well known phenomenon on the British coasts. It is discussed how these wave-shaped elevations of the water level can be considered in predicting storm surges. Finally, the different elevations of the water level, measured during the storm surge of 16th to 17th February, 1962, are analysed with the aid of the afore mentioned method.

---

Elévations du niveau de la mer dues aux oscillations et aux ondes de tempêtes et leur importance à l'inondation du 16^e et du 17^e février 1962 dans la Deutsche Bucht

Résumé Suivant les expériences que le Service d'Avertissement des Marées de Tempêtes au Deutsches Hydrographisches Institut a faites à l'occasion de la prévision des ondes de tempêtes, il s'est montré nécessaire de tenir compte non seulement de la relation entre le champ du vent et l'effet du vent calculée à l'aide des moyens statistiques mais qu' il faut aussi bien considérer le vent à rafales, la pression atmosphérique statique et l'inhomogénéité du champ du vent. L'effet résiduel du vent qui pourtant reste, est analysé en tant que sa valeur s'élève à plus de 30 centimètres.Les phénomènes suivants ont été vérifiés: 1⁰ «Ondes progressives» causées par des variations de la pression atmosphérique (cas de résonance), 2⁰ «Oscillations transversales» de la mer du Nord, 3⁰ «Houles» dans la Deutsche Bucht qui peuvent être associées aux houles externes (external surges), phénomènes bien connus sur les côtes britanniques. On discute de quelle manière on pourrait tenir compte de ces élévations ondulatoires du niveau de la mer dans la prévision des ondes de tempêtes. Enfin, les élévations diverses du niveau de la mer, mesurées à l'occasion de l'inondation du 16^e et du 17^e février 1962, sont analysées à l'aide de la méthode décrite ci-dessus.

---

---

Ein Vortrag wurde am 11. Oktober 1962 auf der Meteorologentagung in Hamburg gehalten.     

Über die komplexe Natur des Seeganges

Zusammenfassung Unter der Annahme, daß der Seegang nacheinander drei Hauptentwicklungsstufen durchläuft, bis er voll ausgereift ist, lassen sich Beziehungen zwischen den charakteristischen Wellengrößen, der Windgeschwindigkeit, der Wellenlaufstrecke und der Zeitdauer der Windeinwirkung ableiten. Diese Beziehungen sind in graphischer Form für die praktische Seegangsvorhersage dargestellt. Sie gestatten u. a. die Vorausbestimmung der mittleren Periode, d. h. des Mittelwertes der Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen an einem festen Ort, der häufigsten Periode, der Breite des Periodenspektrums sowie der mittleren und maximalen Wellenhöhe.

---

On the complexity of wind waves — 2^nd part: The growth of waves under the wind's influence

Summary Proceeding from the supposition that wind generated waves have to pass through three principal stages before they will be fully developed, one may establish relations between wind velocity, fetch, duration of wind action, and the characteristic wave dimensions. Graphical representations of these relations are given for the practice of wave forecasting. Among others, they allow to predict the mean period, i. e. the mean value of the time intervals between the passage of successive wave crests at a given point, the most frequent period and the width of the spectrum of periods as well as the mean and maximum wave heights.

---

La nature complexe des vagues de vent- 2^ième partie: Accroissement des vagues sous l'effect du vent

Résumé En supposant que les vagues de vent doivent parcourir trois phases principales pour atteindre les maxima de leurs dimensions et de leur force on peut établir des relations entre la vitesse du vent, le fetsch, la durée de l'action du vent et les dimensions caractéristiques des vagues. Pour les besoins de la prévision pratique des vagues de vent on a établi des représentations graphiques de ces relations qui permettent entre autres de prévoir la période moyenne, c'est à dire de prévoir la moyenne des intervalles de temps entre le passage par un point donné des crêtes des vagues consécutives, la période la plus fréquence, la largeur du spectre de la période et les moyennes et maxima des hauteurs des vagues.

---

---

Aus den Arbeiten des Department of Meteorology and Oceanography an der New York University für das Office of Naval Research, Washington, D. C., unter Contract No. Nonr — 285(05).     

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.

---

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.

---

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.

---

---

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

Das Kuriosum eines scheinbaren “Tidewindes” im Revier Außenelbe

Zusammenfassung Bei einer Auswertung der Windmessungen deutscher Feuerschiffe für die Sturmflut-Periode Mitte Februar 1962 fiel es auf, daß die Differenzen der Windgeschwindigkeit zwischen den Feuerschiffen Elbe 1 und Elbe 2 offenbar einem bestimmten Rhythmus unterlagen. Da der Abstand der meisten Maxima der Winddifferenz (Elbe 1 minus Elbe 2) etwa 12 Std. betrug, tauchte die Vermutung auf, daß dieser Rhythmus gezeitenbedingt war. Die Mittelbildung über 13 nach den Gezeiten geordnete Fälle ergab denn auch den Tidewind in ausgeprägter Form, wobei das relative Windmaximum von Elbe 1 bei Mitte Ebbstromzeit lag^** und der mittlere Schwankungsbetrag (Maximum — Minimum) 3.6 kn betrug. Eine auf die Gezeiten bezogenen Auswertung von Fällen quasikonstanter Windrichtung ergab noch größere Schwankungsbeträge und vor allem eine gegenläufige Schwingung des Tidewindes bei westlichen und östlichen Winden. Da dies Verhalten des Windes — nach Vorzeichen und Betrag — recht genau den differentiellen Schwankungen des Gezeitenstromes bei Elbe 1 und Elbe 2 entsprach, so hätte man an einen Mitführungseffekt des strömenden Wassers auf die Luft denken können, wäre nicht die ungeschwächte Übertragung von Bewegungsgröße bis in Anemometerhöhe von 18 m allzu unwahrscheinlich gewesen. Tatsächlich erlischt, wie E. R. Reiter [1955] zeigen konnte, der Mitführungseffekt bei einem Flusse ähnlicher Geschwindigkeit wie die Außenelbe in etwa 3 m Höhe über Wasser.Des Rätsels Lösung liegt in der kombinierten Wirkung des Gezeitenstroms und des Windes auf die Lage (Kielrichtung) der vor Anker schwojenden Feuerschiffe. Damit verändert sich im Verlauf einer Tide — bei konstanter Windrichtung — die Anblasrichtung der Schiffe, und diese Änderungen des Anströmungswinkels ergeben systematische Änderungen der gemessenen. Windgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Strömmungsstörung am Schiffshindernis. Die mit dem Gezeitenstrom schwojenden Feuerschiffe erscheinen so als ein geeignetes Versuchsobjekt zur besseren Feststellung des quantitativen störenden Schiffseinflusses auf den Wind.

---

The strange phenomenon of an apparent tidal wind in the Estuary of the Outer Elbe (Außenelbe)

Summary When the wind measured by the German lightvessels for the storm surge period mid February 1962 was studied, it became obvious that the differences of wind velocities observed on the lightvessels Elbe 1 and Elbe 2 showed a certain rhythm. As most maxima of these wind differences (Elbe 1 minus Elbe 2) followed one another within about 12 hours, it was supposed that this rhythm was connected with the tide. The average of a series of 13 tides showed very remarkably the tidal wind, the maxima of the wind differences being at the centre of the ebbstream interval at Elbe 1 and the mean range of maximum-minimum being 3.6 kn. Cases of wind with quasi-constant directions showed even greater values of deviation when referred to the tide and, above all, deviations in opposite directions at easterly and westerly winds. As this phenomenon, in sign and quantity, very nearly corresponded to the differences of the tidal currents at Elbe 1 and Elbe 2, one could have thought of an effect by which air is carried along by the streaming water, if not, up to the height of the anemometer of 18 m, the unweakened transfer of momentum would have been too unlikely. In fact, as E. R. Reiter [1955] demonstrated, the effect of air being carried along by the streaming water fades out at about 3 m above the water level of a river at similar velocities as the Outer Elbe.The explanation of this phenomenon is the combined effect of the tidal current and the wind on the course of the lightvessels swinging round their anchors. At a constant direction of the wind, during one tide, the angle between wind and course varies and this variation of the angle leads to a systematic variation of the measured wind speed according to the disturbance caused by the ship as an obstacle. Therefore, lightvessels swinging round with the tidal current seem to be a suitable test to study how much the ship herself disturbs the wind.

---

Aspect curieux d'un «vent de marée» apparent dans la zone de l'Elbe extérieure

Résumé A l'occasion d'une étude des vitesses du vent mesurées aux bateaux-feu au cours des ondes de tempête de mi-février 1962, on fit la remarque que les différences de vitesse du vent entre les bateaux-feu «Elbe 1» et «Elbe 2» paraissaient obéir à un certain rythme. Comme l'écart de la plupart des maxima de différence («Elbe 1» moins «Elbe 2») était d'environ 12 heures, il vint d'abord à l'esprit, que ce rythme était subordonné à la marée. La moyenne obtenue dans 13 cas pris dans l'ordre suivant la marée, faisait d'ailleurs apparaître nettement le «vent de marée» pour lequel le maximum relatif de «Elbe 1» correspondait au «milieu de la période de jusant» et la variation moyenne (maximum-minimum) se chiffrait à 3.6 noeuds. Une étude, rapportée à la marée, de cas de direction de vent quasi-constante, fit apparaître des variations encore plus grandes et surtout une oscillation en sens contraire du «vent de marée» par vents d'Ouest-d'Est. Comme ce comportement du vent-selon prévision et grandeur correspondait très exactement aux variations différentielles du courant de marée à «Elbe 1» et «Elbe 2», on aurait pu penser à un effet d'entraînement exercé sur l'air par le courant d'eau, si cet entraînement n'avait gardé la même force jusqu'à la hauteur de 18 m de l'anémomètre, ce qui était invraisemblable. En fait, comme l'a montré E. R. Reiter [1955] l'effet d'entraînement pour un fleuve d'une vitesse analogue à l'Elbe extérieure, cesse de se faire sentir à environ 3 m au-dessus de l'eau.Cette énigme trouve son explication dans l'action combinée du courant de marée et du vent sur la situation (direction de la quille) des bateaux-feu évitant sur leur ancre. C'est ainsi qu'au cours d'une marée-le vent gardant la même direction-le navire reçoit le vent sous des angles variables. Il en résulte des modifications systématiques de la vitesse de vent mesurée qui dépend de l'obstacle que le navire présente au courant d'air. Ainsi les bateaux-feu s'évitant au courant de marée semblent fournir un élément d'expérience approprié pour une meilleure détermination quantitative de l'influence perturbatrice du navire sur le vent.

---

---

Herrn Prof. Dr. H. U. Roll zum 60. Geburtstag gewidmet.     

First magnetic determinations in Afghanistan

Résumé La première partie de l'article contient les résultats des mesures magnétiques, effectuées à Kaboul par Monsieur D.S.A.Adams et par l'auteur indépendamment. À cause du manque des instruments magnétiques de campagne, nous avons exécuté les mesures au moyen des appareils de laboratoire. On a obtenu les valeurs approximatives suivantes pour l'époque 1948.0 à Kaboul: et une variation séculaire de la déclinaison magnétique de—3 par an. Dans la deuxième partie l'auteur discute les mesures magnétiques exécutées dans la Province du Nord de l'Afghanistan et publiées parWeinberg etZimmermann. Les chiffres en question montrent une variation annuelle de la déclinaison magnétique en Turkestan Afghan de +1.0 jusqu'à –0.6, de 4.9 jusqu'à 6.0 pour l'inclinaison, et de –37 jusqu'à –52 pour la composante horizontale. L'auteur suppose que le terrain afghan soit anomral au point de vue magnétique et mentionne que certaines anomalies magnétiques ont été découvertes près d'Achkhabad, au voisinage de la frontière d'Iran, par les géologues Russes.     

Versuch einer statistischen Untersuchung über die Eigenschaften der Windsee bei abnehmendem Wind

Zusammenfassung Visuelle Beobachtungen der Bordwetterwarten auf den Fischereischutzbooten Meerkatze und Poseidon sowie auf dem Fischereiforschungsschiff Anton Dohrn werden statistisch bearbeitet, um Feststellungen über die Art der Seegangsabnahme bei abflauendem Wind zu treffen. In ähnlicher Weise werden Beobachtungen des in der Deutschen Bucht stationierten Feuerschiffes P 8 untersucht. Trotz großer Streuung der Einzelwerte lassen sich vorläufige quantitative Zusammenhänge zwischen Seegangsabnahme und den die Seegangseigenschaften beeinflussenden Faktoren ermitteln.

---

Essay at a statistical investigation of the properties of the wind generated sea at decreasing wind

Summary Visual observations of the meteorological stations on board the fishery protection vessels Meerkatze and Poseidon as well as on board the fishery research vessel Anton Dohrn are statistically elaborated with a view to determine the nature of decreasing sea at decreasing wind. In a similar way, observations from the light vessel P 8 in the German Bight are investigated. Though the variations of the individual values are quite appreciable it is possible to discern the existence of provisional quantitative correlations between the decrease of the sea and those factors influencing the properties of the sea.

---

Essai d'étudier d'une manière statistique les propriétés de la mer du vent en présence d'un vent affaiblissant

Résumé Des observations visuelles faites par les stations météorologiques à bord des navires garde-pêche «Meerkatze» et «Poseidon» ainsi qu'à bord du navire explorateur de pêche «Anton Dohrn» sont étudiées d'une manière statistique pour déterminer la nature de l'apaisement de la mer du vent en présence d'un vent affaiblissant. Les observations du bateau feu «P 8» dans la baie Allemande sont soumises à une étude analogue. Bien que les valeurs individuelles varient considérablement entre elles, on peut constater la présence des corrélations préliminaires quantitatives entre l'apaisement de la mer du vent et les facteurs influant sur les propriétés de la mer du vent.

---

---

Herrn Dr. Richard Becker bin ich für die Erstellung der statistischen Unterlagen zu Dank verpflichtet. Der Deutsche Wetterdienst hat die Untersuchung durch die Bereitstellung von Geldmitteln zur Durchführung der statistischen Arbeiten unterstützt.     

Étude statistique des crochets magnétiques à Tamanrasset

Résumé On compare, en premier lieu, les crochets magnétiques donnés par le Bulletin de l'I.A.G.A. avec les crochets visibler sur les enregistrements de Tamanrasset entre 1949 et 1957. 33% des crochets sont retrouvés, et on étudie leur fréquence. Celle-ci suit le cycle solaire, esdt minimum l'hiver et plus élevéc l'après-midi que le matin. L'obíssance à la loi deMcNish ne semble pas prouvéc. L'amplitude la plus probable est de 7 . — On étudie ensuite des phénomènes ressemblant aux crochets (faux crochets) et caractérisés par une allure bien définie des dérivéesdH/dt etdD/dt. Leur fréquence ne suit pas le cycle solaire, est minimum à l'équinoxe et uniforme dans le cours de la journée. L'amplitude la plus probable est de 7 à 10 , et la durée de développement de l'ordre de 5 minutes. La direction du vecteur perturbation est NNW ou SSE, avec prédominance du SSE, ce qui correspond dans l'ionosphère à un courant WSW-ENE. L'existence des faux crochets peut expliquer certaines confusions dans l'identification des crochets.

---

Summary First of all, we compare the magnetic crochets given by the I.A.G.A.-Bulletin with the crochets we can see on Tamanrasset records between 1949 and 1957. We find out 33% of these crochets and we study their frequency. It follows the solar cycle, it is minimum during winter and greater in the afternoon than in the morning. Obedience toMcNish law does not seem to be proved. The more probable amplitude is 7 . — Then we study phenomena looking like crochets (false crochets) which are caracterised by a well definite feature ofdH/dt anddD/dt. Their frequency does not follow solar cycle, it is minimum et equinox and level during the course of the day. The more probable amplitude is from 7 to 10 , and the development plasts about 5 minutes. The direction of disturbance vector is NNW or SSE, with predominance of SSE, which sould correspond to a WSW-ENE stream in the inosophere. The existence of false crochets may explain some confusions when we identify crochets.

     

Die Beobachtungen auf dem Feuerschiff „S 2”. Ein Beitrag zur Hydrographie des Grenzbereichs zwischen Deutscher Bucht und südwestlicher Nordsee

Zusammenfassung Das hydrographische Beobachtungsmaterial, welches auf dem Feuerschiff S 2 in den Jahren 1948–1953 im Grenzbereich zwischen Deutscher Bucht und südwestlicher Nordsee gewonnen wurde, wird im Zusammenhang dargestellt und diskutiert. Zunächst wird ein Überblick über den jährlichen Gang von Salzgehalt und Temperatur in den einzelnen Tiefenstufen gegeben. Betrachtungen der statistischen Verteilungen dieser Elemente sowie ihrer täglichen und siebentägigen Änderungen schließen sich an. Zuletzt werden der thermohaline Aufbau und seine periodischen Veränderungen sowie seine aperiodischen Störungen untersucht.Es ergibt sich: das Seegebiet um S 2 ist das ganze Jahr über nahezu homohalin, durchgehend homotherm aber nur im Winter. Homothermie kommt zwar gelegentlich auch im Sommer vor, doch ist in der warmen Jahreszeit das Wasser meist thermisch geschichtet. Die Stabilität dieser Schichtung ist aber nicht sehr groß. Fast den ganzen Sommer über geht ein—bald stärkerer, bald schwächerer—Wärmestrom von der Oberfläche in die tieferen Wasserschichten. Sie nehmen—trotz Sprungschichtbildung—an der sommerlichen Erwärmung teil. Die jährlichen Temperatur-schwankungen sind daher im Bodeawasser fast ebenso groß wie im Oberflächenwasser. Auf Grund dieser hydrographischen Eigentümlichkeiten stellt der Bereich um S 2 ein Übergangsgebiet dar zwischen der das ganze Jahr über stets völlig durchmischten südlichen Nordsee und den im Sommer thermisch stabil geschichteten Regionen der mittleren Nordsee, in der die Temperatursprungschicht als Sperrschicht wirkt.

---

The observations on light vessel S 2. A contribution to the hydrography of the area between German Bight and the south-western part of the North Sea

Summary The hydrographic observational material that has been obtained on light vessel S 2 during the period from 1948 to 1953 in the area between German Bight and the south-western part of the North Sea is represented as a whole and discussed. At first, the annual variations of salinity and temperature at the different depths are outlined, then the statistical distribution of the elements as well as their variations from day to day and from week to week are discussed. At last, the thermo-haline structure and its periodic variations as well as its aperiodic disturbances are investigated.The result of these investigations is as follows: The sea around S 2 is almost isohaline throughout the whole year, it is, however, isothermal from the surface to the bottom only in winter. It may occasionally be isothermal even in summer, as a rule, however, there is observed a thermal stratification of the water during the summer months; its stability is, however, not very strong. Almost throughout the whole summer a current of heat, varying in strength, is moving from the surface down to the deeper water layers, which too, take part in the summerly process of heating in spite of the development of discontinuity layers. The annual temperature variations of the bottom water are almost just as great as those of the surface water. Owing to these hydrographic particularities the area around light vessel S 2 may be considered as a transitional area between the southern North Sea which throughout the whole year is always fully mixed up, and the central part of the North Sea with its stable thermal stratification where the thermocline has the effect of a bar (Sperrschicht).

---

Les observations à bord du bateau-feu «S 2». Une contribution à la hydrographie des parazes entre la baie. Allemande et la zone sud-ouest de la mer du Nord

Résumé Le matériel d'observation hydrographique, obtenu à bord du bateau-feu «S 2» dans les parages entre la baie Allemande et la zone sud-ouest de la mer du Nord pendant la période de 1948 à 1953 est représenté dans son ensemble et discuté. D'abord, un aperçu est présenté qui traite les variations annuelles de la salinité et de la température dans les divers étages de profondeur, puis on discute les distributions statistiques de ces éléments ainsi que leurs variations de jour en jour et de semaine en semaine. Enfin, la distribution verticale de la température et de la salinité ainsi que les variations périodiques et les perturbations apériodiques en font l'objet de l'étude.Il en résulte: La zone au voisinage du bateau-feu «S 2» est presque isohaline pendant toute l'année, elle est, cependant, isotherme à partir de la surface jusqu'au fond seulement pendant les mois d'hiver. De temps en temps, il se produit de l'homothermie même pendant les mois d'été, mais le plus souvent les eaux montrent en été des stratifications thermiques. La stabilité de cette stratification n'est pas, cependant, trop forte. Pendant presque tous les mois d'été un courant thermique, variant en puissance, se meut de la surface jusqu'aux couches profondes, qui, malgré la présence des couches de discontinuité, prennent également part à l'échauffement estival des eaux. Les variations annuelles de la température dans les eaux au voisinage du fond sont, done, presque aussi fortes que celles qui se produisent dans les eaux de la surface. A cause de ces particularités hydrographiques les parages au voisinage du bateau-feu «S 2» peuvent être considérés comme zone de transition entre la partie sud la de mer du Nord, qui est complètement mélangée pendant toute l'année, et les zones de la partie centrale de la mer du Nord, qui montrent une stratification thermique stabile pendant les mois d'été. D'ailleurs, dans cette partie de la mer du Nord, la couche thermique de discontinuité agit comme couche de barrage (Sperrschicht).

---

---

Dieser Aufsatz ist ein Teil eines Vortrages, der die für die International Association of Physical Oceanography der XII. General Assembly U.G.G.I., Helsinki 1960, vorgeschen war; der Vortrag wurde nicht gehalten. Eine Zusammenfassung erschien in den Preprints der oben genannten Association unter dem Titel: Hydrographische Elemente sowie Auf-und Abbau der Sprungschicht im Grenzbereich der Deutschen Bucht und südwestlichen Nordsee, dargestellt unter Benutzung der mehrjährigen Beobachtungsreihen des Feuerschiffes S 2.     

Bottom irregularities in the North Sea

Summary A pressure transducer fixed to a sledge was towed over the bottom of the sea. Pressure variations corresponding to bottom displacement variations were recorded along different profiles in the area west of Sylt. From the time series obtained power spectra of bottom irregularities were computed as a function of wavenumberk or wavelength . Total rms bottom displacement in the wavelength band 50 to 500 m ranges from 3 cm to 36 cm depending on the location of the profile. Presumedly this is due to different types of sediment. Therefore the area cannot be considered as uniform or isotropic concerning the spatial and directional distribution of bottom irregularities. The approximation of spectra byE(k)k– yields -values between 0.4 and 2.9.

---

Bodenunebenheiten in der Nordsee

Zusammenfassung Mit Hilfe einer Druckdose, die von einem Schiff aus über den Meeresboden gezogen wurde, konnten auf ausgewählten Profilen westlich von Sylt Bodenunebenheiten registriert werden. Aus den gewonnenen Zeitserien wurden SpektrenE(k) für die Wellenzahlenk bzw. für die Wellenlänge berechnet. Hieraus lassen sich die Amplituden der Bodenunebenheiten im Wellenlängenbereich von 20 bis 500 m bestimmen. Die effektive Bodenwelligkeit im Bereich von 50 bis 500 m liegt je nach Profil zwischen 3 cm und 36 cm. Die Ursache dafür ist möglicherweise in der unterschiedlichen Sedimentzusammensetzung zu suchen. Eine Isotropie des Bodenspektrums im Meßgebiet ist nicht vorhanden. Die Annäherung der Spektren durchE(k)k– ergibt -Werte zwischen 0,4 und 2,9.

---

Irrégularités du fond en Mer du Nord

Résumé Un manomètre enregistreur fixé à un traîneau a été remorqué sur le fond de la mer. Les variations de pression correspondant aux variations du fond ont été enregistrées le long de différents profils dans la zone Ouest de Sylt. A partir de la série de mesures obtenues, on a calculé le spectre de puissance des irrégularités du fond en fonction du nombre d'ondek ou de la longueur d'onde . Globalement, les variations du fond dans la bande de longueurs d'onde de 50 à 500 m varient de 3 à 36 cm en moyenne quadratique selon la situation du profil. On présume que cela est dû aux différents types de sédiments. Aussi, la zone ne peut pas être considérée comme uniforme ou isotrope en ce qui concerne la distribution dans l'espace et en direction des irrégularités du fond. L'approximation de spectres parE(k)k– donne des valeurs de comprises entre 0,4 et 2,9.

     

Über die Erzeugung großräumiger homogener Magnetfelder zum Studium des Verhaltens von Magnetkompassen und Kompensiermitteln auf verschiedenen magnetischen Breiten

Zusammenfassung Zur Herstellung schwacher, homogener Magnetfelder wird die Verwendung quadratförmiger Rahmenspulen vorgeschlagen, die gegenüber gleich großen Kreisringspulen den Vorteil einer größeren Homogenität des Feldes bieten. Es wird die Feldverteilung auf der Achse und in der Ebene einer Quadratspule angegeben. Für die Kombination von zwei Quadratspulen wird die Ermittlung eines optimalen Spulenabstandes gezeigt für die Fälle, daß entweder größte lineare Ausdehnung des homogenen Bereichs auf der Feldachse oder größte flächenhafte Ausdehnung in der Mittelebene des Feldes gefordert wird. Im Helmholtzfall, für den der Abstand der Quadratspulen zum 0,5445fachen der Kantenlänge berechnet wird, erweist sich der räumliche Bereich mit 1 % Feldstärkeabweichung gegen den Feldmittelpunkt um rund 72 % größer als bei einer gleich großen Helmholtzspule der üblichen Form.

---

On the production of uniform magnetic fields of great volume for studying the behaviour of magnetic compasses and adjusting devices in different magnetic latitudes

Summary For the production of weak uniform magnetic fields it is proposed to use square frame coils which in contrast to circular coils of the same size offer the advantage of a greater field homogeneity. The field distribution on the axis and in the plane of a square coil is indicated. For the use of two combined square coils the determination of the optimum coil separation is given for the cases that there should either be required greatest linear extension of the uniform range on the axis or greatest homogeneous area in the median plane of the field. In the Helmholtz case, for which the separation between the square coils is calculated to the 0,5445th part of the edge's lenght the volume with 1 %deviation from the field intensity in the centre is by 72 % larger than that of a usual Helmholtz coil of the same size.

---

Sur la production des champs magnétiques homogènes de grand volume pour l'étude du comportement des compas magnétiques et des dispositifs de réglage par différentes latitudes magnétiques

Résumé Pour pouvoir produire des champs magnétiques faibles et homogènes on propose d'employer des bobines à cadres carrés qui en comparaison avec des bobines annulaires de la même grandeur offrent l'avantage d'une homogénéité supérieure du champ magnétique. La distribution du champ sur l'axe et dans le plan d'une bobine à cadre carré est indiquée. Pour l'emploi de deux bobines combinées à cadres carrés on montre de quelle manière on peut déterminer la distance optimale pour les cas où il est nécessaire de demander de la plus grande extension linéaire de la région homogène sur l'axe du champ ou de la plus grande aire homogène dans le plan central. En cas des bobines Helmholtz dont la distance pour des bobines à cadres carrés a été déterminé à la 0,5445^e partie de la longueur de l'arête, le volume homogène avec une déviation de 1 % de l'intensité en comparaison avec l'intensité du centre du champ dépasse de 72 % le volume d'une bobine Helmholtz de la même grandeur et du type usuel.

     

Höhe der Windsee in einem wandernden rechteckigen Windfeld

Zusammenfassung Die hauptsächlich in der amerikanischen Literatur gegebenen Anweisungen zur Berechnung der Windsee aus dem herrschenden Wind gelten im allgemeinen für nicht-wandernde Windfelder. Hier wird gezeigt, daß bei den für die praktische Seegangsvorhersage häufig bedeutungsvollen wandernden Windfeldern der entstehende Seegang auch abhängig ist von der Breite des Windfeldes, von seiner Verlagerungsgeschwindigkeit und von dem Winkel, den Windrichtung und Zugrichtung des Windfeldes bilden. Die wichtigsten der verschiedenen Situationen, die sich ergeben können, werden behandelt. Dabei werden Hinweise für die Berechnung eines effektiven Fetch und einer effektiven Windwirkungsdauer gegeben, mit denen die von einem wandernden Windfeld erzeugte Windsee annähernd bestimmt werden kann.

---

On the height of the wind sea in a travelling rectangular fetch

Summary Recent papers, chiefly such of American origin, often discuss methods enabling wind generated sea to be derived from the dominating wind. These methods refer, in general, to non-travelling fetches. The present paper deals, however, with the problem of travelling fetches which are often of greater importance to practical sea forecasting. It is shown that in the case of wandering fetches the wind generated sea is also a function of the fetch's width, of its displacement speed and of the angle between the wind's direction and the direction of displacement of the fetch. The most important of the various situations that occur are discussed and instructions are given to compute the effective fetch and the effective duration of the wind's action as these data will allow to approximately determine height and period of a wind sea from a travelling fetch.

---

Sur la hauteur des vagues soulevées par le vent d'un »fetch« rectangulaire en mouvement

Résumé Des publications récentes, surtout telles venant des Etats-Unis, exposent des méthodes permettant de dériver du vent actuel les vagues de vent; ces méthodes se réfèrent, en general, à des »fetches« stationnaires. Le présent travail, cependant, traite le problème des »fetches« en mouvement qui sont souvent d'une importance plus grande à la prévision pratique de la mer du vent. On montre que les vagues du vent, en train de naître, sont aussi fonction de la largeur du »fetch«, de sa vitesse de déplacement et de l'angle formé par la direction du vent et la direction du mouvement du »fetch«. Alors, on discute des nombreuses situations les plus importantes qui peuvent se réaliser, donnant, en même temps, des instructions à évaluer »le fetch effectif« et »la durée effective de l'action du vent«; ces données permettent de dériver approximativement la force et la période des vagues engendrées par le vent d'un »fetch« progressif.

     

Das Spektrum der internen Bewegungsvorgänge der westlichen Ostsee im Periodenbereich von 0,3 bis 60 Minuten

Zusammenfassung Für ein Beobachtungsbeispiel (Stromgeschwindigkeit, Dichte) aus der Kieler Bucht wird eine Deutung ausgeprägter Maxima der zugehörigen Spektren zwischen 0,3 und 60 Minuten durch interne Wellen gegeben. Mit einer beobachteten Periode von zwei Minuten durchgeführte Rechnungen ergeben eine starke Abhängigkeit der Wellenlänge von der mittleren Strömung . Im Falle erhält man bei 23,5 m Wassertiefe eine Wellenlänge von etwa 70 m, im Falle von etwa 85 m. Die berechneten Schwingungen stellen uneigentliche interne Wellen dar (W. Krauß [1966]). Die Interpretation durch eine Grenzflächenwelle führt auf eine Wellenlänge von 86 m, die nur geringfügig von denen der internen Wellen 1. Ordnung in stetig sich ändernder Strömung abweicht.In einer theoretischen Untersuchung werden kleinräumige Anfangsstörungen (z. B. momentane Druckänderungen an der Meeresoberfläche) als mögliche Ursache für die Entstehung kurzperiodischer interner Wellen erkannt. Es zeigt sich, daß kurzzeitig wirksame Anfangsbeschleunigungen in ihrem Einwirkungsbereich stehende, allmählich abklingende interne Wellen erzeugen, während in der Umgebung gleichzeitig fortschreitende Wellen entstehen, deren Amplituden mit wachsender Entfernung vom Erregungsgebiet abnehmen. Die Perioden der Schwingungen haben größere Werte als die zu einer exponentiellen Schichtung gehörige Väisäläperiode und verändern sich in Abhängigkeit von der Größe des Anregungsgebietes wie die zellularer Stabilitätsschwingungen.

---

The powerspectrum of internal motions in the western baltic between the periods 0.3 and 60 minutes. Part 1: Interpretation of the wavelike component of the internal unrest in the sea

Summary The powerspectra of the internal unrest in the sea show marked peaks in the range of periods between 0.3 and 60 minutes. An interpretation of these phenomena is given in terms of internal waves for a specific example obtained from short periodic current and density variations in the Kieler Bucht. The numerical calculations for an observed period of two minutes show an important influence of the vertical distribution of the current on the wavelength. In the case of the wavelength amounts to about 70 m, where as in the case of the length is about 85 m, assuming a depth of the sea of 23.5 m. The computed oscillations represent improper internal waves (W. Krauß [1966]). Interpretation by internal boundary waves yields a wavelength of 86 m, which is slightly different only from those of the first mode of internal waves in the case of continuously varying .By a theoretical investigation it is shown that short periodic internal waves may be caused by local initial perturbations (for instance by sudden variations of pressure at the surface). The solution of the problem describes slowly decreasing standing internal waves, which are generated within the area upon which short-dated initial accelerations have acted. At the same time a train of progressive waves is developed in the environment travelling away from the centre of the excitation. The amplitudes of these waves diminish with increasing distance from the origin. The periods of the computed oscillations yield higher values than the Väisäläperiod belonging to an exponential stratification. The variability in these periods is caused by variations in depth, by variations in stability, and by changes in the horizontal dimensions of the area of initial perturbation. This dependence is similar to that of cellular oscillations of stability.

---

Spectre des oscillations internes de la mer Baltique Ouest pour des périodes comprises entre 0,3 et 60 minutes. 1ère Partie: Interprétation des éléments ondulatoires de mouvement

Résumé Pour un cas d'observation (vitesse de courant, densité) en baie de Kiel, des maximums bien marqués des spectres correspondants entre 0,3 et 60 minutes s'expliquent par des ondes internes. Des calculs effectués avec une période de deux minutes montrent que la longueur d'onde dépend beaucoup du courant moyen, . Pour , par 23,5 m de profondeur, on obtient une longueur d'onde environ 70 m; pour , une longueur d'environ 85 m. Les oscillations calculées représentent des ondes internes qui ne sont pas des ondes propres. L'interprétation par une onde de surface limite conduit à une longueur d'onde de 86 m très peu différente de celles des ondes internes du premier ordre dans un courant constamment variable.Une étude théorique montre que des perturbations initiales peu étendues (par exemple variations momentanées de la pression à la surface de la mer) peuvent être à l'origine d'ondes internes à courte période. Il apparaît que des accélérations initiales, agissant brièvement, font naître dans leur zone d'action des ondes internes stationnaires qui s'amortissent peu à peu, tandis qu'en même temps aux alentours se produisent des ondes progressives dont l'amplitude décroît à mesure qu'elles s'éloignent de la région où elles ont pris naissance. Les périodes des oscillations ont des valeurs plus grandes que celle de la période de Väisälä rapportée à une stratification exponentielle, et elles varient suivant la grandeur de la zone où elles ont pris naissance comme les oscillations de stabilité cellulaire.

     

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.

---

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.

---

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.

---

---

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.     

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.

---

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.

---

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.

     

La funzione dello strato elettricamente conduttivo sottile

Riassunto L'A. esamina l'influenza e.m. della variazione dellospessore di un interstrato conduttivo in un, suolo altamente resistivo, per eccitazione del suolo stesso con c.a. (dipolo orizzontale), a bassa frequenza. Il problema ha la sua particolare importanza pratica nella valutazione del tonnellaggio dei minerali conduttivi, riconosciuti geoelettricamente.I calcoli, laboriosi, per addivenire a soluzioni soddisfacenti, portano a valutazioni analitiche del campo elettrico, tabulabili e diagrammabili. Si deduce, tra l'altro, una nozione di orizzonte elettrico (meno vaga di quella in uso di semplice reperto), quale strato sottile, conduttivo, esteso, di spessore critico, a reazione e.m. massima (nozione implicitamente acquisita, per altra via daH. P. Evans).L'A. dimostra dapprima che l'influenza e.m. dell'interstrato (ovviamente diminuente con la profondità), risente, a seconda la profondità stessa, in modo caratteristico della variazione del suo spessore,diminuendo sostanzialmente con l'aumentare di questo.Mentre per giaciture minerali poco profonde la valutazione del tonnellaggio di minerale si può fare in genere per difetto, per quelle relativamente più profonde tale calcolo riesce in genere più esatto (utilizzando entrambe le componenti del c.e. orizzontale in fase e in quadratura).Dato però che tale influenza e.m. è in funzione più propriamente del fattore di induzione, ci si avvale di questa proprietà per introdurre una nuova prassi (a variazione di frequenza) di rilevamento a pseudorisonanza a massimo effetto geoelettromagnetico.

---

Summary The Author examines the e.m. influence of the thickness change of a conductive interlayer in a soil of high resistivity, for excitation of the soil itself with a.c. (horizontal dipole) of low frequency. The problem has its particular practical importance in the estimation of the conductive minerals tonnage, geoelectrically, acknowledged.The laborious calculations, for obtain satisfactory solutions, lead to analytical estimations of the electric field, that may be expressed in tables and diagrammes. The Author deducts, among other, a notion of electrical horizon as conductive and extensive thin layer of critical thickness (notion already acquired, in other way, byH. P. Evans).First the Author demonstrates that the interlayer e.m. influence (obviously decrising with depth), feels, according to the depth itself, in a caracteristic way of the change of its thickness,decrising substantially with incrising of this. While for little deep mineral layers the estimation of the mineral tonnage can be made generally for defect, for those relatively deeper such a estimate is usually more exact, utilizing both the components of e.c. (horizontal) in phase and in quadrature. Given, therefore, that such e.m. influence is more properly a function of the induction factor, is made use of this property to introduce a new praxis (to frequence variation) of socalled pseudoresonance to maximum geoelectromagnetic effect.

---

Zusammenfassung Der Verf. untersucht den elektromagnetischen Einfluss, den die Aenderung der Mächtigkeit einer in einem Boden von hohem spezifischen Widerstand befindlichen leitenden Zwischenschicht infolge Erregung durch Wechselstrom mit Niederfrequenz (wagerechter Dipol) ausübt. Das Problem ist in parktischer Hinsicht besonders wichtig bei der Schätzung des Tonnengewichtes der leitenden geoelektrisch festgestellten Mineralien.Die für eine zufriedenstellende Lösung mühevollen Berechnungen führen zu analytischen Schätzungen des elektrischen Feldes, die in Form von Tabellen und Diagrammen zusammengestellt werden können. Es lässt sich daraus u.a. die Kenntnis eines elektrischen Horizontes ableiten (die klarer ist als die übliche einer einfachen Feststellung) in Form einer leitenden, ausgedehnten dünnen Schicht von kritischer Mächtigkeit und von höchster elektromagnetischen Wirkung (diese Kenntnis wurde auf anderem Wege vonH. P. Evans indirekt abgeleitet).Zuerst ergibt der Verf. den Nachweis, dass der elektromagnetische Einfluss der Zwischenschicht (der selbstverständlich mit der Tiefe abnimmt), je nach der Tiefe selbst, in kennzeichnender Weise von der Aenderung ihrer Mächtigkeit abhängt und zwar, dass er wesentlich mit ihrer Zunahmeabnimmt. — Während man für die wenig tiefen Minerallagerungen das Tonnengewicht meist ungefähr abschätzen kann, erhält man für verhältnismässig tiefere Lagerungen gewöhnlich eine genauere Berechnung; indem beide, sowohl gleichphasigen als auch um 90 Grad verstellten Komponenten des elektrischen (wagerechten) Feldes berücksichtigt werden. Da aber dieser elektromagnetische Einfluss eigentlich eine Funktion des Induktionsfaktors ist, benutzt man diese Eigenschaft zur Einführung einer neuen Vermessungsweise (mit Frequenzänderung), die sogenannte Pseudoresonanz mit höchster geoelektromagnetischer Wirkung.

---

---

I principali risultati del presente studio vennero comunicati alla Terza Assemblea Generale della Società Italiana di Geofisica e Meteorologia (Genova: 15–17 Aprile 1955).     

Bodenkartierung des Seegebietes Hoofden (südliche Nordsee) mit Hilfe von Grundproben und Echogrammen

Zusammenfassung Auf zwei Fahrten des Forschungsschiffes Gauss im Juni 1951 und im März 1952 wurde eine Untersuchung des Meeresbodens der Hoofden mit Hilfe des van Veenschen. Bodengreifers sowie des Unterwegslotes vorgenommen. Die Ergebnisse (mittlerer Probenabstand 10 km) wurden in einer Karte der Bodenbedeckung verarbeitet. Bei solchem Abstand ist jedoch die Grenzziehung zwischen Sedimentunterschieden möglicherweise ungenau; ferner können Feinheiten verborgen bleiben.Deshalb wurde während der genannten Fahrten eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, aus Echogrammen auf die Bodenbedeckung zu schließen. Diese Methode wird erläutert und mit Beispielen belegt; dabei werden in formaler Analogie zur elektrischen Vierpoltheorie der Reflexionsfaktor und der Durchlässigkeitsfaktor des Meeresbodens für Schallwellen definiert. Die aus dem Echogramm abgeleiteten Sedimentangaben werden in eine Karte der Bodenbedeckung, die von der vorerwähnten getrennt gezeichnet wurde, eingetragen. Beide Karten werden miteinander verglichen und es wird festgestellt, daß eine qualitative Übereinstimmung in den Angaben besteht, wobei das fortlaufende Echogramm eine Lücke bei der Bestimmung der Grenze zwischen zwei Bodenbedeckungsarten schließt.

---

Plotting of a chart of the bottom covering in the Southern Bight of the North Sea (Hoofden) based on bottom samples and echograms

Summary On two cruises untertaken in the Hoofden or Southern Bight of the North Sea with the research ship Gauss in June 1951 and March 1952, investigations into the nature of the sea bottom were made with the aid of the van Veen and the underway bottom samplers. The samples which were collected at an average interval of approximately 10 km (5 or 6 nautical miles) were worked up for plotting a chart of the sea bottom. Samples taken at such great intervals do, however, not always afford sufficient accuracy in fixing the boundaries between different kinds of sediments; moreover, minute features may remain unrevealed.Therefore, with a view to improving the accuracy of chart plotting a method was developed on the two cruises enabling the nature of the uppermost layer of the sea bottom to be deduced from echograms. This method is described and exemplified, the factors of reflection and permeability of the sea bottom to acoustic oscillations being defined by formal analogy with the theory of the four terminal electrical network. The data derived from the echograms were plotted on a separate chart showing the bottom covering and being drawn independently from the aforementioned bottom sample chart (cf. fig. 7 and 8, plate 6). A comparison shows that there exists a qualitative agreement between the data inserted on the two charts and that the continuous echogram fills a gap inasmuch as it enables the boundaries between the various types of bottom material to be fixed more exactly.

---

Établissement d'une carte des sédiments sous-marins de la partie méridionale de la mer du Nord (Hoofden) d'après des échantillons du fond de la mer et des enregistrements ultra-sonores

Résumé Au cours de deux croisières du navire explorateur Gauss dans la région méridionale de la mer du Nord en juin 1951 et en mars 1952 on a examiné le fond de la mer à l'aide de l'échantillonneur van Veen ainsi qu'avec un échantillonneur permettant do recueillir des échantillons sans stopper le navire. Les prélèvements des échantillons furent espacés d'environ 10 kilomètres en moyenne et élaborés pour l'établissement d'une carte de la couche supérieure du fond de la mer. Or, les échantillons prélevés à de tels intervalles ne permettent pas toujours de préciser assez exactement les limites des régions des sédiments divers, ni de révéler des détails minimes.Pour augmenter la précision des cartes on a développé une méthode qui permet de dériver la nature du fond de la mer des enregistrements ultra-sonores. Cette méthode est exposée et illustrée par des examples; les facteurs de réflexion et de perméabilité du fond de la mer aux oscillations acoustiques y sont définis en analogie formale avec la théorie du réseau récurrent. Les données des sédiments dérivées des enregistrements ultra-sonores sont introduites sur une deuxième carte de la couche supérieure du fond de la mer qui fut tracée indépendamment de la carte mentionnée ci-dessus qui se base sur des échantillons du fond de la mer. La comparaison montre que les données sur les deux cartes s'accordent qualitativement et que l'enregistrement ultra-sonore continu a comblé une lacune existant jusqu'ici par rapport à la précision des limites entre les types divers de la matière du fond de la mer.

     

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.

---

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.

---

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.