Gibt es eine «kritische Windgeschwindigkeit» für Prozesse an der Grenzfläche Wasser-Luft?

Zusammenfassung Eineabsolute «kritische Windgeschwindigkeit» für Prozesse an der Grenzfläche Wasser-Luft scheint nicht zu existieren. Unsere Beobachtungen liefern jedoch Anzeichen für das Vorhandenseinrelativer «kritischer Windgeschwindigkeiten, die vom Ueberströmungsweg, bzw. von der Wellenlaufstrecke abzuhängen scheinen. Diese relativen «kritischen Windgeschwindigkeiten» sind durch folgende-Merkmale gekennzeichnet: Aenderung der Struktur der Meeresoberfläche (glatt-rauh); Umschlag der laminaren Wassergrenzschicht zur Turbulenz; Ueberbrechen der Schwerewellen; Minimum des Widerstandskoeffizienten der Meeresoberfläche.

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Summary It seems that there is no absolute «critical wind speed» for air-sea boundary processes. From our observations it may, however, be referred that there are relative values of the «critical wind speed» which seem to depend on the fetch. These relative values of the «critical wind speed» are characterized by the following marks: The sea surface pattern is changed (smooth-rough);, the boundary layer in water turns from laminar to turbulent flow; the gravity waves break; the resistance coefficient of the sea surface has a minimum.

     

Zur Berechnung der latenten und fürhlbaren Wärmeströme von der Meeresoberfläche an die Luft

Zusammenfassung Ausgehend von der Temperaturänderung eines Einheitsvolumens einer inkompressiblen Strömung werden die Gleichungen für den Transport von Bewegungsgröße und von fühlbarer und latenter Wärme bestimmt. Mit der Annahme, daß die Temperaturschichtung in den untersten 10 cm vernachlässigbar ist, kann man aus den vorhandenen Messungen der Schubspannung bei adiabatischer Schichtung die Schubspannung bei nichtadiabatischer Schichtung berechnen, wenn man voraussetzt, daß die Windgeschwindigkeit einem Potenzgesetz der Höhe gehorcht und die Schubspannung höhenkonstant ist. Aus diesen Schubspannungswerten kann man den turbulenten Diffusionskoeffizienten für den Transport von Bewegungsgröße bestimmen. Nimmt man weiter an, daß sich die turbulenten Diffusionskoeffizienten für die drei Transporte nicht unterscheiden und daß auch die Temperatur und Feuchte einem Potenzgesetz der Höhe gehorchen, dann kann man aus den Temperatur-und Feuchtemessungen in zwei Höhen und einer Windgeschwindigkeitsmessung den fühlbaren und latenten Wärmestrom berechnen. Ein Vergleich mit denJacobs'schen Formeln für die Verdunstung und den Transport von fühlbarer Wärme zeigt, daß die Ergebnisse nur für mittlere Windgeschwindigkeiten gut übereinstimmen. Für höhere Windstärken liefern dieJacobs'schen Formeln viel zu kleine Werte.

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Summary From the change of potential temperature of unit volume of an incompressible fluid, the transport equation for sensible and latent heat and for momentum have been determined. Neglecting the influence of temperature stratification on the lowest 10 cm and assuming the wind speed to follow a power law of height and the shearing stress to be independent of height, it is possible to determine the shearing stress for nonadiabatic conditions from the measurements of the shearing stress for adiabatic stratification. From the shearing stress one may determine the eddy diffusivityK(z). Assuming the three coefficients for turbulent diffusion to be identical and the temperature and humidity to follow a power law of height, one can determine the latent and sensible heat transfer from temperature and humidity measurements at two heights and one wind speed measurement. Comparison withJacobs's formulas for the evaporation and sensible heat transfer shows that the results agree only for medium wind speed. For larger wind velocitiesJacobs's formulas yield much too low values.

     

Qualitätsziele für die Nordsee?- Pro und Kontra-Pro

Zusammenfassung Bereits im Oktober 1973 wurde von der EG ein Aktionsprogramm für den Umweltschutz verabschiedet, in dem die Definition von Qualitätszielen gefordert wird. Danach sollen Qualitätsziele für den Schutz des Menschen gegen Umweltverschmutzung, aber auch für den Schutz der Umwelt an sich formuliert werden. Die Vorstellungen bezogen das Meerwasser zwar ausdrücklich mit ein, waren jedoch stark funktionsbezogen (Badewasser, Fischzucht). 1986 fanden Qualitätsziele in die Leitlinien Umweltvorsorge Eingang. Die Dritte Internationale Nordseeschutzkonferenz 1991 forderte, Qualitätsziele international zu entwickeln. Im selben Jahr erhielt das Nationalparkamt vom Schleswig-Holsteinischen Umweltministerium den Auftrag, ein Diskussionspapier zu erarbeiten. Dieses Papier liegt inzwischen vor. Es beschreibt ökologische Schäden und schlägt auch Parameter für Qualitätsziele vor.In der aktuellen Diskussion wird z. T. bestritten, daß die Beschreibung ökologischer Ziele von Nutzen sein könnte. Sinnvolles Handeln zum Schutz der Umwelt ist aber nur möglich, wenn Klarheit über die Ziele besteht. Auch in der Umweltpolitik reichen vage Formulierungen nicht aus, zumal dann allzu leicht eine breite, aber folglose Zustimmung erfolgt. Präzise definierte Ziele ermöglichen dagegen eine Kontrolle über den Erfolg von eingeleiteten Maßnahmen.Aus diesen Gründen müssen ökologische Qualitätsziele für den Natur- und Umweltschutz definiert werden. Die dafür benötigten Begriffe sind eindeutig festzulegen und zu verwenden (z. B. Qualitätsstandards, Grenzwerte, Richtwerte). Erst dann ist es möglich, die Ziele von den anzuwendenden Methoden zu unterscheiden, die in der bisherigen Diskussion ständig verwechselt werden. Ohne Beteiligung der Naturwissenschaftler können Qualitätsziele nicht verständlich und präzise formuliert werden.

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For and against ecological quality objectives for the North Sea-for

Summary In October 1973 the EC approved environmental protection measures in which a demand was made for a definition of ecological quality objectives. These were to be formulated to ensure that humans were protected against environmental pollution, but aims to protect the environment itself were also to be drawn up. Sea water was included in the programme, but suggestions were strongly oriented towards its various uses (bathing, fish farming). Quality aims were included in the 1986 Leitlinien Umweltvorsorge (Guidelines for environmental precautions). The 3rd International North Sea conference in 1991 requested that ecological quality objectives should be developed internationally. Also in 1991, the Ministry of the Environment in Schleswig-Holstein instructed the Nationalpark agency to draw up a discussion document which has now been presented. It describes ecolgical damage and suggests parameters for ecological quality objectives.In the current discussion, it is partly disputed that describing ecological aims could be useful. But sensible action to protect the environment is only possible if there is no confusion about the aims. In ecological policy, too, vague formulations are not sufficient, particularly if what follows is broad but ineffective agreement. Precisely defined aims, on the other hand, mean that the success of measures taken can be checked.It is for these reasons that ecological quality objectives must be defined for conservation purposes. The terms to be used must be fixed and used unambiguously (e. g. quality standards, limit values, guide values). Only then it will be possible to distinguish between aims and the methods which in previous discussions have always been confused. Ecological quality objectives cannot be formulated intelligibly and precisely without the pariticipation of scientists.

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Veröffentlichung Nr. 32 des Projektes Ökosystemforschung Wattenmeer     

Die Ergebnisse der siebenten Forschungsfahrt der „Carnegie“ für die Ozeanographie des Pazifischen Ozeans

Ohne Zusammenfassung     

Vereinfachte Berechnung der Radioaktivität und ihrer Streuung im Wasser für ein festgelegtes Arbeitsschema

Ohne Zusammenfassung Herrn Prof. Dr. O. Faag zu seinem 60. Geburtstag in Verebrung gewidmet     

Die Bedeutung der geodätischen Astronomie für die Überbrückung der Ozeane

Summary To connect the continents, especially the European with the American one by geodetic measurements with regard to geophysical interest, the triangulation with movable high lights seems to be of a good prospect. In this method a single matter hitherto has not yet been sufficiently treated. To bring together the two parts of the principle figure on the place of the flares with higher accuracy, theLaplace' condition for three following points of the figure is specialized here, furnishing so a formula for the «bowing correction». Furthermore the technical observation methods are explained and some conclusions are added.

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Résumé Au sujet de la connection géodésique du continent Européen au continent Américain par rapport à l'intérêt géophysique, la triangulation avec des lumières mouvantes a de bonnes chances de succès. Pour aider la réalisation il faut expliquer un sujet jusque là omis. Pour la jonction des deux parts de la figure principale au lieu des lumières d'une exactitude plus grande, la condition deLaplace a été spécialisée à trois points successives de la figure, résultant ainsi la formule pour la «correction de torsion». En outre la technique des observations a été traitée, jointe aux conclusions générales.

     

Variabilität der Primärproduktion aus dreidimensionalen Modellrechnungen für die Nordsee mit ECOHAM1

Ocean Dynamics - Mit dem dreidimensionalen Modell ECOHAM1 (Ecological North Sea Model, Hamburg, Version 1) wurde die jährliche Primärproduktion für die Jahre 1985 bis 1994 regional...     

Untersuchungen über atmosphärische Spurenstoffe und ihre Bedeutung für die Chemie der Niederschläge

Zusammenfassung Nach einer kurzen Einführung über die Methoden der chemischen Analyse atmosphärischer Spurenstoffe und einer Übersicht über die natürlichen Quellen der verschiedenen Spurengase wird über Meßergebnisse an verschiedenen kontinentalen Meßplätzen berichtet. Die Ergebnisse werden denjenigen vonJunge an maritimen Orten gegenübergestellt. Insbesondere wurden die in 3000 m Höhe auf der Zugspitze ermittelten Daten in Abhängigkeit von der vertikalen Temperaturschichtung ausgewertet. In einem zweiten Abschnitt wird die Beziehung zwischen atmosphärischen Spurenstoffen und der Chemie der Niederschläge behandelt. Dabei wird die Bedeutung der Spurengase für den Gehalt des Regenwassers an verschiedenen chemischen Komponenten herausgestellt. Abschliessend werden die Auswertungen über den Zusammenhang zwischen der Konzentration natürlicher Spurenstoffe im Regen und der Niederschlagshöhe besprochen.

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Summary After a short introduction on the methods of chemical analysis of atmospheric trace substances and a survey on the natural sources of the different atmospheric trace gases, new results of measurements carried out at different continental locations are communicated. The results are compared with those gained byJunge at maritime stations. In particular the data gained on the summit of Zugspitze at 3000 m altitude, were evaluated with respect to the vertical temperature gradient of the atmosphere. In a second chapter the relation between atmospheric trace substances and the chemistry of precipitation is discussed. In this connection the importance of gas-traces for the concentration of chemical matter in rainwater is stressed. Finally the relationship between the concentration of trace-substances in rain and the amount of precipitation of individual rainfalls is presented.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate, Air Force Cambridge Research Center, under contract AF 61 (052)-249 through the European Office, ARDC.-Erweiterte Fassung eines Vortrags, gehalten auf der XII. Generalversammlung der IUGG in Helsinki 1960.     

Näherungsformeln für die bei der Reflexion und Brechung elastischer Wellen an Unstetigkeitsflächen auftretenden Reflexions-und Transmissionskoeffizienten

Zusammenfassung Beim Auftreffen einer Verdichtungswelle auf die Trennungsfläche zweier elastischer Medien entstehen bekanntlich vier Sekundärwellen, nämlich je eine gebrochene und reflektierte Verdichtungs- und Scherungswelle. Die Amplituden dieser Sekundärwellen und damit auch die auf sie entfallenden Energieanteile der Primärwelle hängen — ausser von den physikalischen Konstanten der Medien — vom Einfallswinkel der Primärwelle ab. Ihre Berechnung erfolgt über ein viergliedriges lineares Gleichungssystem und führt auf sehr unübersichtliche Ausdrücke für die Amplitudenverhältnisse — die Reflexions- und Transmissionskoeffizienten. Für diese Koeffizienten werden Näherungsausdrücke abgeleitet, die bei einer Genauigkeit von wenigen Prozent eine wesentlich raschere Berechnung derselben gestatten.

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Summary At the incidence of a compressional wave (P-wave) at plane interface between two elastical Media there are generated four secundary waves, i. e. a refracted and reflected compressional and shear waves. The amplitudes of this secundary waves and consequently also the partition of energy of the incident wave among them depend on the physical constants of the media and on the angle of incidence of the primary wave. They may be calculaded by means of a system of four linear equations, but the expressions for the reflection and transmission coefficients (in general terms) are very complicated. Approximation formulae for these coefficients are deduced.

     

Ein geochemisches Modell für den Tiefseeboden im Peru-Becken—und die Reaktion des Systems auf technische Eingriffe

Ocean Dynamics - A prognostic model, which numerically simulates the effects of deep-sea mining on the geochemical conditions at the Peru Basin deep-sea floor, is presented. The model is based on...     

Überströmung des Island-Färöer-Rückens in Bodennähe nach Beobachtungen mit dem Forschungsschiff „Anton Dohrn“ 1955/56

Zusammenfassung 1. Problemstellung. Wasseraustausch über dem unterseeischen Riegel zwischen zwei benachbarten Meeren am Beispiel des Island-Färöer-Rückens. — 2. Zur Topographie des Island-Färöer-Rückens. Eine neue Tiefenkarte des Rückens (Abb. 1) wird diskutiert und nachgewiesen, daß das Bodenrelief des Westabhanges eine stärkere Unruhe zeigt als das des Ostabhanges (Abb. 2). — 3. Die hydrographischen Verhältnisse im Gebiet des Island-Färöer-Rückens. Fünf hydrographische Querprofile über den Rücken, die im Juli 1955 und im Januar und Mai 1956 mit Anton Dohrn zum Studium der Überströmung ausgeführt wurden, werden wiedergegeben (Abb. 5, Tafel 4). In allen Fällen lagert warmes nordostatlantisches Wasser über kaltem subarktischem Wasser, das den Boden des Rückens bedeckt. — 4. Zur Bodenströmung am Island-Färöer-Rücken. Die Stromgeschwindigkeit der Überströmung am Westhang wird berechnet (Tabelle 1). Selbst unter der Annahme einer relativ großen Reibungskonstanten werden in Bodennähe in 700 m Tiefe etwa 50 cm/sec erreicht. Der Volumtransport der Überströmung beträgt etwa 6·10⁶ m³/see. — 5. Zur Veränderlichkeit der Überströmung. Die zweimalige Wiederholung eines Profils läßt starke Schwankungen der Schichtung erkennen. Die große Streubreite der bodennahen Temperaturen am Westhang, die aus den Beobachtungen der letzten sechzig Jahre erwiesen ist (Abb. 3), deutet auf große Veränderlichkeit der Überströmung. Örtlich bevorzugte Überströmung ist bisher nicht nachweisbar. — 6. Auswirkung der Überströmung und ihrer Schwankungen. Schubweise Erneuerung des Bodenwassers im Nordatlantischen Ozean, Beeinflussung der Standorte der Nutzfische auf dem Rücken sowie morphologische Einflüsse auf den Meeresboden sind zu erwarten. Nur die letzte Auswirkung ist bis jetzt nachweisbar.

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Overflow over the Iceland-Färöer ridge near the sea bottom as observed during the cruises of the research ship Anton Dohrn 1955/56

Summary 1. Problem to be dealt with: Water exchange across the submarine sill between two adjacent seas is illustrated by the example of the Iceland-Färöer Ridge. — 2. Contribution to the topography of the Iceland-Färöer Ridge: A new bathymetric chart of the Iceland-Färöer Ridge (fig. 1) is discussed and proof is delivered that the bottom relief of the West slope is more irregular than that of the East slope (fig. 2). — 3. Hydrographic conditions in the region of the Iceland-Färöer Ridge: With a view to study overflow conditions at the Iceland-Färöer Ridge five hydrographic cross sections were laid across the Ridge by the Anton Dohrn in July 1955 as well as in January and May 1956. A diagram showing these sections is given in figs. 5. In every case, the warm water from the north-eastern part of the North Atlantic lays on top of the cold subarctic water, that covers the bottom of the Ridge. — 4. On the bottom current at the Iceland-Färöer Ridge: The current velocity of overflow at the West slope is calculated (table 1). Even on the assumption that the frictional constant is relatively high, the velocity obtained near the bottom at a depth of 700 m amounts to about 50 cm/sec. The volume transport of overflow is about 6·10⁶ m³/sec. — 5. On the variability of overflow: The repetitions of one of the sections show that the stratification underlies considerable variations. The large temperature variations near the bottom on the West slope of which observations from the last sixty years (fig. 3) give evidence, are indicative of a great variability of overflow. No proof has so far been delivered that overflow prefers definite passages. — 6. Effects of overflow and of its variations: Renewal in boluses of the bottom water in the North Atlantic, effects on the habitats of commercial fishes on the Ridge as well as morphological influences on the bottom must be expected. So far, proof has been supplied for effects on bottom topography only.

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Débordement de l'eau par-dessus la dorsale d'islande — iles de féroé suivant les observations faites à bord du navire explorateur «Anton Dohrn» en 1955 et 1956

Résumé 1. Problème à traiter: Le mécanisme de l'échange de l'eau entre deux océans adjacents par-dessus un seuil sousmarin est expliqué par l'exemple de la Dorsale d'Islande — Iles de Féroé. — 2. Contribution à la topographie de la Dorsale d'Islande — Iles de Féroé: Une nouvelle carte bathymétrique de cette Dorsale (fig. 1) est discutée et il est démontré que le relief du fond de la pente occidentale est plus accidenté que celui de la pente orientale (fig. 2). — 3. Conditions hydrographiques dans la région de la Dorsale d'Islande — Iles de Féroé: Dans le but d'étudier les conditions du débordement par-dessus la Dorsale d'Islande — Iles de Féroé on a exécuté cinq sections transversales hydrographiques de la Dorsale à bord de l'«Anton Dohrn» en juillet 1955, en janvier et en mai 1956. Les figures 5 sur la planche 4 de cette contribution montrent ces cinq sections qui révèlent la superposition des eaux chaudes de la partie Nord-Est de l'Atlantique Nord au-dessus des eaux froides subarctiques qui couvrent le fond de la Dorsale. — 4. Sur le courant du fond traversant la Dorsale d'Islande — Iles de Féroé: La vitesse du débordement par-dessus la pente occidentale est calculée (tableau 1). Même si l'on suppose que la constante de friction soit relativement grande, on obtient une vitesse de 50 cm/sec environ au voisinage du fond en 700 m de profondeur. Le transport de volume du débordement s'élève à 6·10⁶ m³/sec environ. — 5. Sur la variabilité du débordement: L'exécution d'une section à deux reprises révèle de fortes variations en stratification. Les grandes variations de température près du fond sur la pente occidentale dont font preuve les observations des dernières soixante années (fig. 3) indiquent la variabilité sensible du débordement. Il n'y a pas de preuves jusqu'ici que le débordement tend à préférer des passages définitifs. — 6. Effets du débordement et de ses variations: Il faut s'attendre à trois effets: Renouvellement par fournées des eaux du fond dans l'Atlantique Nord, influences sur les habitats des poissons commerciaux sur la Dorsale et influences sur la morphologie du fond; le troisième effet est le seul que l'on a pu démontrer jusqu'ici.

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

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Nachtrag: Während der Drucklegung erschien die Untersuchung von L. H. N. Cooper: Deep water movements in the North Atlantic as a link between climatic changes around Iceland and biological productivity of the English Channel and Celtic Sea. J. Mar. Res.14, 1955, 347–352. Bemerkenswert darin ist der Hinweis, daß der schmale Durchlaß zwischen den Färöer und der Färö-Bank, dort wo das Fragezeichen in Abb. 1 steht, eine Satteltiefe von etwa 850 m haben soll. Damit wäre, wie bereits vermutet, dieser Durchlaß, der nach einem Vorschlag des British National Committee on Nomenclature of Ocean Bottom Features aus dem Jahre 1954 South-western Faeroe-Channel genannt wird, der tiefste Durchlaß zwischen Nordmeer und Nordatlantischem Ozean. — Die Auffassung, daß eine schubweise Erneuerung des nordostatlantischen Bodenwassers über den Island-Färöer-Rücken vor sich geht, wird auch von Cooper vertreten. Die langjährige Abnahme dieser Erneuerung, die zur Erklärung der Abnahme der biologischen Produktivität des Nordostatlantischen Ozeans herangezogen wird, ist eine interessante Hypothese, zu deren Klärung aber mit unseren Beobachtungen nicht beigetragen werden kann.