Theoretical study of cross-valley wind circulation

Summary An analytical model is developed to investigate the interaction between the large scale prevailing air flow and the thermally induced slope wind circulation. The Boussinesq approximation is assumed. The lower order successive approximation solutions are obtained in spectral representation for both typical daytime and night time cases. The results have produced interesting circulation features often observed in mountainous terrain.

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Theoretische Untersuchung der ein Tal überquerenden Windzirkulation

Zusammenfassung Es wird ein analytisches Modell zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen einer großräu mig vorherrschenden ein Tal überführenden Luftströmung und der thermisch ausgelösten Hangwindzirkulation entwickelt. Dabei wird die Approximation nach Boussinesq angewendet. Für typische Verhältnisse bei Tag und bei Nacht werden Näherungslösungen niedrigerer Ordnung in spektraler Darstellung erhalten. Die Ergebnisse haben interessante Zirkulationsformen aufgezeigt, die oft im gebirgigen Gelände beobachtet werden.

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With 8 Figures     

Sensitivity analysis of the 1-D convective cloud model outputs on the dynamical parameters

Summary Forced 1-D time-dependent numerical model of Cb cloud is used to analyse the sensitivity of the model products on dynamical parameters. The model considers the processes of horizontal entrainment, forced lifting through the cloud base as well as the six forms of water substance: water vapour, cloud water, cloud ice, rain, snow and hail. Atmospheric soundings for deep storm situation are used as initial and evironmental conditions.The maxima model values of vertical velocity, cloud water, rain water and ice mixing ratios, temperature excess, cloud top height and radar reflectivity are under the strong influence of the parameters of entrainment, amplitude of initial vertical velocity and forced vertical velocity. The most visible influence is that of forced vertical velocity on the ice content.The model values agree well with observations in one case for selected dynamical conditions.

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Zusammenfassung Ein 1-D-zeitabhängiges numerisches Modell einer Cumulonimbuswolke wird für eine Sensitivitätsanalyse der Modellergebnisse nach dynamischen Parametern herangezogen. Im Modell werden Prozesse des horizontalen Entrainments und der erzwungenen Hebung durch die Wolkenbasis sowie Wasser in sechs Erscheinungsformen beachtet: Wasserdampf, Wolkenwasser, Wolkeneis, Regen, Schnee und Hagel. Atmosphärische Sondierungen von heftigen Sturmsituationen werden als Anfangs- und Randbedingungen verwendet.Die maximalen Modellwerte der Vertikalgeschwindigkeit, des Wolken- und Regenwassers und des Eismischungsverhältnisses, des Temperaturüberschusses, der Höhe der Wolkenobergrenze und der Radarreflektivität werden stark von den Entrainmentparametern und der Amplitude der ursprünglichen wie der erzwungenen Vertikalgeschwindigkeit beeinflußt. Am sichtbarsten ist der Einfluß der erzwungenen Vertikalgeschwindigkeit auf den Eisgehalt.Die Modellwerte stimmen gut mit Beobachtungen für einen Fall mit ausgesuchten dynamischen Bedingungen überein.

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With 7 Figures     

On forecasting of cyclogenesis in the West Mediterranean and other areas bounded by mountain ranges by baroclinic model

Summary Changes occurring in the thermal structure of air masses in the Alps area and the West Mediterranean region, during cyclonic developments in the Gulf of Genoa, have been considered. The effect of the height and the form of the mountain ranges as well as that of the nonadiabatic processes, on the deformation of the thickness pattern, have been discussed. These factors have been further taken into consideration for a modification of the equations used inEstoque's method for the baroclinic model, and a new method has been developed for forecasting cyclogenesis in regions bounded by mountain ranges.

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Zusasmmenfassung Es werden die Änderungen der thermischen Struktur der Luftmassen im Alpengebiet und im westlichen Mittelmeerraum bei der Entwicklung von Zyklonen im Golf von Genua aufgezeigt und die Einflüsse von Höhe und Form der Gebirgszüge sowie von nichtadiabatischen Vorgängen auf die Deformation der relativen Topographie besprochen. Diese Faktoren werden auch zur Modifikation der in der Methode vonEstoque für ein baroklines Modell verwendeten Gleichungen in Betracht gezogen und damit wird eine neue Methode zur Vorhersage der Zyklogenese unter dem Einfluß von Gebirgszügen entwickelt.

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Résumé On expose dans ce mémoire à quelles modifications la structure thermique des masses d'air est soumise dans la région des Alpes et dans le bassin occidental de la Méditerranée lors du développement de dépressions sur le Golfe de Gênes. On y discute en outre l'influence de la hauteur et de la forme des chaînes de montagnes ainsi que celle des processus non-adiabatiques sur des déformations de la topographie relative. Tous ces éléments sont pris en considération pour leur adapter les équations utilisées dans le modèle baroclined'Estoque. Par là, on accède à une nouvelle méthode de prévision de la cyclogénèse, méthode qui tient compte de l'influence des chaînes de montagnes.

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With 5 Figures     

Planetary radiation budget over North Africa from satellite data

Summary The large desert regions over North Africa are of particular importance to our climate and are therefore modelled numerically as part of sensitivity studies. The result of these models needs verification, but diagnostic studies of atmospheric energetics also require accurate values of the radiation budget at the upper boundary of the climate system.The radiation anomaly above Northern Africa is now established from various satellite data. However, it is suspected that there are serious errors caused in particular by angular and temporal sampling. A sample of NIMBUS-7 ERB—measurements (16.–30. June 1979) was therefore reanalysed, including the missing diurnal cycle which was reconstructed from the corresponding METEOSAT measurements. These more complete data on diurnal cycles change the results on outgoing thermal fluxes and net radiation by up to almost 60 Wm^–2, thus changes of the sign of net radiation also occur over several regions.

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Zusammenfassung Die ausgedehnten Wüstengebiete in Nordafrika sind von großer Wichtigkeit für unser Klima und daher Gegenstand zahlreicher numerischer Empfindlichkeitsstudien. Entsprechende Modellergebnisse können mit Hilfe von Messungen der Strahlungsbilanz am Oberrand der Atmosphäre verifiziert werden. Messungen dienen aber auch als Eingangsdaten für diagnostische Untersuchungen der Energietransporte in der Atmosphäre.Die Strahlungsanomalität über Nordafrika ist mittlerweile durch zahlreiche Satellitenmessungen bestätigt. Jedoch beinhalten ältere Studien z.T. Fehler auf Grund der Nichtberücksichtigung der speziellen Eigenschaften der Stichprobenentnahme durch das Satelliteninstrument. Aus diesem Grund wurde ein Datensatz des NIMBUS-7 ERB Experimentes (16.–30. Juni 1979) neu ausgewertet unter zusätzlicher Verwendung von METEOSAT-1-Messungen, um den Tagesgang der Strahlungsparameter berücksichtigen zu können. Diese zusätzlichen Daten bewirken Änderungen im kurz- und langwelligen Fluß sowie in dem daraus resultierenden Nettofluß von bis zu 60 Wm^–2, was für einige Gebiete eine Vorzeichenumkehr des Nettoflusses bedeutet.

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With 11 Figures     

Late quaternary volcanic modulation of Milankovitch climate forcing

Summary A preliminary global volcanicity index time series was developed from the total available record of radiocarbon dated eruptions. This was combined with a previously developed simple model of Pleistocene glaciation based on the integral of the seasonal contrast of hemispheric irradiance. The combined integral gave a modeled glacial volume time-series which matched both the general variation of glacial volume in the last forty thousand years and the short-term events as well. Particularly well-modeled were the Alleröd-Younger Dryas-Two Creeks complex of Late Glacial events and the Cochrane stillstand.From this time-series was derived an ice albedo series which was combined with the calculated irradiance to drive a hemispheric heat budget model to obtain time series of monthly hemispheric surface temperatures. The climatic episodes depicted by these time series match the known field data quite well. Indeed the modeling of the Little Ice Age and other features suggest that most of the century-to-millennia events are driven by variations in volcanicity.

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Zusammenfassung Von der Gesamtheit der erhältlichen Aufzeichnungen radiokarbon-datierter Ausbrüche wurde eine vorläufige globale Vulkanitätsindex-Zeitreihe erstellt. Diese wurde mit einem früher entwickelten, einfachen Modell der Pleistozänvereisung, das auf dem Integral des jahreszeitlichen Kontrasts der hemisphärischen Einstrahlung basiert, kombiniert. Das so kombinierte Integral ergab ein Modell der Zeitreihe des Eisvolumens, das sowohl den allgemeinen Schwankungen (des Eisvolumens) in den letzten 40 000 Jahren als auch kurzfristigen Ereignissen Rechnung trug. Besonders gut wiedergegeben waren der Allerod-Younger-Dryas-Two-Creeks-Komplex der jüngeren Eiszeit und der Cochrane-Stillstand.Von diesen Zeitreihen wurde eine Eisalbedo-Zeitreihe abgeleitet, die in Kombination mit der errechneten Einstrahlung die Aufstellung eines hemisphärischen Wärmebilanzmodells erlaubte und somit Zeitreihen des Monatsmittels hemisphärischer Oberflächentemperatur. Die klimatischen Episoden, die in diesen Zeitserien dargestellt sind, passen recht gut zu den bereits bekannten Felddaten. Tatsächlich läßt die Modellierung der Kleinen Eiszeit und anderer Erscheinungen vermuten, daß die meisten Ereignisse im Zeitraum von Jahrhunderten bis Jahrtausenden durch Schwankungen der Vulkanität gesteuert werden.

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With 8 Figures     

De l'efficacité des prévisions à courte et moyenne échéances de la pression atmosphérique,basées sur des informations locales de la pression

Résumé L'auteur examine les fondements de la prévision de la pression à courte et moyenne échéances, basée sur des autocorrélations (Vialar) et des corrélations locales de la pression ainsi que sur l'utilisation de moyennes glissantes de la pression atmosphérique (Grappe).Pour apprécier la qualité d'une prévision de la pression, il introduit la notion d'efficacité. Cette notion est liée à la prévision du signe de la variation de la pression.L'auteur montre que la méthode des équations autorégressives ne conduit pas à une prévision efficace de pressions moyennes, tandis que celle des équations de régression locale, appliquée aux moyennes glissantes de la pression journalière, fournit une prévision efficace de la pression moyenne de plusieurs jours (2 à 5 jours). Cependant, l'efficacité de cette dernière prévision est illusoire, car elle ne résulte que des propriétés algébriques des moyennes glissantes.L'auteur remarque que l'échec de ces méthodes de prévision coïncide avec le manque d'autorégressivité de la série chronologique de la variation de la pression journalière. De ce fait, il est peu vraisemblable qu'une quelconque méthode de prévision de la pression atmosphérique, à courte ou moyenne échéance, basée sur des informations locales de la pression, puisse conduire à des prévisions efficaces non illusoires lorsque la série chronologique de la variation première de la pression n'est pas autorégressive.

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Summary The author investigates the bases of a short or medium range pressure forecast, based on autocorrelations (Vialar) and local correlations of pressure as well as on the use of running time means of atmospheric pressure (Grappe).In order to appreciate the degree of quality of a forecast, he introduces the concept of efficiency. This concept is based on the forecast of the sign of the pressure variation.The author points out that the method of autoregressive equations does not lead to an efficient forecast of pressure averages, whilst that of local regression equations, applied to the running means of daily pressure, gives an efficient forecast of pressure averages over a time interval of several days (2 to 5 days). The efficiency of this latter forecast, however, is illusive, this efficiency being a result of the algebraic properties of the running means only.The author notices that the failure of the forecast methods coincides with the lack of autoregressivity of time-series of daily pressure variation. Therefore, it is very unlikely that any method of short or medium range pressure forecast, based on local pressure data, can produce really efficient forecasts if the time series of the first variation of pressure is not autoregressive.

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Zusammenfassung Es werden die Grundlagen der kurz- und der mittelfristigen Luftdruckprognosen untersucht, die auf Autokorrelationen (Vialar) und lokalen Korrelationen des Druckes, sowie auf der Verwendung gleitender Mittel des Luftdruckes (Grappe) beruhen.Zur Abschätzung der Qualität einer Luftdruckprognose wird der Begriff der Treffsicherheit (efficacité) verwendet. Dieser Begriff beruht auf der Vorhersage des Zeichens der Druckänderung.Es wird gezeigt, daß die Methode der Autoregressionsgleichungen nicht zu einer treffsicheren Vorhersage des mittleren Druckes führt, während die der Gleichungen der lokalen Regression, wenn sie auf gleitende Mittel des täglichen Druckes angewandt wird, eine zuverlässige Vorhersage des Druckes im Mittel über mehrere Tage (zwei bis fünf Tage) gestattet. Indessen ist die Wirksamkeit dieser letzteren Prognose nur scheinbar, da sie nur auf den algebraischen Eigenschaften der gleitenden Mittel beruht.Das Versagen dieser Vorhersagemethoden fällt zusammen mit dem Fehlen einer Autoregression der Zeitreihen der täglichen Druckänderungen. Es ist daher wenig wahrscheinlich, daß irgendeine Vorhersagemethode des Luftdruckes für kurze oder mittlere Zeiträume, welche auf lokalen Beobachtungen des Druckes beruht, zu tatsächlich zuverlässigen Vorhersagen führen kann, wenn die Zeitreihe der ersten Differenzen des Luftdruckes nicht autoregressiv ist.

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Avec 4 Figures

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Titulaire d'un mandat d'Aspirant du Fonds National de la Recherche Scientifique.     

Long circumpolar atmospheric waves

Summary The periods of long waves in the circumpolar atmosphere are considerably longer than at lower latitudes because the variation of the Coriolis parameter with latitude decreases from the equator to the poles. The period length increases with decreasing meridional extent of the oscillation and with increasing meridional wave number. Numerical examples of period lengths for different longitudinal and meridional wave numbers and for different meridional extents of the oscillations are shown in Figs. 1–3. The vertical variation of the oscillations is considered only for the simple case of an isothermal atmosphere in order to illustrate the role of the vertical structure of the atmosphere in determining the free oscillations and in regulating the atmospheric response to a forcing function. As a specific example a periodic heating function has been assumed whose intensity decreases upward exponentially. With plausible values for the amplitude of this heating function reasonable values are obtained for the wind and pressure disturbance due to the heating.

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Lange Wellen in der polaren Atmosphäre

Zusammenfassung Die Perioden langer Wellen in der polaren Atmosphäre sind wesentlich länger als in den niederen Breiten, da die Änderung des Coriolisparameters mit der Breite vom Äquator zu den Polen abnimmt. Die Periodenlänge nimmt zu mit abnehmender meridionaler Ausdehnung der Schwingung und mit zunehmender meridionaler Wellenzahl. Numerische Werte von Periodenlängen sind aus Abb. 1–3 zu ersehen. Die Vertikalstruktur der Schwingungen ist für den einfachen Fall einer isothermen Atmosphäre behandelt, um zu zeigen, wie die vertikale Schichtung der Atmosphäre die freien Schwingungen bestimmt und die Ansprechung auf erzwungene Schwingungen reguliert. Als konkretes Beispiel wird eine periodische Erwärmung und Abkühlung angenommen, die mit der Höhe exponentiell abnimmt. Mit realistischen Werten für diese periodische Erwärmung ergeben sich plausible Wind- und Druckwerte.

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With 5 Figures     

Simple models of the valley-plain circulation Part I: Minimum resolution model

Summary A minimum resolution model of thermally induced valley-plain circulations is presented. Slope winds and cross-valley circulations are treated as subgrid motions and are incorporated via aK-ansatz. Using this model one can determine the dependence of the valley-plain circulation on the valley's geometry, on the effectivity of the subgrid motions and on stratification. The relative importance of advective processes is assessed and the response to heating with a diurnal cycle is examined.

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Einfache Modelle der Ausgleichströmung zwischen Gebirgstälern und dem Vorland. Teil I: Modell mit minimaler Auflösung

Zusammenfassung Ein Modell mit extrem niedriger Auflösung wird auf das Problem der thermisch induzierten Ausgleichsströmung zwischen einem Gebirgstal und einer vorgelagerten Ebene angesetzt. Hangwinde und die zugehörigen Zirkulationen in der Talatmosphäre werden im Modell als subskalige Bewegungen angesehen und durch einenK-Ansatz erfaßt. Das Modell erlaubt es, Aussagen über die Abhängigkeit der Talwinde zum Zuschnitt des Tals, von der Wirksamkeit der subskaligen Bewegungen und von der Schichtung zu machen. Die Bedeutung der Temperaturadvektion läßt sich abschätzen. Ferner wird die Reaktion der Zirkulation auf Antriebe mit Tagesgang untersucht.

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With 3 Figures     

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

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

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Numerische Simulation von Wirbelbildungen über dem Hochland von Tibet

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

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With 22 Figures     

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

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

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Ein vereinfachtes für hochländer geeignetes hydrodynamisches mesoscale-modell

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

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With 18 figures     

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

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

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

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

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With 15 Figures     

A subtropical episode of production of kinetic energy from condensation heating

Summary The mutually interacting pressure wave and diabatic heating wave originally cause the observed tropical disturbances. The equivalent barotropic models relate the tendency of vorticity with the convective heating effect directly, and so these models elucidate the roles of these mutually interacting waves on the development of observed tropical disturbances readily. The exact solution for the complex frequency adequately explains the growth and movement of tropical disturbances during summer. The results are divided into two parts 1) for the upper atmosphere 2) for the lower atmosphere. For the upper atmosphere during summer, the standing and amplifying natures of wave numbers 1 and 2 are satisfactorily interpreted. So the standing natures and the intensity variations of Atlantic trough, African high, Tibetan high, Pacific trough, and Mexican high etc. are also explained thereby. Also, the amplification and westward movement of short wave number 8 are interpreted. For the lower atmosphere during summer, the amplifications and westward movements of Carribean easterly wave, African monsoon cyclone, Indian monsoon depression, west Pacific ITCZ wave etc. are explained.

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Die Entstehung tropischer Störungen

Zusammenfassung Die sich gegenseitig beeinflussende Druckwelle und diabatische Erwärmungswelle verursachen ursprünglich die beobachteten tropischen Störungen. Die äquivalentbarotropen Modelle verbinden die Vorticity-Tendenz mit dem konvektiven Erwärmungseffekt direkt, und damit erklären diése Modelle die Bedeutung dieser sich gegenseitig beeinflussenden Wellen für die Entwicklung der beobachteten tropischen Störungen. Die exakte Lösung für den Häufigkeitskomplex erklärt hinreichend die Entwicklung und die Bewegung tropischer Störungen im Sommer.Die Ergebnisse werden in solche für die obere Atmosphäre und für die untere Atmosphäre unterteilt. Für die obere Atmosphäre im Sommer sind die beständigen und sich verstärkenden Formen der Wellenzahl 1 und 2 befriedigend interpretiert. Damit sind auch die beständigen Formen und die Intensitätsänderungen des atlantischen Troges, des afrikanischen Hochs, des tibetischen Hochs, des pazifischen Troges und des mexikanischen Hochs erklärt. Auch die Verstärkung und Westwärtsbewegung der kurzen Wellenzahl 8 sind erklärt. Für die untere Atmosphäre im Sommer sind die Verstärkung und Westwärtsbewegung der karibischen östlichen Welle, der afrikanischen Monsun-Zyklone, der indischen Monsun-Depression, der westpazifischen ITCZ-Welle und der zentralpazifischen ITCZ-Welle erklärt.

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1 Figure     

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

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

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

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With 9 Figures     

Modelling changes in the epidemic range of Southern Pine Beetle using temperature and objective moisture indicators

Summary This report details as statistical model that relates changes in areal coverage of the Southern Pine Beetle (Dendroctonus frontalis Zimm.) to a multivariate combination of temperature and moisture status indices. It is applicable to larger geographic areas than our previous work (Michaels 1984). Performance in a true test (predictive) mode detected the algebraic sign of major coverage changes in a highly significant fashion. The results are purely correlative, rather than causative.This report describes a test-proven tool that can be used by planners to determine whether coverage will change, based upon easily accessed climatic data. An example of its application is provided.

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Zusammenfassung Diese Untersuchung führt ein statistisches Modell aus, welches das flächenmäßige Auftreten vonDendroctonus frontalis Zimm. mit einer Kombination von Temperaturund Feuchteverhältnisindikatoren in Verbindung bringt. Es kann für größere Gebiete verwendet werden als ein früher vorgestelltes (Michaels 1984). Die Anwendung zur Vorhersage zeigte in einem Test gute Übereinstimmung mit der tatsächlich aufgetretenen Richtung der Veränderung in der Verbreitung des Käfers. Die Ergebnisse zeigen Korrelationen, keine Kausalitäten auf.Es wird also ein Werkzeug für den Planer vorgestellt, mit dem die Verbreitungsänderung mit Hilfe leicht zugänglicher klimatologischer Daten bestimmt werden kann. Ein Anwendungsbeispiel wird näher ausgeführt.

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With 5 Figures     

Turbidity measurements of Saharan aerosol and their effects on atmospheric heating and planetary reflectivity

Summary Eleven months of atmospheric turbidity measurements were made in Tozeur, Southern Tunisia, located at the northern edge of the Sahara. These measurements were done with a Linke-Feussner actinometer equipped with broad band Schott filters (OG1, RG2, RG8). These filters were chosen, as they have demonstrated a good stability with time. The lowest values of turbidity were found in winter, which is the rainy season for this area. In spring (April) the largest number of sand storms were observed, but the turbidity remained high for the whole summer. A mean Linke turbidity factor of 5.39 was derived, which is a value otherwise generally found only in industrial areas. Mean values of Ångström coefficients were = 0.34 and = 1.20.Aerosol particles were also sampled with nucleopore membrane filters. The chemical analyses of the particles with an X-ray spectrometer showed that most of the smaller ones had a chemical composition similar to sand. Other, larger ones showed high amounts of Ca and Cl; these are believed to have originated in Chott Djerid, the largest dried-out salt lake in Tunisia, which is located 20 km southeast of Tozeur.Model calculations of the radiative transfer for the solar spectrum were carried out, taking the turbidity measurements and ground truth measurements of albedo [33] into account. A perturbation experiment was carried out, changing turbidity and surface reflectivity. It was found that an increased surface reflectivity had a cooling effect at the surface, and a warming effect on the lowest kilometer of the atmosphere. Further, increases in turbidity resulted again in cooling at the surface, but with additional warming of the atmosphere. The combined increases of surface reflectivity and turbidity had a somewhat balancing effect as far as planetary albedo was concerned.

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Messungen der Trübung des Aerosols der Sahara und ihre Auswirkungen auf die Erwärmung der Atmosphäre und auf die planetare Reflexionsfähigkeit

Zusammenfassung Elf Monate hindurch wurden in Tozeur in Süd-Tunesien am Nordrand der Sahara Messungen der atmosphärischen Trübung durchgeführt. Diese Messungen wurden mit einem Linke-Feussner gemacht, das mit Breitband Schott-Filter OG1, RG2 und RG8 ausgerüstet ist. Die kleinsten Trübungswerte wurden im Winter gefunden, der für dieses Gebiet die Regenzeit ist. Im Frühling (April) wurde die größte Zahl von Sandstürmen beobachtet und die Trübung blieb auch im ganzen Sommer groß. Es wurde ein mittlerer Trübungsfaktor nach Linke von 5.39 bestimmt. Das ist ein Wert, der im allgemeinen nur in Industriegebieten gefunden wird. Die Mittelwerte der Ångström-Koeffizienten betrugen = 0,34 und = 1,20.Mit Membranfiltern wurden auch Aerosolteilchen gesammelt. Die mit einem Röntgenstrahlen-Spektrometer durchgeführten chemischen Analysen der Teilchen zeigten, daß die kleineren Teilchen meist eine dem Sand ähnliche chemische Zusammensetzung haben. Größere Teilchen zeigten hohe Beträge von Ca und Cl. Diese haben ihren Ursprung scheinbar im Chott Djerid, dem größten ausgetrockneten Salzsee in Tunis, der 20 km südöstlich von Tozeur liegt.Es wurden Modellrechnungen der Strahlungsübertragung für das Sonnenspektrum durchgeführt, wobei die Trübungsmessungen und die Albedomessungen in Rechnung gezogen worden sind. Es wurden auch Störungsexperimente mit geänderter Trübung und Oberflächenreflexion durchgeführt. Es wurde gefunden, daß zunehmende Oberflächenreflexion einen Abkühlungseffekt an der Oberfläche und einen Erwärmungseffekt im untersten Kilometer der Atmosphäre zeigt. Ferner bewirkt eine Zunahme der Trübung ebenfalls eine Abkühlung der Oberfläche, aber zusätzliche Erwärmung der Atmosphäre. Die kombinierte Zunahme der Oberflächenreflexion und der Trübung hatte einen etwas ausgleichenden Effekt, soweit die planetare Albedo betroffen war.

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With 13 Figures     

New results regarding the influence of solar activity on the stratospheric-tropospheric exchange

Summary The dependence of stratospheric intrusions on solar events is analyzed on the basis of 8-years' recordings of the concentration of stratospheric radionuclides and the ozone at 3 km altitude, as well as of the atmospheric profile of the ozone concentration and the total ozone.A significant, even though weak influence of solar magnetic sector structure boundary passages of type-/+ can be identified, a seasonal influence, however, is also observed. The strong 50 to 80% increase in the frequency of stratospheric intrusions after solarH -flares is significant and completely independent of the phase of the solar cycle and season. The total atmospheric ozone shows also a correlation with solar flares: A well defined maximum on the day preceding the flare. The neutron density clearly shows the Forbush decrease on theH -key day. Using key days with Forbush minimum for the superposed epoch analysis reveals a significant maximum of the Be 7-concentration on the day before the flare (rise by about 45 to 60%).Notable is the following sequence: Approximately 3 days before the solar flare the neutron density begins to decrease, 1 to 2 days before the flare the total atmospheric ozone maximizes, and 2 to 3 days after the flare one finds the maximum of the Be 7 in the troposphere as a consequence of the stratospheric intrusion.Around days with maximum Be 7-concentration the reliability of weather forecasts is clearly reduced — a fact, which at this point is obviously indicative of an acute activation of a labile atmospheric condition.We selected some characteristic individual cases to demonstrate by means of tables the time lapse of typical solar atmospheric and geophysical variables associated with solar flares. The attendant structures of the vertical ozone profile are discussed.Some preliminary reflections on a physical link are set forth.

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Neue Ergebnisse über den Einfluß der Sonnenaktivität auf den stratosphärisch-troposphärischen Austausch

Zusammenfassung Anhand 8jähriger Registrierungen der Konzentration stratosphärischer Radionuklide und des Ozon in 3 km Höhe sowie des atmosphärischen Profils der Ozon-Konzentration und des Gesamt-Ozon wird die Abhängigkeit stratosphärischer Lufteinbrüche in die Troposphäre von solaren Ereignissen analysiert.Ein signifikanter, wenn auch schwacher Einfluß von Sektordurchgängen des interplanetarischen Magnetfeldes beim Polaritätswechsel vom Typ-/+ läßt sich nachweisen, jedoch geht ein jahreszeitlicher Einfluß mit ein.Signifikant und völlig unabhängig von der Phase des solaren Zyklus und der Jahreszeit ist die starke Zunahme der Häufigkeit bzw. der Stärke von stratosphärischen Lufteinbrüchen 2 bis 3 Tage nachH -Eruptionen (Zunahme um 50 bis 80%). Das atmosphärische Gesamt-Ozon zeigt ebenfalls eine Korrelation mitH -Eruptionen: Ein gut ausgeprägtes Maximum am Tag vor der Eruption wird festgestellt. Die Neutronendichte zeigt amH -Stichtag deutlich den Forbush-Effekt. Verwendet man Stichtage mit einem Forbush-Effekt für die Überlagerungs-Analyse, so findet man am Tage vor dem Stichtag ein signifikantes Maximum der Be 7-Konzentration (Anstieg um 45–60%). Auffallend ist die folgende Zeitfolge: Etwa 3 Tage vor derH -Eruption beginnt die Neutronendichte abzusinken, 1 bis 2 Tage vor der Eruption erreicht das atmosphärische Gesamt-Ozon das Maximum, 2 bis 3 Tage nach derH -Eruption findet man das Maximum des Be 7 in der Troposphäre als Folge der stratosphärischen Lufteinbrüche.Um Tage mit maximaler Be 7-Konzentration ist die Treffsicherheit von Wetterprognosen eindeutig reduziert. Man hat es also zu diesem Zeitpunkt offensichtlich mit der akuten Aktivierung eines labilen atmosphärischen Zustandes zu tun.Anhand von Tabellen wird der zeitliche Ablauf von charakteristischen solaren atmosphärischen und geophysikalischen Größen im Zusammenhang mit solaren Ereignissen für einige charakteristische Einzelfälle dargelegt. Die zugehörigen Strukturen des vertikalen Ozon-Profiles werden besprochen.Einige vorläufige Gedanken über einen Kausalzusammenhang werden dargelegt.

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With 12 Figures     

On the predictability of low-level flow during ALPEX

Summary The growth of error energy from initially uncertain states is a characteristic of global forecast models that is absent or markedly diminished in limited area forecasts. The enhanced regional predictability is presently studied with a limited area boundary layer model applied to a European region centered on the Alps. The results are remarkably insensitive to initial data, and a qualitative explanation of this is sought in terms of Thompson's (1957) and Lorenz's (1969) predictability analysis. It appears that the high predictability of regional models is an artifact of the overwhelming role that the prespecification of external boundaries plays in this problem. In cases that Dirichlet boundary conditions are imposed at the perimeter of the limited forecast region, the larger scale flow components, including most of the advecting flow are determined completely independently of internal dynamics and vorticity fluctuations, a condition that does not promote uncertainty growth.The simplest relaxation of this constraint is accomplished by imposing Neumann boundary conditions with zero gradient of forecast variables at the outer boundary. In this case the boundary values depend completely upon the interior forecast, and there is no theoretical reason to expect that error growth should be limited. Nevertheless, present results show that the only significant forecast errors associated with initial uncertainties in these cases are trapped near external boundaries. An explanation of this phenomenon and its generality is discussed. Our forecast results and analysis of error spread from boundaries suggest that topography may enhance local predictability.Although the predictability of a regional boundary layer model is high with respect to initial errors of even rather large magnitude, the same is not true with respect to large uncertainties in the representation of topography and surface, radiative and dissipative effects. Substantial variations of the parameterization of these processes through changes of the model equations produce boundary layer solution divergence with doubling time scales as short as one day. The uncertainty growth associated with smaller (and more realistic) perturbations of these processes remains to be studied.

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Über die Voraussagbarkeit von bodennahen Strömungen während ALPEX

Zusammenfassung Das Anwachsen der Fehler auf Grund anfänglich unsicherer Zustände ist ein Charakteristikum globaler Vorhersagemodelle. Diese Beschränkung ist nicht vorhanden oder stark vermindert in Vorhersagen für begrenzte Gebiete. Die verbesserte regionale Vorhersagbarkeit wird gegenwärtig an einem Grenzschichtmodell untersucht, welches auf einen Teil Europas mit den Alpen im Zentrum angewandt wird. Die Ergebnisse sind auffallend im empfindlich gegenüber den Anfangsdaten. Eine qualitative Erklärung dafür kann anhand der Vorhersagbarkeitsanalyse von Thompson (1957) und Lorenz (1969) durchgeführt werden. Die hohe Vorhersagbarkeit regionaler Modelle erscheint als Ergebnis der überwältigenden Rolle, die die Vorgabe der äußeren Ränder in diesem Problem spielt. In Fällen, wo Dirichlet-Randbedingungen an der Peripherie des begrenzten Vorhersagegebietes aufgezwungen werden, erfolgt die Bestimmung der großräumigen Strömungskomponenten inklusive des größten Teils der advektierenden Strömung, unabhängig von der internen Dynamik und den Wirbelfluktuationen. Diese Bedingung fördert das Anwachsen von Unsicherheiten nicht.Die einfachste Lockerung dieser Beschränkung wird durch Einführung von Neumann-Randbedingungen mit der Vorhersagevariablen ohne Gradienten an den äußeren Rändern erreicht. In diesem Fall hängen die Randwerte vollständig von der Vorhersage im Inneren ab und es besteht kein theoretischer Grund, eine Beschränkung des Fehlerwachstums zu erwarten. Dennoch zeigen die gegenwärtigen Ergebnisse, daß die einzigen wesentlichen Vorhersagefehler in Zusammenhang mit Anfangsunsicherheiten in diesen Fällen auf den Randbereich beschränkt sind. Eine Erklärung dieses Phänomens und seine Allgemeingültigkeit wird diskutiert. Unsere Vorhersageergebnisse und die Analyse der Fehlerausbreitung von den Rändern aus legt nahe, daß die topographie die lokale Vorhersagbarkeit verbessern kann.Obwohl die Vorhersagbarkeit eines regionalen Grenzschichtmodells in bezug auf die verhältnismäßig großen Anfangsfehler hoch ist, ist dies nicht so in bezug auf die großen Unsicherheiten in der Wiedergabe der Topographie und der Oberfläche sowie Strahlungs- und dissipativer Effekte. Wesentliche Variationen der Parametrisierung dieser Prozesse durch Änderungen der Modellgleichungen erzeugen Divergenzen in den Grenzschichtlösungen, die sich schon in einem Tag verdoppeln. Das Wachstum der Unsicherheit verbunden mit kleineren (und realistischeren) Störungen dieser Prozesse bleibt noch zu untersuchen.

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With 14 Figures     

Temperature inversion buildup in Colorado's Eagle Calley

Summary The development of temperature inversion and wind structure in Colorado's Eagle Valley was investigated by means of tethered balloon ascents made during the late aftermoon and evening of 15 October 1978. Strong cooling of the valley atmosphere began after 1630 MST. The mean rate of energy loss from a 1 m-thick cross section of the valley atmosphere during the 4 h period of observations was 1.23 MW. The zone of maximum rate of energy loss propagated upwards from the valley floor after 1630 MST and was accompanied by distinctive structures in both the temperature and wind fields. Transport of cold air in the downslope flows over the sidewalls is thought to play a major role in causing the rapid growth (250 m/h) in temperature insersion depth and the strong cooling of the atmosphere in the early stages of the evening transition period.

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Der Aufbau einer Temperaturinversion im Eagle Valley von Colorado

Zusammenfassung Die Entwicklung von Temperaturinversion und Windstruktur im Eagle Valley von Colorado wurde mittels Fesselballonaufstiegen untersucht. Diese Ballonaufstiege wurden am späten Nachmittag und Abend des 15. Oktober 1978 durchgeführt. Nach 1630 MST setzte eine starke Abkühlung der Talatmosphäre ein. Die mittlere Rate des Energieverlustes während des vierstündigen Beobachtungszeitraumes von einem 1 m starken Querschnitt der Talatmosphäre war 1.23 MW. Die Zone der maximalen Energieverlustrate breitete sich nach 1630 MST vom Talboden nach oben aus, wobei sie von charakteristischen Temperatur- und Windfeldstrukturen begleitet wurde. Man nimmt and, daß der Transport von kalter Luft in den Abhangströmungen über die Seitenwände bei der Verursachung des raschen Anwachsens (250 m/h) der Mächtigkeit der Temperaturinversion und der starken Abkühlung der Atmosphäre in den frühen Stadien der abendlichen Übergangsperiode eine bedeutende Rolle spielt.

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With 5 Figures

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Contribution no. PNL-SA-13718. A slightly modified version of a paper presented at the American Meteorological Society's Second Conference on Mountain Meteorology at Steamboat Springs, Colorado, in November 1981.     

Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung und Wasserdampfabsorption auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch

Zusammenfassung Zur Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung im Spektralbereich von 7,5 bis 26 bei geringem Wasserdampfgehalt der Atmosphäre wurde ein Gitterspektrograph auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch eingesetzt. Gleichzeitig wurde der totale Wasserdampfgehalt der Atmosphäre optisch kontrolliert. Hierzu wurde ein Interferenzfilter-Aktinograph verwendet, der die Absorption der Sonnenstrahlung in der 1,38 -Wasserdampfbande mißt. Die Geräte werden beschrieben und die Eichverfahren erläutert. Als erste Ergebnisse werden einige Emissionsspektren und Tagesgänge des totalen Wasserdampfgehaltes gezeigt.Summary For measuring the atmospheric radiation within the spectral region from 7,5 to 26 at small amounts of precipitable water, a grating spectrometer was put into action at the Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch. At the same time the amount of precipitable water was optically controlled by means of an interference filter actinograph, which measures the absorption of sun radiation within the 1,38 -water vapour band. The equipment and its calibration is described. As first results some emission-spectra and diurnal variations of precipitable water are given.

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Résumé Un spectrographe à réseau a été utilisé à la station de recherches alpines du Jungfraujoch pour mesurer le rayonnement atmosphérique dans la bande spectrale située entre 7,5 et 26 de longueur d'ondes pour une faible concentration en vapeur d'eau de l'atmosphère. On a contrôlé simultanément, par procédé optique, la teneur totale en vapeur d'eau de l'atmosphère. Pour ce faire, on s'est servi d'un actinographe muni d'un filtre à interférences qui mesure l'absorption du rayonnement solaire dans la bande de 1,38 (vapeur d'eau). Les appareils sont décrits ici ainsi que la méthode d'étalonnage qui s'y rapporte. Comme premiers résultats, on présente quelques spectres d'émission ainsi que des courbes diurnes de la teneur totale de l'atmosphère en vapeur d'eau.

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Mit 6 Textabbildungen

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Vortrag, gehalten auf der meteorologischen Tagung in Rauris, Österreich, 7. bis 9. September 1961.Die Untersuchungen wurden mit Unterstützung der Cambridge Research Laboratories, OAR, durch das European Office, Aerospace Research, United States Air Force, durchgeführt.     

The effects of aerosols on the response of a two-dimensional zonally-averaged climate model

Summary The response of climate processes to changes in aerosols is investigated using a two-dimensional zonally-averaged climate model. To account for the spatial and temporal heterogeneities of aerosol distributions, a strongly scattering maritime aerosol over ocean and a strongly absorbing rural aerosol over land are used in the layer between the surface and the 700 mb level. The effects of aerosols, gases and clouds on the radiative transfer are computed concurrently using a parameterized form of a two-stream approximation. Aerosols induce a reduction of the solar absorption at the surface and an enhancement of atmospheric absorption. The resulting changes in the climate model parameters are not only a function of the radiatively-active atmospheric constituents, but also of the amplifying or dampening effects of feedback processes employed in the model calculations. For the specified aerosol types and the optical thickness distribution given by Potter and Cess, the annual temperature change at the surface is –2.1 °C with ice-albedo feedback. Without ice-albedo feedback the corresponding value is –1.4 °C. In the present study aerosols produce a cooling effect in the atmosphere at all latitudes.

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Zusammenfassung Der Einfluß von unterschiedlichen Aerosolen auf Klimaprozesse wird mit Hilfe eines zweidimensionalen Klimamodells untersucht. Um die zeitliche und räumliche Variabilität von Aerosolverteilungen zu berücksichtigen, wird über dem Meer ein überwiegend streuendes Aerosol und über Land ein überwiegend absorbierendes Aerosol in der Schicht zwischen dem Erdboden und dem 700 mb Niveau betrachtet. Der Einfluß von Aerosolen, Gasen und Wolken auf den Strahlungstransport wird mit Hilfe einer parametrisierten Zweistromapproximation berechnet. Aerosole verursachen eine Reduzierung der solaren Absorption an der Erdoberfläche und eine Verstärkung der atmosphärischen Absorption. Resultierende Änderungen der Klimamodellparameter sind nicht nur eine Funktion der strahlungsaktiven atmosphärischen Bestandteile, sondern auch von verstärkenden oder dämpfenden Rückkopplungsprozessen. Für die hier benutzten speziellen Aerosoltypen und die Verteilung der optischen Dicke nach Potter and Cess ergibt sich eine Änderung in der Jahresmitteltemperatur von –2,1 °C unter Berücksichtigung des Eis-Albedo-Rückkopplungseffekts. Ohne diesen Mechanismus beträgt die entsprechende Temperaturänderung –1,4 °C. In der Atmosphäre ergibt sich ebenfalls eine Temperaturabnahme in allen Breiten.

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With 7 Figures