Niederschlagsstrukturen von Zyklonen in Nordamerika

Zusammenfassung Durch Auswertung der stündlichen Niederschlagsmessungen von 1500 Stationen in den USA werden die Ausbreitungsformen und die zeitlichen Intensitätsvariationen der Niederschläge von 32 nordamerikanischen Zyklonen während der Jahre 1949 und 1950 untersucht. Es ergibt sich, daß im Durchschnitt die Niederschlagsgebiete dieser Zyklonen ihre größere Fläche und Ergiebigkeit links von der Zugbahn des Zentrums haben. Ein geschlossener Ausläufer des Niederschlagsgebietes wird auf der linken Seite des Tiefs herumgeführt. Die Fronten und ihre Niederschläge haben keinen verbindlichen Zusammenhang mit dem eigentlichen Niederschlagsgebiet der Zyklone.Es wird der Aufbau des Zyklonenteils links von der Zugbahn des Zentrums diskutiert und zur Deutung werden für die Luftmassen in diesem Teil erhebliche Aufgleitvorgänge gefordert. Durch theoretische Betrachtungen und den Nachweis der Wahrscheinlichkeit anderer Hebungsursachen in diesem Teil der Zyklone wird diese Vorstellung unterstützt.Die Niederschlagsintensität erfährt bei Durchzug des Zyklonenkerns starke Variationen mit charakteristischen Merkmalen, die zum Teil ausgeprägte Erhaltungstendenz zeigen. Zur Deutung dieser Ergebnisse wird die Existenz von Wellenzügen innerhalb der Grenzfläche als wahrscheinlich angesehen.

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Summary By evaluating the hourly measurements of the precipitations of 1500 stations in the USA, the forms of extension and the time variations of intensity of the precipitations of 32 North American cyclones during the years 1949 and 1950 are examined. It results that on an average the precipitation areas of these cyclones have their larger surface and yield to the left of the way of the centres. A closed spur of the precipitation area is led around to the left of the low pressure. The fronts and their precipitations have no direct connection to the real precipitation area of the cyclones.The structure of the cyclone part left to the way of the centre is discussed, and for the explanation considerable upslide phenomenons are requested for the air masses in this part. By theoretic consideration and the proof of probability of other elevation moments in this part of the cyclones this conception is supported.The precipitation intensity gets, when the cyclone core passes, strong variations with characteristics partly showing a pronounced tendency of persistence. For the explanation of these results the existence of wave trains within the boundary surface of the air masses is considered to be probable.

     

Numerical treatment of a model of the hydromagnetic dynamo with a selected system of convection in the earth's core

Zusammenfassung In der Arbeit[3] wurde das Problem der Auswahl des Geschwindigkeitsfeldes für kinematisches Modell eines hydromagnetischen Dynamos im Erdkern gelöst. Den Inhalt des vorliegenden Artikels bildet die Beendigung dieser Problematik in numerischer Beziehung und die Diskussion der Ergebnisse. Man hat die numerischen Methoden beantragt und daran zu arbeiten angefangen, die Kennzahl und daher auch die charakteristische Geschwindigkeit im Modell gefunden. Die numerische Stabilität der Lösung wurde nicht untersucht. Man beglaubigte die zur Existenz eines stationären Mechanismus der Generierung des geomagnetischen Feldes nötigen Voraussetzungen gleichzeitig mit den Bedingungen, die zur Einführung des Generierungs-KoeffizientenP notwendig sind. Der Koeffizient ist in sphärischen Koordinaten angeführt und es wird gezeigt, dass die Kennzahl seine Grösse nicht beeinflusst.     

Lo strato base dell'atmosfera come determinante il clima delle Alpi

Zusammenfassung Die gewöhnlichen klimatologischen Betrachtungen insbesondere diejenigen mit Hilfe von Klimakarten beziehen sich auf das Makroklima der Erde. Als Extrem steht das Mikroklima in der üblichen Definition gegenüber. Die von beiden Betrachtungen behandelten Räume sind grössenordnungsmässig so verschieden, dass es zweckmässig ist, zwischen die genannten Klimabereiche noch das Mesoklima einzuschalten. Der Gültigkeitsbereich für die vorgenennten Begriffe wird für das Klima der Hochgebirge besprochen. Die Gebirgsatmosphäre wird als Gegenstand des Makroklimas anzusehen sein. Die Atmosphären der Berghänge und der Täler sind dagegen als Gegenstand des Mesoklimas anzusehen. 1) Die Schneedecke in den Hochgebirgen ist von besonderer Empfindlichkeit gegenüber der vertikalen Verteilung der Temperatur, daher ist die durchschnittliche Lage der Peplopause von entscheidender Bedeutung für die Andauer der Schneedecke in Hochgebirgen. 2) Die Peplopause ist entscheidend für die Vertikalgliederung der unteren Schichten der freien Atmosphäre, sie ist in ähnlicher Weise entscheidend für die Verteikalgliederung im Makroklima der Hochgebirge. Dies lässt sich durch die vertikale Verteilung der relativen Feuchtigkeit besonders deutlich zeigen. 3) Der Charakter der Grundschicht im Bereich der Gebirgsatmosphäre ist beispielsweise entscheidend für die Ausbildung der Gewitter in Hochgebirgen. 4) Die tiefsten Minimatemperaturen in Mitteleuropa wurden auf der Gestettneralm bei Lunz in Niederösterreich beobachtet. Neben den besonderen lokalen Verhältnissen war die Lage der Station oberhalb der Peplopause massgebend. 5) Der Temperaturgegensatz zwischen freier Atmosphäre und Berggipfeln ist verschieden für die Grundschicht einerseits und für die Peplopause und die darüberliegenden Schichten andrerseit. 6) Der Einfluss der Massenerhebungen auf die Gebirgsatmosphäre ist nach neueren Untersuchungen nicht mehr in einer thermischen Begünstigung zu sehen. Dass im Innern des Alpenmassivs Waldgrenze und alpine Schneegrenze höher liegen als in den Randzonen muss auf besondere Verhältnisse im Makroklima des Gebirges zurückgeführt werden und hier wird wiederum die durchschnittliche Lage der Peplopause von Einfluss sein.     

Le correnti dell'alta troposfera e della stratosfera inferiore sulle regioni equatoriali

Riassunto Riferiti i risultati delle osservazioni dei Cirri, vengono illustrate le caratteristiche delle correnti dell'alta troposfera su Mogadiscio in base ai lanci di palloni piloti eseguiti durante l'Anno Polare 1932–33, ponendo in luce, specialmente per il periodo dal 24–10 al 5-12-1932, il comportamento dettagliato delle correnti orientali ed occidentali, indicando come le deviazioni verso N e verso S di queste (per deformazione deifronti di contatto e successivo abbassamento delle masse d'aria) siano fattori determinanti delle condizioni del tempo in grande nelle regioni tropicali in grado d'influenzare anche quello delle latitudini medie e di giustificare quindi le relative singolarità. Le poche osservazioni stratosferiche hanno accertato una corrente all'incirca di eguale intensità, ma contraria di quella di Krakatoa: però in stagione diversa da quella dell'eruzione e delle osservazioni raccolte a Batavia.

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Zusammenfassung Die Beobachtungen des Zirrenzuges in Mogadiscio während des Polarjahres 1932–33 werden zuerst zusammengefasst. Es folgt dann die Darstellung der Luftströmungen in der oberen Troposphäre auf Grund der Pilotballonvisierungen, woraus u.a. gezeigt wird, dass oft die Richtung des Zirrenzuges nicht mit derjenigen der herrschenden Luftströmungen zusammenfällt. Besonders durch die zahlreichen Beobachtungen des Zeitraumes 24.10-5-12.1932 werden die Eigentümlichkeiten dieser Strömungen eingehend erläutert und damit gezeigt, dass durch die Ablenkung derselben nach Nord oder Süd (für Nachgiebung der Fronten zwischen den O- und W-Strömungen und nachfolgende Senkung der Luftmassen) die Grosswetterlage in tropischen und auch in mittl. Breiten gesteuert und abgeändert wird. Die wenigen Beobachtungen weiche die Stratosphäre erreicht haben, lassen in der Höhe von etwa 30 km die Existenz einer Strömung wahrnehmen von fast gleicher Intensität wie der Krakatauwind, aber von entgegengesetzter Richtung (W). — Die besprochenen Ergebnisse zeigen ausserdem, dass das Bestehen der Ostströmungen in der unteren äquatoriellen Stratosphäre nicht allgemein gilt und dass auch dort die Tropopause nicht mit dem Maximum der Windgeschwindigkeit gekennezeichnet ist.

     

Comments on the definition of turbulence

Zusammenfassung Es werden Gründe erläutert, die zur Äusserung einer auf dem Begriff der Ergodizität beruhenden Definition der Turbulenz führen. Wir gehen von der Theorie der Unstabilität der Strömung bei Wirkung einer Störung der endlichen Amplitude aus. Es wird das Ergodenproblem im Landauschen Modell der entwickelten Turbulenz behandelt und einige mit der Ergodenhypothese zusammenhängende Folgen erörtert. Als ein Anfangselement gilt für uns der Begriff der Transitivität. Wir beachten auch die Beziehung zwischen der metrischen Transitivität und der Eigenschaft des Durchmischens der Bewegungen sowie die Relation zwischen dem energetischen Storungsspektrum und der Ergodenhypothese.     

Die Elemente des jährlichen Ganges der Oberflächentemperatur in der Nord- und Ostsee und den angrenzenden Gewässern

Zusammenfassung Die Grundlagen des Atlasses Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer von Böhnecke und Dietrich werden dargelegt. Die Homogenisierung, Reduktion und Korrektion des heterogenen Beobachtungsmaterials führen zu Ergebnissen, die Einiges über das charakteristische Verhalten der Oberflächentemperatur in den behandelten europäischen Gewässern aussagen. Sie betreffen den täglichen Gang in seiner regionalen und jahreszeitlichen Abhängigkeit, die kurzfristige Veränderlichkeit, die Streuung der Monatsmittel und die langjährigen Temperaturänderungen.Ferner wird das aufbereitete Beobachtungsmaterial dazu benutzt, um eine Vorstellung vom Jahresgang der Oberflächentemperatur zu vermitteln. Es geschieht durch die Darstellung und Diskussion der Ergebnisse, die sich auf die harmonische Analyse von 692 Jahresreihen stützen.Die Ergebnisse sind in fünf Karten zusammengefaßt, die im einzelnen die Verteilung der Jahresmittel der Oberflächentemperatur sowie der Amplituden und Phasenkonstanten der jährlichen und halbjährlichen harmonischen Wellen angeben.

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The elements of the annual variation of the surface temperature in the North Sea, the Baltic, and the adjacent waters

Summary The bases of the atlas Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer by Böhnecke and Dietrich are explained. By homogenizing, reducing, and correcting the heterogeneous observations, results are obtained which, to some extent, reveal the characteristical features of the surface temperature in the aforementioned European waters. These results refer to the daily variation in its regional and seasonal relations, short range variability, deviation of monthly mean values and secular changes of temperature.In addition, by representing and discussing the results of the harmonic analysis of 692 annual series, an idea is given of the seasonal variation of surface temperature. The results are plotted on five charts showing the distribution of the annual means of surface temperature and of the amplitudes and phase constants of the annual and semi-annual harmonic waves.

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Les éléments de la variation saisonnière de la température superficielle de la mer du Nord, de la mer Baltique et des eaux adjacentes

Résumé Les bases de l'atlas Monatskarten der Oberflächentemperatur für die Nord- und Ostsee und die angrenzenden Gewässer par Böhnecke et Dietrich sont expliquées. En homogénéisant, en réduisant et en corrigeant les observations hétérogènes on obtient des résultats qui révèlent quelques traits caractéristiques de la température superficielle des eaux européennes mentionnées ci-dessus. Ces résultats portent sur la variation diurne en fonction des influences régionales et saisonnières, sur la variabilité à court terme, sur l'écart résiduel des moyennes mensuelles et les changements séculaires de température.De plus, en représentant et en discutant les résultats de l'analyse harmonique de 692 séries annuelles, on donne au lecteur une idée de la variation annuelle de la température superficielle. Les résultats furent portés sur cinq cartes qui montrent la distribution des moyennes annuelles de la température superficielle ainsi que celle des amplitudes et des constantes des phases des ondes harmoniques annuelles et semi-annuelles.

     

Kinematics of refracted and reflected waves in inhomogeneous media with non-planar interfaces

Zusammenfassung Es werden die Grundbeziehungen für die Berechnung von Strahlen seismischer Wellen in inhomogenen Milieus abgeleitet, in denen die Geschwindigkeit allgemein von drei krummlinigen Koordinaten abhängt. Die angeführten Beziehungen stellen ein System von gewöhnlichen Differentialgleichungen erster Ordnung dar. Die numerische Lösung dieses Systems bietet eine Möglichkeit, die Strahlendiagramme, Laufzeitkurven und Isochronen für die gegebenen Geschwindigkeitsmodelle zu konstruieren. Aufmerksamkeit wird ebenfalls dem Einfall der Strahlen auf eine unebene Grenzschicht gewidmet. Die Beziehungen für die Berechnung reflektierter und refraktierter Strahlen werden abgeleitet. Anhand der abgeleiteten Beziehungen werden Strahlendiagramme und Laufzeitkurven für eine Geschwindigkeitsverteilung berechnet, die durch die vorläufige Interpretation der Ergebnisse von seismischen Tiefensondierungen am tschechoslowakischen Teil des Profils VI gewonnen wurden.     

Atmosphärische Fronten und Vertikalaustausch

Zusammenfassung Die vom Verfasser aufgestellten fünf Typen von Kaltfronten, die als wesentliches Unterscheidungsmerkmal die vertikale Temperaturschichtung im Frontbereich benutzen, sowie stabile und labile Warmfronten zeichnen sich in den Wetterkarten durch typische Wettererscheinungen aus. Für jeden dieser Fronttypen, die nach diesen Erscheinungen aus den Wetterkarten des Jahres 1950 für Hamburg ausgesucht wurden, wurde das Jahresmittel des vertikalen Austauschkoeffizienten in 35 m Höhe und der Oxydationswert der Bodenluft bestimmt. Die Ergebjisse bestätigen die Berechtigung der gegebenen Frontenklassifikation.

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Summary The five cold front types adopted by the author, with the vertical lapse rate of temperature in the frontal area as the essential characteristic, and stable und unstable warm frontal systems are distinguishable in the weather maps by specific weather phenomena connected with them. Based on the weather maps for Hamburg Germany, in 1950, the annual mean coefficient of vertical exchange at the 35-m level and the oxydation value of the surface air layer were determined for each of these frontal types. The results obtained are confirming as justified the adopted classification.

     

Neue Beiträge zum Aeroklima Nordamerikas

Zusammenfassung In Fortführung früherer analoger Untersuchungen über die USA behandelt die vorstehende Arbeit unter Benutzung der seither hinzugekommenen Beobachtungen (namentlich von Radiosonden-Aufstiegen) die durchschnittlichen raum-zeitlichen Temperaturverhältnisse über dem nordamerikanischen Erdteil bis über 20 km Höhe. Die Einflüsse der drei geographischen Koordinaten: Breite, Länge, Höhe und des Zeitfaktors werden schrittweise herausgearbeitet, die sich daraus ergebenden Folgen für die mittleren Druck- und Bewegungsbedingungen abgeleitet und interpretiert. Auf diese Weise lassen sich insbesondere auch die Wirkungen der Temperaturverteilung auf die planetarische, die monsunale und die relativ noch wenig erforschte Komponente der interhemisphärischen Zirkulation in Tropo- und Stratosphäre, sowie die raum-zeitlichen Änderungen ihrer Trennungsfläche, der Tropopause, nachweisen.Die Arbeit ist im ganzen gedacht als ein weiterer Beitrag zur systematischen Entwicklung einer weltweiten Klimatologie des freien Luftmeeres, die das notwendige empirische Fundament für alle theoretischen Eröterungen des allgemeinen atmosphärischen Kreislaufs nach der dritten Dimension ausbauen soll.

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Summary In continuing former studies about the USA and in employing the recent observations—especially the ascents of radio-sounds—this investigation treats the average thermical conditions over the North-American continent in dependance from time and space till a height of about 20 km. The influences of the three geographical coordinates, i. e. latitude, longitude and height, and of the factor of time are developed gradually. The resulting consequences concerning the average conditions of pressure and air moving are derived and interpreted. In this manner one particularly succeeds in proving the effects of the distribution of the temperature on the planetary wind circulation, its modifications by the monsoon tendency and the component of the interhemispherical air circulation in the troposphere and in the stratosphere; a problem that has been explored relatively seldom till now. Furthermore the variations of the tropopause in time and space are shown.The study being a further contribution to a systematical development of a world-wide climatology of the free atmosphere will help to enlarge the necessary empirical foundation for all the theoretical speculations of the general circulation in the third dimension.

     

La carta magnetica d'Italia della componente orizzontale al 1940,0 edita recentemente dall'Istituto Geografico Militare

Riassunto L'A., dopo aver brevemente esposto il metodo pratico di misura seguito nelle determinazioni della componente orizzontale del campo magnetico terrestre, riporta un esempio di osservazione ed i valori ottenuti nelle stazioni fondamentali della rete nazionale. Tratta poi della carta italiana delle isodinamiche al 1940,0 pubblicata recentemente dall'Istituto Geografico Militare di cui allega copia alla scala ridotta di 1:4.000.000, pone in rilievo le isodinamiche di particolare andamento anomalo ed accenna infine ai primi lavori di raffittimento magnetometrico posti in programma.

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Zusammenfassung Nachdem der Verfasser kurz das Verfahren besprochen hat, welches zur praktischen Bestimmung der horizontalen Komponente des erdmagnetischen Feldes führt, bringt er ein Beobachtungsbeispiel und die an den Grundstationen des italienischen Netzes erhaltenen Werte. Dann erläutert er die Karte der isodynamischen Linien von Italien für die Epoche 1940,0 die vor kurzem vom Istituto Geografico Militare veröffentlicht und hier in reduziertem Massstab von 1:4.000.000 wiedergegeben worden ist. Es folgen Betrachtungen über die betreffenden Anomalien, sowie über einen Plan zur Abdichtung der erdmagnetischen Stationen in einigen Zonen.

     

Meteorologische Auswertung von Messungen der künstlichen Radioaktivität der Luft und des Niederschlags

Zusammenfassung Es werden deutsche, französische und amerikanische Messungen der Aktivität des Niederschlages und der Luft ausgewertet. Dazu werden Trajektorien vom Versuchsgelände für Atombombenteste in Nevada bis nach Westdeutschland gezeichnet. Durch die Zwischenwerte ist die Möglichkeit einer Ueberprüfung der zunächst nur zeichnerisch festgelegten Luftbahnen gegeben. Besonders wichtig erweisen sich «Depoträume» und meridionale Zirkulationen, die hauptsächlich in Divergenzgebieten von Bedeutung sind. Der Mechanismus der Aktivierung des Niederschlags wird diskutiert. Eine Beziehung zwischen Aktivität des Niederschlags und Luftmassen konnte nur in Einzelfällen gefunden werden. Die subtropischen Luftmassen scheinen jedoch gegenüber den polaren die höhere spezifische Aktivität zu besitzen.

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Summary German, freuch and american measurements of the rainfall and air activity are being evaluated. For that purpose trajectories of the experimental grounds for atomic bombtests in Nevada up to Western Germany are drawn. By means of intermediate values the test possibility of air paths — first only scheduled — is given. The so-called «Deposit spaces» and meridional circulations, which are significant particularly in divergence regions prove to be of especial importance. The mechanism of activation of precipitation is discussed. A connexion between the activity of precipitation and airmasses could only be found in individual cases. But it seems that the semitropical airmasses dispose of a higher, specific activity in comparison with the polar airmasses.

     

Synoptic variations in the chemical composition of atmospheric precipitation

Summary A study of the chemical composition of monthly precipitation samples from a number of stations in Sweden brings out the existence of significant variations in the relative proportions of chlorides and sodium depending upon the general character of the prevailing circulation. In maritime westerly flows the weight ratio of chloride to sodium decreases eastward to values which lie far below that value characteristic of sea water. In precipitation falling from arctic or polar continental air masses the chloride component is almost completely absent. The highest amounts of chlorides relative to sodium are observed in precipitation from warm and most air masses reaching Sweden from the south or southeast.Significant variations are observed also in the yearly means of the chloride to sodium ratio depending upon the dominance of maritime or continental air currents.A sketch map of the «average» chloride concentration in European precipitation prepared from miscellaneous older data lends support to the results of the analysis of the monthly data. The separation of the chemical components indicated by this study would seem to be of considerable geochemical interest since it would permit different maritime salts to be deposited in widely separated parts of the continents.The full paper will be published in «Tellus», VII (1955), 1.

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Zusammenfassung Ein Studium der chemischen Zusammensetzung von Proben des monatlichen Niederschlages einer Anzahl von Beobachtungsstationen in Schweden deckt die Existenz von deutlichen Schwankungen im relativen Verhältnis von Chlor und Natrium auf, welche vom allgemeinen Charakter der vorherrschenden Zirkulation abhängen. In maritimen westlichen Strömungen nimmt das Gewichtsverhältnis von Chlor zu Natrium gegen Osten zu auf Werte, welche weit unterhalb des charakteristischen Betrages für Meerwasser liegen, ab. Im Niederschlag, welcher aus arktischen oder polar-kontinentalen Luftmassen stammt, fehlt die Chlor-Komponente beinahe vollständig. Der höchste Betrag von Chlor relativ zu Natrium wurde im Niederschlag aus warmen und den meisten Luftmassen, welche Schweden vom Süden und Südosten erreichen, gefunden.Deutliche Schwankungen wurden auch in den Jahresmitteln des Verhältnisses Chlor zu Natrium beobachtet, welche von der Vorherrschaft der maritimen oder kontinentalen Luftströmungen abhängen.Eine schematische Karte der «mittleren» Chlor-Konzentration im Europäischen Niederschlag, welche mit Hilfe von verschiedenen älteren Daten entworfen wurde, unterstützt die Resultate der Analyse der Monatswerte. Die Trennung der chemischen Komponenten, welche durch diese Untersuchung angedeutet wird, scheint von beträchtlichem Interesse für die Erdchemie zu sein, da auf diese Weise verschiedene maritime Salze in weit auseinander liegenden Teilen der Kontinente abgelagert würden.Die ausführliche Arbeit wird in der Zeitschrift «Tellus», VII (1955), 1 veröffentlicht werden.

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Presented by Mr. ClaesRooth, Institute of Meteorology, University of Stockholm, Lindhagensgatan 124v,Stockholm (Sweden).     

Problems of determination of the magnitude-frequency relation

Zusammenfassung Die Fehler in der Bestimmung der N(M)-Funktion werden diskutiert. Fragliche Ergebnisse können schon durch Vernachlässigung manchmal vorkommender nichtlinearer Verteilung der Punkte verursacht werden. Es wird gezeigt, dass auch bei linearer(log N, M) Verteilung verschiedene theoretische Voraussetzungen einzelner Berechnungsmethoden zu nicht vernachlässigbaren Unterschieden in den Ergebnissen führen können. Falls man die N(M)-Funktionen vergleichen will, müssen folgende Bedingungen erfüllt werden: Die Beobachtungsperiode, der Magnitudenbereich, die Klassifikationsgrösse und vor allem die Berechnungsmethode müssen identisch sein.

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Presented at the IASPEI conference, Madrid, Sept. 2, 1969.     

Scilla e Cariddi e le correnti di marea nello Stretto di Messina

Riassunto L'A. sottopone ad una dettagliata analisi idrodinamica i fenomeni relativi alle maree ed alle correnti di marea dello Stretto di Messina, appoggiandosi sui dati mareografici dei due mari adiacenti nonchè sulle misure ed osservazioni di F. Vercelli e G. Mazzarelli. I risultati mostrano come il fenomeno delle maree nello Stretto di Messina consista nell'accoppiamento delle maree proprie delle masse d'acque dello Stretto con gli impulsi che le stesse masse ricevono dai due mari Jonio e Tirreno. In tale processo i fenomeni d'attrito (attrito esterno e turbolenza) rivelano un'importanza fondamentale. La sovrapposizione di una corrente generale più forte con la corrente di marea dà luogo nell'imbocco Nord dello Stretto a quelle convergenze di corrente alle quali si connettono i «tagli» e le «scale di mare», nonchè i vortici di Capo Peloro (Cariddi), Scilla e San Raineri. Seguono considerazioni sulla possibilità di alterazioni morfologiche dello Stretto di Messina da epoche preistoriche con abbassamento del fondo o con allargamento delle sponde in guisa da spiegare l'indebolimento dei medesimi fenomeni.

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Zusammenfassung Die Gezeiten und Gezeitenströmungen in der Strasse von Messina, an die sich die bekannten Schilderungen der alten Sagen der Scylla und Charybdis knüpfen, werden hier einer eingehenden hydrodynamischen Analyse unterzogen. Die Grundlagen für diese bilden einerseits die bekannten Grundwerte der vertikalen Gezeit in den angrenzenden Meeren im Norden und Süden der Strasse, andererseits die neueren Messungen der Gezeitenströme im engsten Querschnitt der Strasse durch Prof. Vercelli und die Beobachtungen von Prof. G. Mazzarelli. Die Ergebnisse dieser Analyse zeigen, dass das Phänomen der Gezeiten in der Meeresstrasse nichts anderes ist, als die Mitschwingungsgezeiten der Wassermassen der Strasse mit den Impulsen, die sie vom Jonischen und Thyrrhenischen Meer her empfagen. Dabei spielen die Reibungseinflüsse (äussere Reibung und Turbulenz) im engsten Teil der Strasse für die Intensität und Phase der Ströme eine ausschlaggebende Rolle. Die Superposition einer stärkeren allgemeinen Strömung und des Gezeitenstromes gibt am Nordausgang der Meeresstrasse an der Meeresoberfläche zweimal in jeder Mondperiode jene Stromkonvergenzen, an die die bekannten Sprungwellen (tagli o scale di mare) gebunden sind. Mit ihnen in Zusammenhang stehen such die Wirbel vor Cap Peloro (Charybdis), vor Scilla und vor San Raineri. Dieser Zusammenhang wird in der Arbeit näher erörtert, sowie Betrachtungen darüber angestellt, ob nicht möglicherweise morphologische Aenderungen in der Strasse von Messina seit vorhistorischer Zeit durch Vertiefung und vielleicht auch Verbreiterung der Meeresstrasse eine Schwächung der Phänomens bewirkt haben könnten. So könnte man verstehen, dass «Scylla und Charybdis» das sind die von Homer so eindrucksvoll geschilderten Gefahren für die Schiffahrt allmählich verloren gegangen sind.

     

Untersuchung über die Verteilung von Spurengasen in der freien Atmosphäre

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit behandelt die Ergebnisse von Messflügen zur Bestimmung der Konzentrationsverteilung von Spurengasen in der freien Atmosphäre. Auf Grund dieser Aufstiege war es erstmals möglich, den Gehalt der Atmosphäre an Schwefeldioxyd und Stickstoffdioxyd bis in Höhen von 6000 m zu erfassen. Die gewonnene mittelere Konzentrations-verteilung bietet die Basis zu Abschätzungen über den Haushalt und die mittlere Verweilzeit von SO₂ und NO₂ in der Troposphäre.

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Summary This paper deals with the results of aircraft ascents for the measurement of the vertical distribution of atmospheric trace gases in the free atmosphere. The aircraft ascents permitted for the first time to measure the SO₂- and NO₂-concentration up to 6000 m. On the basis of the average distribution assumptions on the tropospheric budget of SO₂ and NO₂ as well as on the average tropospheric residence time of these gases were made.

     

Zur geomagnetischen Tiefensondierung

Zusammenfassung Eine Kurvenvergleichsmethode zur Interpretation räumlicher Induktions-pfeilprofile wird unter der Voraussetzung entwickelt, dass die Verteilung der von den geomagnetischen Variationen im Erdinnern induzierten Ströme linear ist. Sie gründet sich auf die lineare Abhängigkeit der Länge des Induktionspfeils von der vertikalen Komponente des Biot-Savartschen Gesetzes. Die Frequenzabhängigkeit des Induktionspfeiles ermöglicht die Angabe eines für die Leitfähigkeitsstruktur charakteristischen Widerstandes und einer Induktivität. Wird zur Bestimmung von Induktionspfeilen das gesamte Horizontalfeld benutzt, so geht die Linearität der Beziehung zwischen Pfeillänge und Ortsfunktion verloren. Für eine Reihe von Strommodellen werden derartige Ortsfunktionenp _z berechnet und diskutiert. Sie dienen als Beispiele von Musterkurven für die entwickelte Interpretationsmethode.

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Summary One curve-matching method is developed in order to interprete the geomagnetic induction arrow profiles when the distribution of telluric currents in the underground is assumed to be linear. It bases on the linear dependence of the lengths of the induction arrows from the vertical component of the Biot-Savarts Law, which is a function of the radius vector. This is valid when the inducing field has only a horizontal component and the induced horizontal field is zero. In case that the model approximates the current distribution one gets a resistivity and an inductivity from the dependence of frequency of the induction arrows. Some model curves concerning several current distributions are drawn and discussed.

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Mitteilung aus dem Geomagnetischen Institut der DAW, Potsdam, Nr. 212.     

Analyse von Niederschlagswahrscheinlichkeiten ausgewählter Stationen Vorderindiens

Zusammenfassung Zur Darstellung der Niederschlagsverhältnisse benutzt man neben den mitleren Summen der Niederschlagshöhen für den zu untersuchenden Zeitraum die Verteilung der Niederschlagshöhen (Niederschlagshäufigkeit) selbst. Die Versuche, aus dieser Häufigkeit zu einer meteorologisch echten Wahrscheinlichkeit zu gelangen, sind bisher nicht gelungen, da die innere Gesetzmässig keit der atmosphärischen Zustände, die zum Niederschlag führen, nicht erkannt und berücksichtigt wurde.Aus der Grosszahlforschung, angewandt auf die Niederschlagsbeobachtungen einiger deutscher Stationen, ergab sich, dass die Zahlen zur Kennzeichnung der Niederschlagsverhältnisse einem logarithmischen Gesetz folgen. Stellt man daher die Niederschlagshöhen in logarithmischer Folge dar, so erhält man meteorologisch echte Niederschlagswahrscheinlichkeiten, deren Häufigkeitskurven Normalverteilugen nachGauss oder Summen mehrerer Normalveiteilungen sind. An Hand von Niederschlagsbeobachtungen unter extremen Klimabedingungen konnte sowohl für den niederschlagsreichsten Ort der Erde als auch für Stationen im Monsungebiet und bei Stationen mit ausgeprägten Trockenzeiten die Gültigkeit dieser Verteilungen nachgewiesen werden.

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Summary For interpretation of precipitations usually one takes besides middle sums of precipitation-heights of the investigating period the frequency of the heights. Till now the experiments to get a meteorological real probanility for this frequency were unsuccessful, because it was not considered the internal law of the atmospheric conditions leading to precipitations.From statistic investigations, applied on observations of precipitations for some German stations, could be followed, that there is necessary a logarithmic law for characterizing, conditions of precipitations. Therefore in a logarithmic scale we get a real meteorological probability for the frequency of precipitation-heights. Then the distribution consists of one Gaussian normal distribution or a sum of Gaussian normal distributions. The validity of this logarithmic law can be proved on examples by dates of extreme climates such as Cherrapunji, Karachi, Madras and Quetta.

     

A relation between the vectors of stress,wind, and current at water surfaces and between the shearing stress and velocities at solid boundaries

Summary The condition of a continuous transfer of mechanical energy from air to water may be satisfied not only by the equality of wind and current vectors at the surface but also by a difference of both vectors being perpendicular to the direction of the surface stress. It gives a simple explanation for the possible gliding of the air on water surfaces which gets evident by observed deflections between wind and surface currents not only in rivers and near the shore but also in the ocean.The work of the mean wind stress at the water surface may be transformed to turbulence and wave energy of the water and to eddy energy of the air. Near solid boundaries the work of the average shearing stress must be transformed into eddy energy flowing from the boundary into the fluid. In this way its turbulence may be maintained even in the presence of a very stable stratification.

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Eine Beziehung zwischen Wind-, Strom- und Spannungsvektor an der Wasseroberfläche und zwischen Schubspannung und Geschwindigkeit an festen Begrenzungen

Zusammenfassung Aus zweidimensionalen Grenzschichtbetrachtungen folgert man, da\ die Geschwindigkeitsvektoren von Luft und Wasser an dessen Oberfläche keine Differenz aufweisen. Doch die naheliegende Forderung nach Kontinuität des übergangs mechanischer Energie durch die Wasseroberfläche hat mit Rücksicht auf die dynamische und die kinematische Grenzflächenbedingung zur Folge, da\ in jedem Augenblick und somit auch im zeitlichen oder flächenhaften Mittel an dieser wie an jeder Grenzfläche das skalare Produkt zwischen dem Differenzvektor der Oberflächengeschwindigkeiten von Luft und Wasser und dem Schubspannungsvektor verschwindet. Diese Bedingung ist auf dem Wasser nicht nur dadurch erfüllbar, da\ die augenblickliche Differenz der Geschwindigkeitsvektoren ständig verschwindet, sondern ebenfalls dadurch, da\ ihre Tangentialkomponente senkrecht auf dem Schubspannungsvektor an der augenblicklichen Grenzfläche steht. Die Summe der Arbeitsleistungen der Normalspannungen oberhalb und unterhalb der Grenzfläche ist automatisch Null wegen der kinematischen Grenzflächenbedingung und daher in diesem Zusammenhang ohne Belang.Auch wenn die mittleren Richtungen von Strom, Wind und Schubspannung gleich sind, ist bei turbulenter Bewegung an der Grenzfläche die Kontinuität des Energieübergangs nur gewährleistet, wenn die Oberfläche unregelmä\ig (der Turbulenz entsprechend) deformiert ist, wobei eine Differenz in den Beträgen von mittlerem Strom und Wind möglich und ebenso physikalisch erklärbar wird wie die beobachteten — auf Flüssen und im Küstengebiet zwangsläufigen — Unterschiede ihrer mittleren Richtungen.Im Falle verschiedener Richtungen von Wind und Strom gibt es die Möglichkeit, da\ die mittleren Vektoren von Wind und Schubspannung annähernd gleichgerichtet sind, nur, wenn ein erheblicher Teil der Arbeitsleistung der mittleren Schubspannung an der Wasseroberfläche in Turbulenz- und Wellenenergie übergeführt wird. Sind die mittleren Vektoren von Wind und Strom senkrecht zueinander und im Betrage gleich, weichen beide von der Schubspannung um 45⁰ ab (was mit der Ekmanschen Theorie nichts zu tun hat). Es besteht bei Verschiedenheit der mittleren Richtungen von Strömung und Wind nicht die Möglichkeit, da\ Schubspannungs- und Windvektor gleichgerichtet sind und au\erdem die Arbeitsleistung des mittleren Windfeldes vollständig dem mittleren Stromfeld zugeführt und nicht teilweise in Turbulenzenergie verwandelt wird.Eine Bestimmung des Windschubs auf Grund der Prandtlschen Konzeption aus Beobachtungen vertikaler Windverteilungen nahe der Wasseroberfläche ist nicht mehr in Erwägung zu ziehen, weil dabei u. a. die Richtungen von Wind- und Schubspannungsvektor als gleich vorausgesetzt werden. Die mögliche Differenz der Richtungen von Wind und Schubspannung wäre auch in numerischen Berechnungen z. B. von Sturmfluten zu berücksichtigen, insbesondere, wenn der Oberflächenstrom infolge Küstennähe und Gezeitenstroms beträchtliche Richtungsabweichungen vom Wind aufweist.Nicht nur die mögliche Arbeitsleistung des turbulenten Zusatzfeldes durch seine Tangential-(und Normal-) Spannungen kann zur Erzeugung und Entwicklung von Windwellen beitragen. Auch eine direkte Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes wirkt schon bei schwachem Wind in derselben Weise; sie ist zur Erzeugung von Driftströmen sogar notwendig, da das turbulente Zusatzfeld des Windes durch seine Arbeitsleistung nur die Turbulenz- und Wellenenergie des Wassers, aber nicht die Bewegungsenergie seines mittleren Stromfeldes zu vergrö\ern vermag. Demgegenüber kann mit Hilfe der Fluktuationen an der Wasseroberfläche die (wie nahe festen Begrenzungen) mit einem Gleiten verbundene Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes verwandelt werden in Turbulenzenergie. In der Randschicht von festen Begrenzungen mu\ dies vollständig geschehen, da an ihnen keine Arbeit geleistet werden kann. Das führt zu einem Strom von Turbulenzenergie von der Begrenzung in das Stromfeld hinein, wodurch auch bei sehr stabiler und Turbulenz dämpfender Schichtung eine Erhaltung des turbulenten Zusatzfeldes und ein Abbau der Stabilität in Grenzflächennähe gefördert wird.Die entwickelten Vorstellungen widersprechen teilweise den vorherrschenden, welche den vektoriellen Charakter des Geschwindigkeitsfeldes ungenügend berücksichtigen oder zu weitgehender Analogie zu bewährten Modellen von laminaren Strömungen ihre Entstehung verdanken. Man mag in der Strömungslehre mit diesen Unvollkommenheiten auskommen; dennoch lä\t sich nicht leugnen, da\ sie keine Erklärung bekanntester Beobachtungstatsachen der Meteoro-Hydrographie wie z. B. die Richtungsabweichung zwischen Strom und Wind an der Wasseroberfläche gestatten. Au\erdem erklären sie nicht die Entwicklung von Fluktuationen an der Oberfläche als Erfordernis für einen kontinuierlichen übergang von Bewegungsenergie bei Verschiedenheit der mittleren Vektoren von Strom und Wind. Es erscheint daher unumgänglich, die bisherige Konzeption in geophysikalisch nutzbringender Weise zu erweitern, was hier versucht wurde.

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Une relation entre le vecteur de la tension, le vecteur du vent et le vecteur du courant à la surface de l'eau d'une part et entre le frottement tangentiel et la vitesse auprès de limites solides, d'autre part

Résumé La supposition d'un transfert de l'énergie mécanique de l'atmosphère à la surface de l'eau peut Être satisfaite non seulement par l'égalité des vecteurs du vent et du courant mais encore par la différence des deux vecteurs qui s'élève perpendiculairement au sens de la tension superficielle. Les observations suivant lesquelles le courant du vent dévie du courant de l'eau, ce qui se manifeste non seulement au-dessus des rivières ou au voisinage de la cÔte mais aussi audessus de 1'océan, expliquent d'une manière simple 1'existence possible du mouvement glissant de l'air au-dessus de la surface de l'eau.La puissance du frottement tangentiel moyen dû au vent à la surface de l'eau peut se transformer en mouvement turbulent et en énergie des vagues ou en énergie tourbillonnaire de l'air. Au voisinage des limites solides, le frottement tangentiel moyen doit se transformer en énergie tourbillonnaire qui, partant de la limite solide, se propage vers la fluide. De cette manière 1'état turbulent peut se maintenir mÊme en présence d'une stratification stable.

     

La constante solar

Zusammenfassung Aus der Temperatur der Sonnenoberfläche und der Entfernung Sonne-Erde ergiebt sich die Solarkonstante 2.4 in Uebereinstimmung mit dem rohen Wert, der die Instrument-Temperatur berücksichtigt. Da an den meisten Observatorien die mittägliche Sonnenhöhe nicht ausreicht für eine genaue Bestimmung der Solarkonstante, wird 2.4 als rohe vorläufige Solarkonstante vorgeschlagen, bis im Laufe der nächsten 2 Jahre eine genauere Bestimmung vorliegt. Vermutlich ist auch die Strahlungskonstante von dem Temperaturfehler beeinflusst.     

Die Höhen- und Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten in der Bodenschicht

Zusammenfassung Es werden tägliche Gänge des Austauschkoeffizienten an zwei Stationen, Leafield (England) und Ismaila (Aegypten), die jeweils einen bestimmten Klimatyp repräsentieren, mit und ohne Berücksichtigung des Turbulenzcharakters berechnet. Die Berücksichtigung des Turbulenzcharakters (in erster Näherung in Abhängigkeit von Strahlung und Wind) führt zur charakteristischen Auswahl, z. B. zum Konvektionstyp, Stratustyp, die Nichtberücksichtigung zur klimatologischen Auswahl. Beide Auswahlen werden miteinander verglichen und Kriterien über ihre Anwendung festgelegt. Zusätzlich werden die jährliche Variation betrachtet und die Gänge in empirisch- analytische Funktionen zerlegt. Als Grundlage zur Berechnung dienen die Temperatur- bzw. Temperaturgradientregistrierungen vonN. K. Johnson undG. S. P. Heywood (⁷) über 5 Jahre in 5 Niveaus (1.2, 2.4, 30.4, 57.4, 87.7 m, Leafield) und die vonW. D. Flower (⁸) über ein Jahr in 4 Niveaus (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila). Es wird gezeigt, dass der lineare Höhenansatz für den Austauschkoeffizienten, der für eine adiabatische Atmosphäre gilt, nicht auf eine wirkliche Atmosphäre angewandt werden darf; als ein günstiger Ansatz wurde im Höhenintervall von 10–100 m dasGauss'sche Fehlerintegral gefunden, der durch die Berechnung der Austauschkoeffizienten in zwei Messtufen für Leafield geprüft werden kann; die bisherigen Berechnungen beschränkten sich auf eine Meßstufe und ergaben keine Möglichkeit, den Ansatz zu prüfen. Dieser Höhenansatz ergibt einen stetigen Uebergang von der Boden- zur Oberschicht, oder anders ausgedrückt, von der Schicht mit höhenabhängigem Austausch zu der mit höhenkonstantem, so erhält man die vonC. G. Rossby (⁹) eingeführte Restturbulenz (residual turbulence). Es werden tägliche Gange des Austauschkoeffizienten im einzelnen diskutiert; besonders der Spezialfall der klaren Junitage von Leafield (Konvektionstyp der gemässigten Breiten), für den eine Modellvorstellung entworfen wird, bei der die Wechselwirkung von Strahlung, Schichtung, Temperatur und Austausch gleichzeitig betrachtet wird.Ausgehend von der zweiten Diffusionsgleichung des atmosphärischen Austauschs wird gezeigt, dass sowohl für den Austausch als auch für das Integral der Diffusionsgleichung die Trennung der Variablen möglich ist mit der Einschränkung, dass bei Tagen bzw. Auswahlen von Tagen mit ausgesprochenem täglichen Gang für Tag und Nacht verschiedene höhenfunktionen erforderlich sind. Die beiden separaten (gewöhnlichen) Differentialgleichungen, die nach der Trennung der Variablen erhalten wurden, werden vorerst getrennt integriert und die Konstanten jeweils voneinander unabhängig berechnet; damit erhält man einerseits die Möglichkeit, die durch Integration der Zeitabhängigkeit des Austauschkoeffizienten erhaltene neue Zeitfunktion mit der der gegebenen potentiellen Temperatur zu vergleichen, andererseits den Höhenansatz ein zweitesmal zu prüfen. Die numerische Prüfung der Zeitabhängigkeit wurde für die Auswahl «Alle Junitage Leafield», die der Höhenabhängigkcit für die Auswahl «Bedeckte Dezembertage Leafield» durchgeführt. Abschliessend werden die beiden Gleichungen zusammen betrachtet, die Integration vorgenommen, eine numerische Auswertung jedoch nicht ausgeführt.

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Summary The daily variation of the «Austauschkoeffizient», i. e. eddydiffusivity, has been computed for two stations, Leafield (England) and Ismaila (Egypt), representing each other a special type of climate. On the side one attention has been given to the character of turbulence as mainly influenced by insolation and wind leading to a characteristic selection, for instance a «convection-type»; on the other side normal monthly values have led to a climatologic selection. Both selections have been compared and criterions for their use determined. Additionally the daily variations have been analysed in known functions, their annual variations regarded.The foundations for this analysis were the registrations of temperature or temperature-gradient ofN. K. Johnson andG. S. P. Heywood for 5 years at 5 levels (1.2, 12.4, 30.5, 57.4, 87.7 m, Leafield) andW. D. Flower for 1 year at 4 levels (1.1, 16.2, 46.4, 61.0 m, Ismaila).A main result is that the linear function with height of the «Austauschkoeffizient», confirmed for an adiabatic atmosphere, cannot be applied to a real atmosphere; the error-function integral has been found a good approximation in the interval between 10 and 100 m, which can be tested by computing the daily variation of the «Austausch-koeffizient» at two levels; previous results were limited to a single level without this possibility of testing. This variation with height gives a steady transition from the layer with variable «Austauschkoeffizient» to the one with constant «Austauschkoeffizient» thus getting the residual turbulence ofC. G. Rossby. Special types of the daily variation of the «Austauschkoeffizient» have been discussed, especcially the convectiontype of middle latitudes (Leafield, clair days), for which a model has been given, regarding the mutual effects of insolation, gradient, temperature and «Austausch».Basing on the second partial differential equation of atmospheric diffusivity it has been shown that both for the «Austauschkoeffizient» and the integral of this equation the separation of the two variables (t=time,z=altitude) is possible with the limitation that for days respectively selections of days with great daily variation different functions with height for day and night are necessary. This resulted in getting two ordinary differential equations, which at first have been integrated separately, and so determined their constants. Now it was possible to compare the daily variation of the integral with that of the given potential-temperature, additionally to prove the function with height for a second time. A numerical proof for the daily variation has been made for the selection «all days of june, Leafield», for the function with height for the selection of «covered days of december, Leafield». Finally both differential equations have been considered together, a numerical example has not been given for special reasons.