A meteorological study of Dry-fallout of radioactive debris

Summary A general expression is derived for the intensity of dryfallout based on time variations of beta-activity in surface air, due to worldwide tropospheric distribution of debris from nuclear testings. Model assumptions are outlined for the consideration of large-scale effects of horizontal divergence of air flow, and small-scale effects of eddy diffusion. The parameterization is based on the concept of geostrophic drag coefficients and atmospheric boundary layer theory. The model is completed by a two-parameter representation of tropospheric profiles of beta activity. Case studies of dry-fallout in 1962 and 1963 at three stations of the United States Public Health Service (USPHS) network are discussed. Dry-fallout rates per day are found to be approximately 10% of average wet-fallout rates of the same period. The average residence time of debris in the troposphere is estimated to be about 65 days if dry-fallout would be the only cleansing process.

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Zusammenfassung Für die Intensität von radioaktivem Ausfall wird eine allgemeine Formel abgeleitet. Sie beruht auf der beobachteten zeitlichen Veränderung der bodennahen Konzentration radioaktiver Beta-Teilchen, die als Abfallprodukte der Kernwaffenversuche weltweite Verteilung erfuhren. Das theoretische Modell zur Berechnung von Trockenausfall erfordert gewisse Annahmen zur Berücksichtigung von 1. großräumigen Effekten der horizontalen Divergenz der Luftströmung und 2. kleinräumigen Turbulenzeinflüssen. Diese Effekte werden durch Parameter der horizontalen Luftdruckverteilung berücksichtigt, die auf dem Konzept des geostrophischen Widerstandsbeiwertes und der atmosphärischen Grenzschichttheorie beruhen. Das Modell ist durch zwei weitere Parameter vervollständigt, welche das troposphärische Profil der Beta-Aktivität repräsentieren. Beispiele von Trockenausfall in den Jahren 1962 und 1963 werden für drei Stationen des Beobachtungsnetzes des United States Public Health Service diskutiert. Es ergab sich, daß Trockenausfall pro Tag etwa 10% des Ausfalles durch Niederschlag (pro Regentag) für den gleichen Zeitabschnitt ausmacht. Ferner wird abgeschätzt, daß die Verweilzeit der radioaktiven Teilchen in der Troposphäre im Durchschnitt 65 Tage beträgt, wenn Trockenausfall der alleinige Reinigungsprozeß ist.

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Résumé On développe ici une formule générale permettant le calcul de l'intensité des retombées radio-actives. Cette formule est fondée sur la variation de la concentration au voisinage du sol des particules radio-actives béta, disséminées dans l'atmosphère entière à la suite d'essais d'armes nucléaires. Le modèle théorique permettant de représenter la sédimentation en atmosphère sèche nécessite certaines suppositions afin de tenir compte d'une part des effets à grandes dimensions de la divergence horizontale des courants aériens et d'autre part des effets de la turbulence à petites dimensions. On tient compte de ces effets au moyen de paramètres de la répartition horizontale de la pression, paramètres basés sur le coefficient de la résistance géostrophique et sur la théorie des couches limites atmosphériques. Ce modèle est complété par deux paramètres supplémentaires qui représentent le profil troposphérique de l'activité béta. Comme exemple, on discute les quantités de retombées recueillies à trois stations du «United States Public Health Service» durant les années 1962 et 1963. Le résultat en est que la sédimentation à sec par jour représente environ le 10% des retombées entraînées par les précipitations durant la même période. On estime en outre que les particules se maintiennent en moyenne durant 65 jours dans la troposphère si la sédimentation se fait uniquement sans le concours de précipitations.

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With 2 Figures

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The research reported was supported, in part, by the National Science Foundation, Grant No. GP-444.     

Zur verleichenden Meteorologie der Hochgebirge

Zusammenfassung Das Prinzip der Ausgleichsströmung im Sinne vonA. Wagner (1932) wird kritisch behandelt. Für den Altiplano von Bolivien wird gezeigt, daß die beobachteten tagesperiodischen Winde entweder dem Zirkulationstypus (Berg- und Talwind, Hangwind) angehören oder durch konvektiven Impulsaustausch mit der Höhenströmung während der Tagesstunden bedingt sind. Für die Abhängigkeit der Niederschlageverteilung von den tagesperiodischen Zirkulationen werden Beispiele gegeben. Die Rolle den Westdrift und des subtropical jet für die subtropischen Hochgebirge wird besprochen. Tibet und die südamerikanischen Anden südlich 17°S ragen in die Westdrift hineink, bilden aber im Sommer thermischen Antizyklonen aus.

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Summary The principle of compensation current als formulated byA. Wagner (1932), is critically reviewed. It is shown for the Bolivian high plains that all observed diurnal wind systems are either of the circulation type (mountain and valley winds, slope winds), or the result of convective exchange of momentum between surface and upper air currents during the daytime. Examples of the dependence of precipitation distribution on diurnal circulations are given. The role of westerlies and subtropical jet in subtropical high mountains is discussed. The Tibetan Plateau and the Andes of South America south of 17°S rise up to the level of the westerlies, however during the summer they are producing thermal anticyclones.

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Résumé L'auteur discute la notion de courant de compensation au sens deWagner (1932). Il montre que sur le haut-plateau bolivien les vents périodiques diurnes appartiennent au type des brises de vallées, de montagne ou de versant, ou sont conditionnés par léchange turbulent convectionnel avec le vent supérieur pendant le jour. Des exemples montrent comment la répartition des précipitations dépend des circulations à période diurne. On discute le rôle du courant dominant d'Ouest et du «jet» subtropical dans les hautes chaînes subtropicales. The Tibet et la Cordillière des Andes au Sud du 17^e parallèle pénètrent dans le courant dominat d'Ouest, mais forment en été des anticyclones thermiques.

     

Zur numerischen Methode der Vorhersage von Änderungen der 500 mb-Fläche nach Charney und Eliassen

Zusammenfassung Eine Überprüfung der vonCharney undEliassen abgeleiteten Prognosenformel für Änderungen der 500 mb-Fläche entlang einer bestimmten geographischen Breite ergibt, daß in den untersuchten Fällen (Januar 1949) eine Verwendung im praktischen Wetterdienst noch fraglich ist. Nur bei verhältnismäßig einheitlicher zonaler Windkomponente und bei entsprechend kleinen Störungen scheint eine Vorausberechnung der Drucktendenz der oberen Druckwelle für einen bestimmten Ort mit Hilfe der Formel möglich zu sein.

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Summary A verification of the prognostic formula for predicting the height profile of the 500 mb pressure surface at a fixed latitude derived byCharney andEliassen shows that a practical application is limited at least for the period under consideration (January 1949). Only in case of relatively small perturbations and rather uniform current along the latitude circle the formula seems to be successful in day-to-day forecast procedures.

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Résumé Une vérification portant sur le mois de janvier 1949 de la formule pronostique établie parCharney etEliassen et applicable aux variations de la surface de 500 mb. le long d'un parallèle géographique déterminé montre que son emploi dans la pratique de la prévision du temps est encore douteux. Ce n'est que dans le cas d'une composante zonale du vent à peu près uniforme et lors de petites perturbations correspondantes qu'une prévision calculée de la tendance de pression de l'onde supérieure de pression en un lieu déterminé semble possible.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Über periodische und säkulare Schwankungen der Gewitterhäufigkeit auf der Erde

Zusammenfassung Die statistische Untersuchung mittels des ²-Tests über den Zusammenhang zwischen Gewittertätigkeit und Sonnenaktivität und die Realität desselben führt zu dem Ergebnis, daß nur in 40,9% der betrachteten Stationen mit großer Wahrscheinlichkeit auf einen Zusammenhang geschlossen werden darf. Diese Stationen umfassen vor allem Berg- und Küstenstationen, daher scheint ein Zusammenhang—wenn überhaupt—dann für Wärme- und orographische Gewitter zu bestehen und zwar vor allem in den Tropen und Gebieten nördlich von 55°N. Dabei fallen die Extremwerte der verschiedenen Stationen in ganz verschiedene Jahre innerhalb des Fleckenzyklus, was durchaus kein Argument für einen reellen Zusammenhang der beiden Phänomene ist.Betrachtungen einer 26 tägigen Periode zeigen, daß wohl einige Tage dieser Periode besonders gewitterreich oder gewitterarm sind, doch schwanken die Vorzeichen der Abweichungen vom Mittelwert ziemlich unregelmäßig. Da außerdem eine Ähnlichkeit zwischen den Gängen in den einzelnen Stationen nicht besteht, dürfte die Periode nicht reell sein. Die Betrachtung der säkularen Änderung der Gewitterhäufigkeiten zeigt, daß die Gewittertätigkeit im großen und ganzen zunahm. Die starke Zunahme vor der Jahrhundertwende kann wohl durch genauere Beobachtung erklärt werden. Im letzten Jahrzehnt ist ein Rückgang der Gewittertätigkeit in Europa festzustellen.Aus Vergleichen mit den Resultaten früherer Untersuchungen über dasselbe Thema geht hervor, daß die kurzen Beobachtungsreihen und das Fehlen statistischer Realitätsprüfungsmethoden die betreffenden Autoren zu Schlüssen veranlaßten, die sich bei Verlängerung der Beobachtungsreihen nicht aufrechterhalten ließen. Besonders die behaupteten kurzen Perioden heilten den statistischen Kriterien nicht stand.

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Summary A statistical investigation carried out by the ²-test on the relation between thunderstorm activity and solar activity, and its reality, leads to the result that such a relation can be concluded with high probability in only 40,9 per cent of the considered stations being predominantly mountain and coastal stations. Therefore, a relation—if there is any at all—seems to exist for thermic and orographic thunderstorms, and particularly in the tropics and in the regions north of 55° N. The extreme values of different stations were found in quite different years of the sunspot cycle which is by no means an argument for a real relation of the two phenomena.Considerations of a 26 day period show that some days of the period are either especially rich or poor in thunderstorms, the signs of deviations from the mean value, however, vary rather irregularly. Moreover, as there is no similarity between the records of different stations the period does not seem to be a real one. The study of the secular variation of thunderstorm frequencies shows a general increase of thunderstorm activity. The strong increase at the end of the last century may be explained by better observations, though. During the last decade, a decrease of thunderstorm activity in Europe was found.Comparisons with results of former investigations on the same problem reveal that the short series of observations and the lack of statistical test of reality led authors to conclusions which could not be maintained any more when the series of observations were extended. In particular, the alleged short periods did not hold when tested by statistical criterions.

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Résumé L'étude statistique au moyen du test ² de la relation entre l'activité orageuse et celle des taches solaires montre que le 40,9% seulement des stations considérées fournit une grande probabilité de l'existence d'une telle relation. Il s'agit surtout de stations de montagne et de littoral, de sorte que le relation—si elle existe—concernerait apparemment les orages locaux et de littoral, cela surtout sous les tropiques et dans les régions situées au Nord du 55ème parallèle N. Toutefois les valeurs extrêmes des différentes stations apparaissent dans des années différentes du cycle des taches solaires, ce qui n'est pas un argument en faveur d'une relation réelle entre les deux phénomènes.En ce qui concerne une périodicité de 26 jours, il y a bien certains jours dans cette période plus riches et d'autres plus pauvres en orages, mais les écarts par rapport à la moyenne sont assez irréguliers. Et comme de plus il n'y a pas d'analogie entre les courbes de fréquence des différentes stations, cette période ne semble pas être réelle. Du point de vue de la variation séculaire, l'activité organeuse a augmenté dans l'ensemble. Le fort accroissement de fréquence à la fin du siècle passé peut s'expliquer par des observations meilleures à ce moment là. Pendant la dernière décade, l'activité orageuse en Europe a diminué.Des comparaisons avec des recherches antérieures sur le même sujet montrent que des séries trop courtes d'observations et l'absence de tests statistiques ont parfois conduit les auteurs à des conclusions que la prolongation des séries ne permet pas de maintenir. Les prétendues périodes courtes en particulier sont réduites à néant par les critères statistiques.

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Mit 3 Textabbildungen     

A numerical integration of a two-level quasi-geostrophic model with variable Rossby parameter

Summary Circulation patterns were obtained from a two-level quasi-geostrophic model, in which the Rossby parameter varied with latitude. The initial basic state was characterized by a constant zonal flow at both reference level. The results we re compared with the pattern obtained in a series of experiments with a similar model, in which the Rossby parameter was assumed to be constant. the initial zonal flow in these experiments was assumed in one case to be constant with latitude, in the second casse to have a symmetrical jet centered on the central latitude, and in the thrid case to have its maximum in the southern half of the region. the results of the experiment with a variable Rossby parameter have the closest resemblance to the patterns observed in the real atmospehre. In particular, during the mature stages of the run, the distribution of the zonallyaveraged eddytransport of momentum corresponded quite well to patterns actually observed in the atmosphere.

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Zusammenfassung Aus einem quasi-geostrophischen Modell mit breitenabhängigem rossby-Parameter wurden Zirkulationsformen errechnet. Der Anfangszustand war durc eine konstante zonale Strömung in zwei Niveaus charakteriseirt. Die Resultate wurden mit Zirkulationen verglichen, die in einer Reihe von Experimenten mit einem ähnlichen Modell, in dem aber der Rossby-Parameter konstant angenommen war, erhalten worden waren. In einemk dieser Fälle wurde angenommen, daß die ursprüngliche zonale Strömung breitenunabhängig war, in einem anderen fall wurde angenommen, daß die Strömung in einem symmetrischen Jetstream über eine mittleren Breite konzentriert war, und in einem dritten Fall wurden angenommen, daß die zonale Strömung ihr Maximum in der südlichen Hälfte des Bereiches hatte. Die Resultate des Experiments mit dem veränderlichen Rossby-Parameter haben die meiste Ähnlichkeit mit Zirkulationsformen in der wirklichen Atmosphäre. Insbesondere paßt die Verteilung des zonal gemittelten Momentumtransports in den Reifestadien des Versuchs gut zu den tatsächlich in der Atmosphäre beobachteten Zirkulationsformen.

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Résumé On a calculé les formes de circulation découlant d'un modèle quasigéostrophique dont le paramètres de Rossby dépendaient de la latitude. L'état initial en était caractérisé par un courant zonal constant aux deux niveaux. Lels résultats ont été comparés à ceux d'une série d'essais effectués avec un modèle semblable, mais dans lequel les paramètres de Rossby restaient constants. Dans un de ces cas, on a admis que la circulation zonale initiale ne dépendait pas de la latitude. Dans un deuxième, on a simulé un jet symétriquement à une latitude moyenne. Dans un troisième enfin, on a placè le maximum de la circulation zonale dans la moitié sud de l'espace étudié. Les résultats obtenus en partant des essais basés sur un paramètre de Rossby variable sont les plus semblables aux formes de circulation observées réellement dans l'atmosphère. En particulier, la répartition du transport turbulent de la quantité de mouvement — moyenne zonale calculée au stade de maturité de l'essai — est très voisine des formes de circulation observées réellement dans l'atmosphère.

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With 9 Figures

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The research reported in this document has been sponsored by the Air Force Cambridge Research Laboratories under Grant AF EOAR 63-108 through the European Office of Aerospace Reasearch (OAR), United States Air Force.     

Über die Feinbänderung und Bewegung des Gletschereises

Zusammenfassung In Fortsetzung früherer Arbeiten wurde die Verteilung der Feinbänderung im Zungengebiet der Pasterze (Ostalpen) entlang zehn Querprofilen aufgenommen. Obwohl auf Grund der Gefügeanalyse vermutet wird, daß die im Eis vorhandenen Kornregelungen in Zusammenhang mit Relativbewegungen stehen, deutet die großräumige Verteilung der Feinbänderung auf ein innerhalb der Gletscherbewegung passives Verhalten. Es ergeben sich Hinweise dafür, daß die Feinbänderung ihre Entstehung Vorgängen während oder kurz nach Passage großer Gletscherbrüche verdankt.

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Summary Continuing previous work the distribution of the so-called fine bands on the tongue of Pasterze-glacier (Eastern Alps) was measured along 10 profiles crossing the glacier. Although from petrofabric studies it seems probable that grain orientation within the ice is associated with relative movements the general distribution of fine bands points towards their passive behaviour within the movement of the glacier tongue. It is suggested that they are formed in the ice during or shortly after passing large ice-falls.

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Résumé Poursuivant de précédents travaux, l'auteur a étudié la distribution des micro-couches du front du glacier de la Pasterze (Alpes orientales) le long de dix profils transversaux. Bien que l'analyse de structure porte à croire que l'orientation des grains de la glace soit en relation avec les mouvements relatifs, la distribution d'ensemble des micro-couches indique plutôt une indifférence à l'égard du mouvement du glacier. Il existe des indices selon lesquels les micro-couches seraient dues à des phénomènes se produisant pendant ou peu après de fortes cassures du glacier.

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Mit 5 Textabbildungen.     

Fronts in the vicinity of the tropopause

Summary From a study of five cases of pronounced fronts in the upper troposphere, it is concluded that the waterspout model offers the most satisfactory solution to the problem of connecting frontal boundaries and tropopauses. Composite cross sections of temperature, potential temperature, normal wind component and potential vorticity are presented for the five cases. On the basis of the potential vorticity measurements it is suggested that the most likely explanation for the formation of the high-level front is a folding of the tropopause.

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Zusammenfassung Auf Grund einer Untersuchung von fünf Fällen ausgesprochener Fronten in der höheren Troposphäre wird der Schluß gezogen, daß die Wasserhosen-Vorstellung am besten den Zusammenhang zwischen Fronten und Tropopausen darstellt. Kombinierte Querschnitte von Temperatur, potentieller Temperatur, normaler Windkomponente und potentieller Vorticity werden für die fünf Fälle vorgelegt. Auf Grund der Bestimmungen der potentiellen Vorticity wird dargelegt, daß die wahrscheinlichste Erklärung für die Entstehung einer Front in der Höhe in der Annahme einer Faltung der Tropopause besteht.

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Résumé En se fondant sur cinq cas de fronts très nets de la haute troposphère, les auteurs concluent que le schéma de trombe constitue la meilleure solution pour représenter la liaison entre zones frontales et tropopause. Ils donnent des profils combinés de température, de température potentielle, de composantes normales du vent et de vorticity potentielle pour les cinq cas. Ils montrent à l'aide de mesures de la vorticity potentielle que l'explication la plus probable de la formation d'un front en altitude consiste à admettre un plissement de la tropopause.

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With 11 Figures

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Contribution No. 37, Department of Meteorology and Climatology. —The research reported in this article has been supported by the Geophysical Research Directorate, Air Force Cambridge Research Center, under Contract No. AF 19 (604)-1811.     

Grundlagen einer Theorie der tropischen Zyklonen

Zusammenfassung Bei den tropischen Zyklonen strömt die Luft in den bodennahen Schichten zum Zentrum, in der mittleren Troposphäre wieder nach außen. Der Zustrom wird durch die Reibung an der Meeresoberfläche beherrscht, der Abstrom erfolgt in einem Feld dynamischer Feuchtindifferenz. Wenn ein Taifun neu entstehen soll, muß anfangs eine dynamische Labilität vorhanden sein. Eine solche tritt nur unter ganz speziellen, schwer zu erfüllenden Bedingungen auf. Für den ausgereiften Taifun werden mit Hilfe der Impuls- und Energiesätze eine Reihe Gesetze aufgestellt, die die wichtigsten Erscheinungen — Auge des Sturms, Sturmzone, Wolkenschirm usw. —erklären und ihr gegenseitiges Größenverhältnis zu berechnen gestatten. Nach diesen Gesetzen wird das Modell eines Taifuns entworfen.

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Summary In tropical cyclones the air near the ground flows towards the centre, in the middle troposphere it flows outwards. The inflow is governed by the friction on the surface of the sea, the outflow takes place in a field of dynamical moist-indifferent equilibrium. If a typhoon is to be developed, there must first be a dynamical instability. This occurs only under special conditions which cannot easily be met. For the fully developed typhoon a number of laws are stated by means of the principles of momentum and energy which explain the most important phenomena — eye of the storm, zone of the storm, cloud screen, etc. — and allow the calculation of their mutual ratio of magnitude. According to these laws the model of a typhoon is designed.

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Résumé Dans les cyclones tropicaux l'air des couches inférieures s'écoule vers le centre, celui de la troposphère moyenne vers l'extérieur. L'apport est dominé par le frottement à la surface de la mer; le flux expulsé a lieu dans un champ d'indifférence pseudolabile au point de vue dynamique. Pour qu'un typhon prenne naissance il faut qu'il y ait au préalable de la labilité dynamique, laquelle n'apparaît que dans des conditions toutes particulières, difficiles à remplir. Dans le cas du typhon bien développé on se sert des théorèmes de l'impulsion et de l'énergie pour établir une série de lois qui permettent d'expliquer les principaux phénomènes (oeil de la tempête, région à vents violents, panache nuageux, etc.) et de calculer leurs ordres de grandeur respectifs. L'auteur propose un modèle de typhon conçu d'après ces lois.

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Mit 3 Textabbildungen.     

Die Weltgewittertätigkeit und das luftelektrische Feld der Erde

Zusammenfassung Die in der Gegenstromtheorie postulierte Entstehung des luftelektrischen Feldes der Erde als Folge der Weltgewittertätigkeit kann durch die Ergebnisse der Messung der Feldstärke auf dem freien Ozean nicht als hinreichend bewiesen angesehen werden. Es werden Wege und Möglichkeiten zur Lösung dieses Problems erörtert und Meßergebnisse mitgeteilt, die erkennen lassen, daß die Feldstärke auf dem Ozean offensichtlich nicht als repräsentativ anzusehen ist. Die Messungen der atmosphärischen Rundfunkstörungen im Längstwellengebiet wie auch der Feldstärke mittels Ballons in größeren Höhen und des Vertikalstromes auf Bergen haben ergeben, daß die Einwirkung der bodennahen Schicht, wie auch der tägliche Wechsel der Ionisation hoher Schichten der Atmosphäre den erwarteten Gleichlauf des normalen luftelektrischen Feldes mit der Weltgewittertätigkeit völlig verschleiern.

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Summary Measurements of the electric field force above the free ocean give no sufficient evidence that the atmospheric electric field arises from the world thunderstorm activity as postulated by the counter-current theory. Ways and possibilities of solving this problem are discussed and results of measurements communicated from which can be seen that the field force above the ocean cannot be considered as representative. Measurements of atmospheric radio disturbances within the range of the greatest wavelengths and determinations of the field force at greater altitudes by means of balloons, and of the vertical current on mountains have shown that the influence of the lowest layer as well as the diurnal variation of the ionization of the higher layers of the atmosphere veil completely the expected parallelism of the normal atmospheric electric field and of the world thunderstorm activity.

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Résumé Les résultats de la mesure de l'intensité du champ terrestre sur la mer ne peuvent confirmer convenablement l'hypothèse contenue dans la «théorie du courant contraire» d'après laquelle le champ électrique terrestre aurait son origine dans l'activité orageuse mondiale. On expose dans quelle direction il faudrait chercher la solution du problème et on donne des résultats de mesures d'où il ressort que l'intensité du champ sur la mer n'est apparemment pas représentative. Les mesures des perturbations radioélectriques dans le domaine des plus grandes ondes, celles de l'intensité du champ au moyen de ballons à haute altitude ainsi que celles du courant vertical sur les montagnes ont prouvé que l'influence de la couche d'air voisine du sol et la variation journalière de l'ionisation des hautes couches de l'atmosphère masquent complètement le prétendu parallélisme entre le champ terrestre normal et l'activité orageuse mondiale.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Ein Zusammenhang zwischen der Fällung von Wismutoxychlorid (anorganischer Test von Piccardi) und der Sonnentätigkeit

Zusammenfassung Es wird nachgewiesen, daß die Fällungsgeschwindigkeit von Wismutoxychlorid in sehr engem Zusammenhang steht mit der Sonnenfleckentätigkeit (Korrelationskoeffizient etwa 0,9). Ferner zeigen die Werte der nicht durch einen Faradaykäfig abgeschirmten Fällungen nach chromosphärischen Eruptionen einen Anstieg von mehr als 20%.

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Summary The author proves that the rate of precipitation of bismuth oxychloride shows a very narrow relation with the sunspot activity (correlation coefficient ca. 0,9). Furthermore those precipitations which are not separated by a Farady cage show an ascent of more than 20% after chromospheric eruptions.

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Résumé L'auteur démontre dans ce travail que la vitesse de précipitation du chlorure de bismuth est en rapport très étroit avec l'activité des taches solaires (coefficient de corrélation environ 0,9). D'autre part les précipitations qui ne sont pas isolées au moyen d'une cage de Faraday, indiquent une augmentation de vitesse de plus de 20% après des éruptions chromosphériques.

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Mit 6 Textabbildungen.     

Trocken- und Niederschlagsperioden und ihre theoretische Behandlung

Zusammenfassung Die beobachtete Anzahl von Trocken- und Niederschlagsperioden einer gewissen Länge und Mindestlänge sowie die mittlere Perioden-Andauer wird mit den Erwartungswerten nach der Theorie vonL. v. Bortkiewicz verglichen und keine befriedigende Übereinstimmung festgestellt; das gleiche ergibt sich bezüglich einer Poissonschen Verteilung. Berücksichtigt man eine eventuelle Verkettung der Merkmale trocken oder Niederschlag aufeinanderfolgender Tage nach der Theorie der Wahrscheinlichkeits-Ansteckung, so stehen Theorie und Beobachtung in weit besserer Übereinstimmung. Zur Erweiterung der Theorie ist zu berücksichtigen, daß die mittlere Andauer der Perioden bei verschiedenen Typen von Wetterlagen verschieden groß ist und daß eine Verkettung über die Größenordnung der Periodendauer hinaus noch dadurch zustande kommt, daß gewisse Wetterlagen gehäuft auftreten. Die Theorie führt zu zusammengesetzten Poisson-Verteilungen. Zahlenwerte über die mittlere Periodendauer bei verschiedenen Typen von Wetterlagen liegen noch nicht vor.

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Summary The observed number of dry and wet periods of a certain length and minimum length as well as the mean duration of the periods compared with the expectation values of the theory ofL. v. Bortkiewicz. As a result no satisfactory agreement was found. The result was the same with regard to a Poisson distribution. If an eventual concatenation of the characteristics dry or wet of successive days is taken into account according to the theory of probability contagion, theory and observation are in much better agreement. To extend the theory it must be considered that the mean duration of the periods varies with different types of weather conditions and that a concatenation, beyond the order of magnitude of the period duration, is caused by a greater frequency of certain weather situations. The theory leads to composite Poisson distributions. Numerical values of the mean period duration with different types of weather situations are not yet available.

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Résumé L'auteur compare le nombre de périodes sèches et humides d'une longueur déterminée ainsi que la durée moyenne des périodes aux valeurs résultant de l'application de la théorie deL. v. Bortkiewicz et ne trouve pas d'accord satisfaisant; la distribution de Poisson ne fournit pas de meilleur résultat. Si l'on considère un enchaînement éventuel entre jours secs et pluvieux du point de vue de la théorie de contagion probable, l'accord se révèle bien meilleur. Si l'on veut développer la théorie, il faut admettre que la longueur moyenne des périodes diffère selon les types de temps et que certaines périodes peuvent être anormalement longues par suite d'une fréquence accure de certaines situations météorologiques. On aboutit alors à des combinaisons de distributions de Poisson. On ne possède pas encore de données relatives aux périodes sèches et humides classées par types de temps.

     

Untersuchungen an Sternpyranometern

Zusammenfassung Entwicklung, Aufbau und Funktionsweise der in Österreich verwendeten Sternpyranometer werden besprochen. Die drei gebräuchlichen Modelle werden eine strengen experimentellen Prüfung unterzogen. Augenmerk wird auf die Erfüllung bestimmter Forderungen für ein einwandfreies Funktionieren der Geräte gelenkt.Es wird gezeigt, daß die kurzwelligen Strahlungsströme in der Atmosphäre im Spektralbereich zwischen 0,3 und 3 nahezu unabhängig von der Wellenlänge und unter Erfüllung des Cosinus-Gesetzes bis zu Einfallswinkeln von 75° einwandfrei und bei Winkeln größer als 75° besser als bei anderen Pyranometern erfaßt werden. Einwirkungen der Temperatur auf die Anzeige können durch entsprechende Wahl der Kombination Geber/Leitung/Pyranometer ausgeschaltet werden. Lage des Gerätes, langwellige Temperaturstrahlungsströme und Witterungseinflüsse üben keinen Einfluß auf die Anzeige aus. Die Einstelldauer beträgt 20 Sekunden. Der Nullpunkt stellt sich ohne Depression nach Abschattung exakt ein. Die Stromausbeute ist der Bestrahlungsintensität streng proportional. Die einzelnen Geräte sind untereinander gut vergleichbar.Die Ausführungen zeigen, daß die Genauigkeit der Anzeige der hier beschriebenen Sternpyranometer den Anforderungen entspricht und daß die Instrumente sowohl bei Momentanmessungen der Globalstrahlung, der Himmelsstrahlung und der Albedo als auch bei Dauerregistrierungen einwandfreie Ergebnisse erwarten lassen.

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Summary Development, construction, and operation of star pyranometers used in Austria are discussed. The three usual models have been tested by rigorous experiments as to whether certain requirements for a correct functioning are fulfilled. It is shown that the short-wave radiation of the atmosphere in the spectral range between 0,3 and 3 is nearly independent on the wavelength and that it can be measured, in accordance with the cosine law, precisely up to angles of incidence of 75° and better than by other pyranometers with angles greater than 75°. Temperature influence on the indication of the instrument can be eliminated by choosing the right combination: receiver, circuit, pyranometer. The position of the instrument, long-wave temperature radiation, and weather conditions do not influence the indication. The time of reaction is 20 seconds. After obturation, the pointer returns exactly to zero. There is a strict proportionality between the amount of current and the radiation mtensity. Different instruments are well comparable among each other. The study shows that the accuracy of measurement of the described star pyranometers is sufficiently high and that these instruments offer correct results in case of momentaneous measurements of the global radiation, of the sky radiation, and of the albedo, as well as in case of continous recording.

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Résumé Développement, construction et fonctionnement des pyranomètres stellaires utilisés en Autriche. Contrôle expérimental sévère des trois modèles en usage. Les oxigences concernant un fonctionnement correct des instruments sont étudiées.On montre que les flux de rayonnement à courte longuer d'onde entre 0,3 et 3 de l'atmosphère sont mesurés correctement jusqu'à un angle d'incidence de 75° indépendament de la longueur d'onde et en accord avec la loi du cosinus; pour des angles supérieurs à 75° ils sont mieux mesurés qu'avec des autres pyranomètres. L'effet de température peut être éliminé par un choix convenable de la combinaison récepteur/circuit/pyranomètre. La position de l'instrument, le rayonnement à grande longueur d'onde et les phénomènes météorologiques n'ont pas d'effet sur les mesures. La durée de réaction est de 20 secondes. L'instrument revient exactement au zéro après obturation. Le courant mesuré est rigoureusement proportionnel à l'intensité de rayonnement. Les différents instruments sont aisément comparables entre eux.Ces faits montrent que l'exactitude des pyranomètres stellaires ici décrits répond aux exigences et que ces instruments fournissent d'excellents résultats tant pour la mesure instantanée du rayonnement global, du rayonnement céleste et de l'albédo que pour les enregistrements de longue durée.

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Mit 12 Textabbildungen

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Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidment.     

Eine Methode zur Berechnung der Überschreitungsdauer eines Temperaturschwellenwertes aus drei Terminbeobachtungen

Zusammenfassung Zur Festlegung einer Verteilungsfunktion, die die Überschreitungsdauer eines Temperaturschwellenwertes angibt, werden Gleichungen für ihre ersten vier Momente als Funktion von Produktsummen der Momente der Verteilungsfunktionen der Temperatur zu den einzelnen Tagesstunden gegeben. Für diese Produktsummen werden auf Grund der Annahme, daß der Tagesgang der ersten drei Momente annähernd sinusförmig ist, Näherungsausdrücke gegeben. Die Form der Verteilungsfunktion wird dann mittels einer Edgeworth-Reihe oder als Funktion des Pearson-Systems dargestellt.

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Summary For the determination of a distribution function which is to make statements about the period of exceeding of a temperature threshold equations are given which determine its first four moments as functions of sums of products of the moments of the frequency functions of the temperature during the different hours of the day. An approximation method is given for the evaluation of these sums assuming the daily variation of the first three moments to be approximately sinoidal. Then, the distribution function itself is represented by means of an Edgeworth-series or as a function of the Pearson-system.

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Résumé L'auteur a cherché à déterminer analytiquement la distribution de fréquence de la durée pendant laquelle la température dépasse un seuil donné; il a établi dans ce but les équations de ses quatre premiers moments comme fonction de sommes de produits des moments des distributions de fréquence aléatoire de la température aux différentes heures du jour. Admettant que la variation diurne des trois premiers moments est à peu près sinusoïdale, il donne des valeurs approchées de ces sommes de produits. La fonction distributrice est alors représentée par une série deEdgeworth ou comme fonction du système de Pearson.

     

Photochemical,advective and turbulent effects on the meridional distribution of ozone

Summary A time-dependent study of the formation, distribution and destruction of atmospheric ozone is made for a meridional plane between 15 km and 45 km under the assumption of zonal symmetry. Included are time-effects of photochemistry, advection and turbulence, using presently available information on theoretical and observational data. The attempt is made to investigate the important part played by pure photochemistry, by the various transport processes and by the combination of both.In the photochemical calculations the equations of a pure oxygen photochemistry and solar ultraviolet energy data obtained from recent rocket observations are used.Murgatroyd andSingleton's results of a possible meridional circulation andPrabhakara's pattern of large-scale eddy diffusion, derived from the spread of radioactive tungsten in the stratosphere, are assumed to be the basic transport meachanisms.Several combinations of these non-photochemical processes are tested in the model and compared with recent observations.The relatively largest seasonal variations of the O₃-concentration take place in the upper stratosphere with a maximum concentration in the high-latitude winter-hemisphere. In the midstratosphere the maximum concentration appears over the equatorial latitudes following the sun's position. In the lower stratosphere the highest O₃-concentrations are over the polar latitudes throughout the year.The seasonal variation of the total ozone at middle and high latitudes can be explained by photochemical effects, the increase of total ozone with increasing latitude by the combined effects of photochemistry and transport processes only. With an advective transport of 70% ofMurgatroyd andSingleton's circulation we have reasonably well reproduced an observed spring distribution of O₃ in the northern hemisphere.

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Zusammenfassung Die Bildung, Ausbreitung und Zerstörung des atmosphärischen Ozons wird in einem meridionalen Profil zwischen 15 km und 45 km unter der Annahme zonaler Symmetrie als nichtstationäres Problem untersucht. Die Einflüsse der Photochemie, der Advektion und der Turbulenz werden als Funktionen der Zeit behandelt. Es wird versucht, die Bedeutung der photochemischen Einflüsse, der verschiedenen Transportprozesse sowie der Kombination beider in einem numerischen Modell zu studieren; gegenwärtig verfügbare theoretische und experimentelle Daten finden Verwendung.In den photochemischen Berechnungen werden die Gleichungen der reinen Sauerstoff-Photochemie und mit Raketen ermittelte Daten der verfügbaren Sonnenenergie verwendet.Murgatroyds undSinlgetons Ergebnisse einer möglichen meridionalen Zirkulation und die vonPrabhakara benützten Werte der großräumigen Turbulenz, die aus der Verbreitung des radioaktiven Wolframs abgeleitet worden sind, werden als Transportmechanismen betrachtet. Verschiedene Kombinationen dieser Transportgrößen werden im Modell getestet und mit neueren Beobachtungen verglichen.Die relativ größten jahreszeitlichen Schwankungen der Ozonkonzentration treten in der oberen Stratosphäre auf mit einer maximalen Konzentration in der Winterhemisphäre hoher Breiten. In der mittleren Stratosphäre befindet sich das Maximum über den äquatorialen Breiten. In der unteren Stratosphäre findet man die höchsten Ozonkonzentrationen während des ganzen Jahres über den polaren Breiten.Der Jahresgang des Gesamtgehaltes an Ozon über mittleren und hohen Breiten kann durch photochemische Einflüsse erklärt werden, die Zunahme des Gesamtozons mit zunehmender Breite nur durch ein Zusammenwirken von photochemischen und Transport-Prozessen. Mit 70% der Advektion vonMurgatroyd undSingleton haben wir eine beobachtete Frühjahrsverteilung des Ozons in der nördlichen Hemisphäre mit guter Annäherung reproduziert.

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Résumé On examine ici la formation, la propagation et la destruction de l'ozone atmosphérique dans un profil méridien entre 15 et 45 km d'altitude. Pour cela, on admet une symétrie zonale et qui'il s'agit d'un problème non stationnaire. On considére les influences de la photochimie, de l'advection et de la turbulence en fonction du temps. On essaie d'étudier au moyen d'un modèle numérique l'importance des influences de la seule photochimie, des différents processus de transport ainsi que la combinaison des deux phénomènes. Dans ce but, on utilise les valeurs théoriques et expérimentales disponibles actuellement.Dans le calcul photochimique, on utilise aussi bien les équations de la photochimie pure de l'oxygène que des valeurs de l'énergie solaire disponible, obtenues au moyen de mesures effectuées avec des fusées. Comme mécanismes de transport, on prend en considération les résultats des études deMurgatroyd etSingleton sur une circulation méridionale possible ainsi que les valeurs de la turbulence des grands espaces utilisées parPrabhakara. Ces dernières découlent de la dissémination du wolfram radioactif. On fait figurer dans le modèle diverses combinaisons de ces grandeurs de transport et on compare les résultats ainsi obtenus aux observations les plus récentes.Les variations saisonnières relativement les plus importantes de la concentration d'ozone se rencontrent dans la stratosphère supérieure. La concentration maximale se situe dans les hautes latitudes de l'hémisphère hivernal. Dans la stratosphère moyenne, le maximum se rencontre au voisinage de l'équateur. Dans la basse stratosphère, on note les plus fortes concentrations d'ozone au voisinage des pôles et cela durant toute l'année.On peut expliquer par des influences photochimiques les fluctuations annuelles de la teneur globale en ozone dans les latitudes moyennes et élevées. L'augmentation de la teneur totale de l'ozone avec la latitude ne s'explique que par les effets conjugués des processus photochimiques et de transport. On a assez bien pu reproduire une répartition de l'ozone observée au printemps sur l'hémisphère nord en utilisant le 70% de l'advection calculée selonMurgatroyd etSingleton.

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With 18 Figures

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This investigation was begun while the author was on leave at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, USA.     

The relative performance of various cup anemometers in a gusty wind

Summary Wind data collected during the Great Plains Turbulence Field Experiment of 1953 are used to study the relative performances of various types of cup anemometers subjected to air flow of known gustiness. Scatter diagrams which relate differences in the indicated mean speeds of two anemometers to gustiness are prepared. Although the instruments compared represent a wide range of moments of inertia, no relationship between gustiness and anemometer performance is noted. This result is examined in light of Schrenk's parameter which describes anemometer performance.

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Zusammenfassung Windbeobachtungen, welche während des Great Plains Turbulence Field Program im Jahre 1953 gewonnen wurden, werden zu einem Vergleich verschiedener Typen von Schalenkreuzanemometern in einem Windfeld von bekannter Böigkeit verwendet. Die Ergebnisse werden in Form von Streubildern veranschaulicht, in denen die Geschwindigkeits-unterschiede von verschiedenen Anemometern als Funktion des Böigkeitsgrades aufgetragen sind. Obgleich die verglichenen Anemometer erheblich verschiedene Trägheitsmomente besitzen, ergibt sich keine Abhängigkeit der Anzeigedifferenzen von der Böigkeit des Windes. Dieser Befund wird mit Hilfe des Schrenkschen Parameters näher beleuchtet.

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Résumé Les observations anémométriques effectuées dans le cadre du Great Plains Turbulence Field Program en 1953 sont utilisées ici dans le but de comparer différents types d'anémomètres à cupules placés dans un champ de mouvement de turbulence connue. Les résultats sont donnés sous forme d'essaims de points dans un système de référence: écarts individuels de l'indication et degré de turbulence. Bien que les instruments comparés présentent des moments d'inertie notablement différents, les écarts observés ne dépendent pas de la turbulence du vent. Ce résultat est encore examiné à l'aide du paramètre de Schrenk.

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With 4 Figures     

Statistical parameters and percentile values for vector wind shear distributions of small increments

Summary The relationship between the mean of the vector shears and the shear interval is analyzed and linked to the persistence of vector shears with the shear interval. A similar relationship exists between the standard deviation of the vector shears and the shear interval.As the persistence follows an exponential law, decreasing reciprocally with the shear interval, the relationship between mean vector shears and the shear interval h assumes a power law with exponent around 1/2. The exponent of 1/3 found in relationships between extreme values and shear interval may be attributed to deviations of the frequency distribution of vector shear values from the bivariate circular distribution.

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Zusammenfassung Der Zusammenhang zwischen der mittleren vektoriellen Windscherung und dem Scherungsintervall wird analysiert. Dabei kann gezeigt werden, daß diese Beziehung von der Erhaltungsneigung (Persistenz) der Scherungsvektoren mit dem Intervall abhängt. Dasselbe gilt für die Beziehung der Streuungen mit dem Scherungsintervall.Die Persistenz nimmt bei zunehmendem Scherungsintervall nach einem exponentiellen Gesetz ab. Daraus läßt sich ein Exponent für den oben erwähnten und vom Autor an anderer Stelle [7] abgeleiteten Zusammenhang zwischen mittlerer vektorieller Windscherung und Scherungsintervall von ungefährt 1/2 berechnen. Für Extremwerte scheint dagegen der Exponent um 1/3 zu liegen. Dies mag damit erklärt werden, daß Abweichungen von der zweidimensionalen normalen zirkulären Verteilung auftreten, die exponentiell mit wachsendem Scherungsintervall abnehmen und somit den Exponenten verkleinern.

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Résumé On analyse ici la relation existant entre le cisaillement vectoriel moyen du vent et l'intervalle en altitude de ce cisaillement. On peut ainsi démontrer que cette relation dépend de la persistance du vecteur de cisaillement avec l'intervalle. Il en va de même de la relation entre la dispersion et l'intervalle de cisaillement.La persistance diminue exponentiellement avec l'augmentation de l'intervalle. On peut calculer un exposant d'environ 1/2 pour la relation mentionnée plus haut et déduite d'autre par par le même auteur [7]. Dans des cas extrèmes, cet exposant est d'à peu près 1/3. Cela peut être expliqué par le fait que l'on rencontre des écarts de la répartition normale circulaire à deux dimensions. Ceux-ci diminuent exponentiellement avec l'accroissement de l'intervalle de cisaillement et font, par conséquent, diminuer la valeur de l'exposant.

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With 2 Figures     

Cloud physics at the meteorological research flight

A review is given of the aircraft instrumentation used for cloud physics investigations. Below the cumuliform cloud the nature of the convection is examined by means of rapidly acting thermometers, hygrometers, hot wire anemometers and aircraft accelerometers. In the lowest 1000 feet where the lapse-rate is slightly super-adiabatic, continuously turbulent conditions are found. Above this bubbles or pulses 300–600 feet across rise sporadically in an environment whose lapse-rate is approximately dryadiabatic. Just below the cloud base the lapse-rate is usually stable and long wave fluctuations of temperature in the horizontal are found.Within the cloud temperatures are difficult to measure accurately. Attempts to use vortex thermometers for this purpose have been unsuccessful. Vertical currents can be estimated roughly from aircraft displacements. Water content in cumuliform cloud probably attains local values of about 5 g/m³ for short periods, but up to the present none of the instruments developed have been capable of measuring amounts of this magnitude. The progress made so far in developing hot wire water content meters and refrigerated icing disc meters is described.Cloud particles can readily be sampled from aircraft when they are small but satisfactory methods have not yet been developed for the larger particles (e.g. hail, snow and rain). Droplet sampling over England has shown the presence of large droplets (100 microns diameter or more) in moderate sized cumulus clouds. Examples are shown of rain being produced by stratiform warm sector clouds with tops well below the freezing level and precipitation in large cumulus clouds apparently preceeding the ice crystal stage. A comparison between average cloud top temperatures for clouds which produce rain and for those whose tops are composed of ice crystals rather than supercooled droplets suggests that rainfall in England may often be produced in clouds in which theBergeron mechanism does not operate.

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Zusammenfassung Es wird eine Übersicht über die für wolkenphysikalische Beobachtungen im Flugzeug verwendeten Instrumente gegeben. Mit Hilfe von Thermometern kurzer Einstelldauer, Hygrometern, Hitzdraht-Anemometern und Flugzeug-Beschleunigungsmessern wird die Konverktion unter Cumuluswolken studiert. In den untersten 300 m, wo der Temperaturgradient etwas überadiabatisch ist, werden ständig turbulente Verhältnisse gefunden. Oberhalb dieser Zone steigen in einer Umgebung mit ungefähr trockenadiabatischen Temperaturgradienten sporadisch Luftpakete oder Blasen von etwa 100 bis 200 m Durchmesser auf. Knapp unterhalb der Wolkenbasis ist der Temperaturgradient meist stabil und es werden dort lange wellenartige Schwankungen der Temperatur in horizontaler Richtung gefunden.Innerhalb der Wolke ist die genaue Temperaturmessung schwierig. Die versuchsweise Anwendung von Vortex-Thermometern blieb ohne Erfolg. Vertikale Luftbewegungen können aus der vertikalen Versetzung des Flugzeuges ungefähr abgeschätzt werden. Der Wassergehalt von cumulusartigen Wolken erreicht vermutlich stellenweise und für kurze Zeit Werte von 5 g/m³. Es ist jedoch mit keinem der bisher entwickelten Instrumente gelungen, einen derart hohen Wassergehalt zu messen. Die bisher erzielten Fortschritte bei der Entwicklung der Geräte zur Wassergehaltsmessung (Hitzdraht und gekühlte Eisansatz-Scheibe) werden mitgeteilt.Wolkenteilchen können in einfacher Weise vom Flugzeug aus aufgefangen werden, wenn sie klein sind; doch sind für größere Teilchen (Hagel, Schnee, Regen) bisher keine zufriedenstellenden Methoden angegeben worden. Messungen der Tröpfchendurchmesser über England haben ergeben, daß in mäßig entwickelten Cumuluswolken große Tröpfchen (Durchmcsser 100 oder mehr) vorhanden sind. Beispiele für die Erzeugung von Regen durch Stratus- (Warmsektor-) Wolken mit Gipfelhöhen unterhalb der 0°-Grenze und Niederschläge in großen Cumuluswolken, offensichtlich vor Erreichen des Eisstadiums, werden beschrieben. Ein Vergleich zwischen den Temperaturen in Gipfelhöhe für Wolken, aus denen Regen ausfällt, und für solche, deren oberste Teile eher aus Eiskristallen als aus unterkühlten Tröpfchen bestehen, scheint darauf hinzuweisen, daß in England der Regenfall häufig in Wolken entsteht, in denen der vonBergeron beschriebene Mechanismus nicht wirksam ist.

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Résumé L'auteur passe en revue les instruments utilisés sur les avions pour l'étude de la physique des nuages. On étudie la convection au-dessous des cumulus à l'aide de thermomètres à petite inertie, d'hygromètres, d'anémomètres à fil chaud et d'accéléromètres. Dans les 300 m. inférieurs ou le gradient de température est légèrement sur-adiabatique on trouve toujours une forte turbulence; au-dessous de cette zone, des paquets» d'air isolés, de 100 à 200 m. de diamètre, pénètrent dans un milieu à gradient quasi adiabatique. Immédiatement au-dessous de la base nuageuse, le gradient est en général stable et l'on y trouve des variations de température de type ondulatoire dans le sens horizontal.A l'intérieur du nuage, la mesure de la température est difficile. L'emploi de thermomètres «Vortex» n'a pas eu de succès. Les déplacements verticaux de l'avion permettent d'estimer les mouvements de l'air selon la verticale. La teneur en eau de nuages cumuliformes atteint probablement et pour peu de temps des valeurs de l'ordre de 5 g/m³; toutefois aucun des instruments jusqu'ici proposés n'a pu mesurer des teneurs en eau aussi élevées. L'auteur expose les progrès réalisés dans le perfectionnement des instruments de mesure de la teneur en eau (fil chaud et disque à dépôt glacé).Il est possible de capter facilement en avion les particules nuageuses tant qu'elles sont petites; lorsqu'elles sont plus grandes (grêle, pluie, neige), les méthodes font encore défaut. Des mesures de diamètre de gouttes en Angleterre ont montré qu'il y a des grosses gouttes (diamètre de 100 ou davantage) au sein de cumulus moyennement développés. L'auteur donne des exemples de formation de pluie à partir de stratus (secteur chaud) ayant leur sommet au-dessous de l'isotherme de zéro degré ainsi que de précipitations provenant de gros cumulus sans que le stade glacé ait été apparement atteint. Une comparaison entre les températures au sommet de nuages pluvieux et de nuages dont la partie supérieure est formée de cristaux plutôt que de gouttes en surfusion semble démontrer qu'en Angleterre la pluie prend souvent naissance au sein de nuages où le mécanisme décrit parBergeron n'intervient pas.

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With 10 figures.     

La dissociation de l'oxygène dans la haute atmosphère

Résumé Une étude des conditions aéronomiques dans la thermosphère inférieure montre que le maximum de la concentration de l'oxygène atomique est situé aux environs de 90 km et ne dépend pas des conditions d'équilibre photochimique. Une telle distribution de l'oxygène atomique permet de souligner les relations existant entre le transport des atomes d'oxygène et l'émission de la raie 5577 Å du ciel nocturne et également les basses températures au-dessus de la mésopause.

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Summary An aeronomic study of departures from photoequilibrium conditions in the lower thermosphere shows that the peak of atomic oxygen concentration occurs in the neighbourhood of 90 km. Its vertical distribution must be associated with the airglow emission at 5577 Å and the low temperatures above the mesopause.

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Zusammenfassung Aus einer Untersuchung der aeronomischen Verhältnisse in der unteren Thermosphäre ergibt sich, daß das Maximum der Konzentration an atomarem Sauerstoff seinen Sitz in ungefähr 90 km Höhe hat und unabhängig ist von den Bedingungen des photochemischen Gleichgewichts. Eine solche Verteilung des atomaren Sauerstoffs gestattet einen Schluß auf die Beziehungen, die zwischen dem Transport der Sauerstoffatome und der Emission der Linie 5577 Å des Nachthimmelslichts sowie den niedrigen Temperaturen oberhalb der Mesopause bestehen.

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Dédié au Dr.Anders K. Ångström à l'occasion de son 70^e anniversaire     

A statistical approach to climatology

Summary After introductory remarks on the manyfold difficulties in climatological work the author attempts a more precise definition of Climatology, which is often called the science of the average weather, as the science of the multivariate distributions of meteorological elements with time and space. A climatological study has to be made in various stemps, each of which has to keep constant a minor number of variables than the preceding one. In the selection of the mathematical models one has to pay attention to two principles, which often oppose each other: simplicity and generality. The goodness of fit of the model has to be proved. In proceeding to higher levels of the climatological analysis. Studies should be undertaken by means of some stations with long series of data with regard to the necessary length of the period of observations. The author is convinced that all these costly investigations would be of utmos value for humanity.

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Zusammenfassung Es werden zunächst Beispiele für die mannigfachen Schwierigkeiten der klimatologischen Arbeit angeführt, wie sie z. B. durch unenheitliche Definitionen und Repräsentationsarten, heterogene Beobachtungsreihen, baobachtungslücken u. ä. m. verursacht werden. Dann wird die Definition der Klimatologie als Wissenschaft vom durchschnittlichen Wetter präzisiert als Wissenschaft, die die multivariablen statistischen Verteilungen der meteorologischen Elemente mit Orts- und Zeitkoordinaten zu studieren hat. Eine klimatologische Studie muß mit Teilstudien beginnen, die zunächst einige der Variablen konstant halten; das Resultat dieser Teilstudien muß Wegweiser sein beim Fortschreiten zu höheren Dimensionen. Bei der Auswahl der mathematischen Modelle in allen Stufen ist auf swei Prinzipien Rücksicht zu nehmen, die einander widersprechen können: das Modell soll einfach sein, soll aber doch zu verallgemeinern sein. Die Güte der Anpassung des Modells andie Daten muß geprüft werden, z. B. durch die Methoden der Konfidenzintervalle oder der Subperioden. Beim Fortschreiten zu höheren Modellen sind die Methoden der Analyse von einfachen oder multiplen Zeitreihen zu berücksichtigen. Für die Frage einer hinreichend langen Bearbeitungsperiode sollten Untersuchungen aller Stufen mit einer Anzahl von Schlüsselstationen durchgeführt werden. Der Autor ist der Ansicht, daß sich alle die angeführten kostspieligen Untersuchungen für die Allgemeinheit bezahlt machen werden.

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Résumé L'auteur présente tout d'abord quelques exemples des nombreuses difficulté inhérentes à tout travail en climatologie. Ces difficulté proviennent soit dufait que les définitions et les formes de représentation des qu'il y ait des lacunes dans les séries d'observations, soit d'autres causes encore. Il définit ensuite la climatologie comme étant la science du temps moyen et plus particulièrement la science chargée d'étudier la répartition statistique multiple des éléments météorologiques et cela auusi bien dans le temps que dans l'espace. Une recherche en climatologie doit débuter par des études partielles c'est à dire ne laissant, au préalable, varier que quelques éléments du climat, les autres restant constants. Les résultats obtenus lors de ces études partielles indiqueront alors dans quelles directions poursuivre. Lors du choix des modèles mathématiques, il faut tenir compte, à tous les niveaux, de deux principes qui peuvent être contradictoires: Le modèle doit être simple, mais il doit permettre des généralisations. Il faut étudier les possibilités d'adaptation du modèle choisi aux séries de chiffres à étudier en utilisant par exemple des périodes secondaires ou l'intervalle situé entre les limites de confiance. En passant à des modèles de degré supérieur, il est nécessaire de tenir compte des méthodes d'analyse de séries chronologiques simples et multiples. Pour déterminer quelle longueur au moins doit avoir une période d'observations, il faudrait étudier à tous les degrés un contrôle avec un certain nombre de stations typiques. L'auteur pense que toutes ces recherches sont rentables pour la collectivité, même si leur coût est élevé.

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With 2 Figures

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Lecture given at the IV. Session of the Commission for Climatology of WMO, August 18, 1965 in Stockholm.     

Meßfehler bei der Taupunktmessung mit Lithiumchlorid-Feuchtefühlern

Zusammenfassung Vergleichsmessungen zwischen Lithiumchlorid-Feuchtefühlern und Assmann-Psychrometern im Gelände zeigen, daß die im vorliegenden Falle verwendeten Lithiumchlorid-Feuchtefühler infolge Wärmeabgabe an die Umgebung zu niedrige Meßwerte gegenüber den Assmann-Psychrometern ergeben. Unter besonderen Bedingungen kann durch Nebeltröpfchen, die am Lithiumchlorid-Feuchtefühler abgesetzt werden, der Taupunkt über den im bodennahen Bereich der Atmosphäre möglichen Wert [°C]t[°C] angehoben werden. Der Einfluß von auf dem Schutzgehäuse der Lithiumchlorid-Feuchtefühler verdunstendem Tauniederschlag auf die Taupunktanzeige wird an einem Beispiel gezeigt.

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Summary A comparison of data derived from field-measurements with lithiumchlorine dew cells and with Assmann-psychrometers proves, that the tested LiCl dew cells furnish lower dew point temperatures than the Assmann-psychrometers due to loss of heat to the environment. Under special conditions, fog particles can be precipitated at the LiCl dew cells, causing the dew point in the air near the ground to exceed the limiting value [°C]t[°C]. The influence of dew precipitation on the records of dew point is demonstrated by an example.

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Résumé On a comparé des mesures de l'humidité effectuées sur le terrain, mesures faites avec un psychromètre Assmann et un hygromètre au chlorure de lithium. On a pu constater que le second appareil indiquait des valeurs inférieures à celles du premier et cela par suite d'une déperdition de chaleur vers le milieu ambiant. Dans certaines conditions particulières, les gouttelettes de brouillard qui se déposent sur le capteur d'humidité au chlorure de lithium peuvent relever le point de rosée pres du sol au-dessus de la valeur [°C]t[°C]. Par un exemple, on démontre l'effet perturbateur sur l'indication du point de rosée de la rosée s'évaporant sur le bâti protecteur du capteur.

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Mit 7 Abbildungen

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Herrn Prof. Dr.Walter Dammann zum 60. Geburtstag gewidmet.