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.

     

Études bactériologiques des eaux du Léman,prélevées dans le Petit-Lac pendant les années 1963, 1964 et 1965

Summary The examination of the figures with regard to the qualitative point of view (Coliforms) as well as to the quantative one (total numbers of germs) for the period of 1957 to 1965 [1] reveals an aggravation of the bacterial situation in the last years and, especially, in 1963 and 1964.

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Zusammenfassung Bei der Prüfung der Zahlen sowohl in qualitativer (Kolibakterien) als auch in quantitativer Hinsicht (Total der vorhandenen Keime) wird für die Zeit von 1957 bis 1965 [1] eine merkliche Verschlechterung der bakteriologischen Verh?ltnisse festgestellt. Dies gilt besonders für die letzten Jahre, vor allem aber für die Jahre 1963 und 1964.

     

К ПРоБЛЕМАТИКЕ ГЕОМАГНИТНЫХ ИНДЕКСОВ ПУЛЬСАЦИЙ

Zusammenfassung Die Arbeit berichtet über den heutigen Zustand und die Perspektiven der Untersuchungen der Pulsationsindizes der geophysikalischen Aktivität.     

On the diffusion of the perturbing toroidal magnetic field from the core to the mantle

Zusammenfassung Es werden die Wurzeln einer charakteristischen Gleichung für die Randbedingung der Diffusion des toroidalen magnetischen Störungsfeldes berechnet, das in dünner Schicht unterhalb der Grenze Kern — Mantel, als eine Folge von Störung der Winkelgeschwindigkeit dieser Schicht in Anwesenheit des magnetischen Dipolfeldes induziert wird. Die Wurzeln werden für verschiedene Werte des Verhältnisses der Leitfähigkeit des Erdmantels und Erdkerns ausgerechnet. Es wird gezeigt, dass das aus dem Milieu mit der elektrischen Leitfähigkeit in das Milieu mit elektrischer Leitfähigkeit _m diffundierende toroidale magnetische Störungsfeld vom Werte _m/<10^–2 an von dem Verhältnis elektrischer Leitfähigkeiten beider Milieus unabhänging bleibt.     

On the Aerosol factor in the twilight method)

Summary It is proved by means of measuring series for skylight polarization during twilight carried out at different places that the zenith polarization is affected by the tropospheric turbidity still during the middle phase of twilight. This result is important for the inverse problem of the twilight theory. 3 approaches which explain this effect are examined. — Aerosol in the mesopause region is the cause for the well-known dip in the polarization curve during the middle phase of twilight. This interpretation can be supported by the distinct spectral differences.

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Zusammenfassung An Meßreihen der Himmelslicht-Polarisation in der Dämmerung von verschiedenen Meßorten wird nachgewiesen, daß die Zenitpolarisation von der troposphärischen Trübung noch in der mittleren Dämmerungsphase beeinflußt wird. Dieses Ergebnis ist für die inverse Aufgabe der Dämmerungstheorie wichtig. 3 Möglichkeiten der Erklärung dieses Effekts werden untersucht. —Aerosol im Mesopausenbereich ist die Ursache für die bekannte Stufe in der Polarisationskurve während der mittleren Dämmerungsphase. Diese Deutung kann durch die deutlichen spektralen Unterschiede gestützt werden.

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This work has been presented at the IUGG/WMO Symposium on Radiation including Satellite Techniques (Bergen/Norway, August 22–28, 1968).     

Analogous method for interpretation of gravitational anomalies

Summary From a corollary ofGreen's theorem is derived, that a thin layer of variable density can produce the same gravitational effect as a certain mass distribution below this layer. To this thin layer of variable density is analogous a sheet illuminated of variable intensity. The intensity of illumination is detected with a Philips LDR (light dependent resistor) cell. It is pointed out further that the method can be applied to determine the vertical gravity gradient too.

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Zusammenfassung Aus einem Folgesatz des Green-Theorems wird abgeleitet, dass eine dünne Schicht mit veränderlicher Dichte die gleiche Gravitationswirkung verursacht wie eine bestimmte — unter dieser Schicht liegende — Massenverteilung. Zwischen dieser dünnen Schicht mit veränderlicher Dichte und einer beleuchteten Fläche mit veränderlicher Lichtstärke besteht eine Analogie. Die Intensität der Beleuchtung wird mit einer Philips-LDR-Zelle gemessen. Es wird weiter darauf hingewiesen, dass die Methode auch für Bestimmung des vertikalen Gravitationsgradienten anwendbar ist.

     

Interpretation of eclipse effects in theF-layer

Summary Using a fit-extended balance equation for the electron-density-variations during a sun eclipse a possiblity has been found to confirm by observation theF-layer processes deduced hitherto theoretically. Moreover, the rate of electron-productionq=q(h), of the recombination-coefficient =(h) and a temperature profilT(h) can be given. These data are self-consistent. The smallness of is remarkable, whereby a slow decomposition of the nightly layer can be understand now. Also the computed temperatures coincide with rocket and satellite results.

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Zusammenfassung Durch Verwendung einer passend erweiterten Bilanzgleichung für die Elektronendichte-Änderungen während einer Sonnenfinsternis gelinght es erstmalig, die bisher nur theoretisch abgeleiteten Prozesse in derF-Schicht durch die Beobachtungen zu bestätigen und Zahlenmaterial über die Größe der Elektronenproduktionq=q(h), des Wiedervereingungskoeffizienten =(h) und die TemperaturT=T(h) zu erhalten. Dieses Zahlenmaterial ist in sich widerspruchsfrei; bemerkenswert ist die Kleinheit von , wodurch nunmehr auch der nur langsame Abbau der Schicht in der Nacht verständlich wird. Die errechneten Temperaturwerte stimmen gut mit den Ergebnissen von Satellitenmessungen überein.

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Report presented on 18th April 1963 at the Eleventh Annual Meeting of theSocietà Italiana di Geofisica e Meteorologia (Genova: 18–20 April 1963).     

Abhängigkeit des Dispersionsgrades der mit RaB bzw. fallout beladenen Aerosolpartikel in der unteren Troposphäre zwischen 700 und 3000 m NN von Luftkörpertyp und Austauschintensität

Zusammenfassung Bei den fortlaufenden Messungen der natürlichen und künstlichen Radioaktivität des Aerosols, welche seit Dezember 1963 gleichzeitig in 0.7, 1.8 und 3 km Höhe ausgeführt worden sind, wurde eine Doppelfiltermethode angew andt. Sie diente dazu, einen Relativwert für den Dispersionsgrad (Feinheitsgrad) der die natürliche bzw. künstliche Radioaktivität tragenden Partikel zu gewinnen. Den höchsten Dispersionsgrad fanden wir im Falle der natürlichen (RaB-)Radioaktivität in tropisch-maritimen, den geringsten in polar-maritimen und polaren Luftkörpern. Im Falle der fallout-Radioaktivität ergab sich der höchste Dispersionsgrad in tropischen, der geringste in kontinentalen Luftkörpern und ausserdem eine stark ausgeprägte Abnahme des Dispersionsgrades mit der Höhe. Der Dispersionsgrad der die RaB-Aktivität tragenden Partikel zeigt ausserdem eine charakteristische Abhängigkeit von der Intensität des vertikalen Austausches; es ergeben sich für die 3 verschiedenen Meereshöhen unterschiedlichen Type der Abhängigkeit.

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Summary A double aerosol filter method was used in order to gain relative values which characterize the existing type of size distribution of the atmospheric aerosol particles; labelled by natural or fallout radioactivity. Continuous measurements were carried out simultaneously at 0.7, 1.8 and 3 km altitude since December 1963. Concerning natural (RaB) radioactivity we found the minimum of aerosolparticle size in tropical maritime air, its maximum in polar maritime and polar air masses. In the case of fallout radioactivity the minimum of particle size is found in tropical, the maximum in continental air. With increasing altitude, the mean size of the fallout particles decreases obviously. The size distribution of the aerosol particles, labelled by RaB radioactivity, is a function of vertical mass exchange intensity. The pattern of this function depends strongly on altitude.

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Physikalisch-Bioklimatische Forschungsstelle Garmisch-Partenkirchen der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung.     

Atmospheric electricity measurements over the Indian Ocean

Summary Results of measurements of the atmospheric electrical conductivity and potential gradient made during the sixth Scientific Cruise of the Indian Oceanographic Ship INS Kistna in the Bay of Bengal during February–March 1963 are presented. Observations were made when the skies were generally clear and the sea calm, in the geographical area 8°N to 17°N and 80°E to 95°E, on the outward journey of INS Kistna from Madras (80°E, 13°N) to Port Blair (93°E, 12°N) and on the return journey to Madras.Over the ocean where there are no local sources of pollution, the measured values of conductivity and potential gradient are in agreement with theoretical values, assuming that an ion equilibrium exists, that ions are destroyed primarily by collision with small ions of opposite sign and that small ions are produced only by cosmic radiation. The values of electrical conductivity obtained are generally of the same order as those to be expected from theoretical considerations and in general agreement with those obtained during the Carnegie cruises in the Indian Ocean in 1920. There are, however, significant variations near the coast where the electric structure above the ocean is affected by continental sources of pollution. Conductivity values near the land are about half that in the unpolluted air over the ocean but prevailing winds prevent the extension of pollution beyond 100–200 km from the coast in this season.

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Zusammenfassung Es wird über Messungen der luftelektrischen Leitfähigkeit und des Potentialgefälles berichtet, welche während der Sechsten Wissenschaftlichen Kreuzfahrt des indischen Ozeanographischen Forschungsschiffes Ins Kistna in der Bengalischen Bucht im Februar und März 1963 ausgeführt wurden. Die Beobachtungen sind im allgemeinen bei klarem Himmel und ruhiger See gemacht worden, und zwar in dem geographischen Bereich zwischen 8 und 17°N und 80 und 95°E während der Ausfahrt der INS Kistna von Madras (80°E, 13°N) nach Port Blair (93°E, 12°N) und auf der Rückreise nach Madras. In den Bereichen des Ozeans, in denen keine örtlichen Pollutionsquellen bestehen, stimmen die gemessenen Werte der Leitfähigkeit und des Potentialgefälles mit den theoretischen Werten überein, die man erhält, wenn man annimmt, dass ein Ionengleichgewicht besteht, dass die schnellen Ionen vorwiegend durch Zusammenstoss mit schnellen Ionen des entgegengesetzten Vorzeichens vernichtet werden, und dass die schnellen Ionen nur durch die kosmische Höhenstrahlung erzeugt werden. Die Werte der Leitfähigkeit stimmen mit denen überein, die man aus theoretischen Überlegungen gewinnt, und auch mit denen, die während der Kreuzfahrten des Forschungsschiffes Carnegie im Indischen Ozean im Jahre 1920 gemessen Küste sind jedoch bedeutsame Abweichungen festzustellen, wo die elektrischen Verhältenisse über dem Ozean durch Pollutionsquellen auf dem Lande beeinflusst werden. Die Leitfähigkeitswerte nahe dem Land sind nur ungefähr halb so gross wie die in der pollutionsfreien Luft des offenen Ozeans-jedoch haben die während der Mess-Jahreszeit vorherrschenden Winde eine Ausbreitung der Pollutionszone auf einen Bereich von 100 bis 200 km von der Küste beschränkt.

     

Seasonal variations of the virtual height of sporadicE(h' Es) at middle latitudes and its possible origin

Summary A yearly variation of the virtual height of sporadicE, reaching a maximum in the spring and a minimum in the autumn, has been recently found. This variation ofh' E _s is similar to the seasonal variation of the total amount of ozone. On the other hand, the seasonal variation of the virtual height of the lowest occurring sporadicE layer (l-type may be identified with the height variation of the boundary between homosphere and heterosphere. It may also be supposed that the latter is caused by the varying expansion of the homosphere. Since ozone strongly absorbs solar energy, the seasonal variation ofh' E _s is attributed to the expansion of the homosphere depending on the total amount of ozone.

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Zusammenfassung Eine jahreszeitliche Änderung der scheinbaren Höhe der sporadischenE Schicht (h' E _s) konnte festgestellt werden, die ein Maximum im Frühling und ein Minimum im Herbst zeigt. Diese Änderung vonh' E _s ist der Änderung des totalen Ozonbetrages ähnlich. Andererseits kann man die jahreszeitliche Änderung der untersten sporadischenE Schicht (Typl) mit der Höhenänderung der Grenzfläche zwischen Homosphäre und Heterosphäre identifizieren. Es kann auch angenommen werden, dass die letztere durch die Expansion der Homosphäre hervorgerufen wird. Da ozon bekanntlich die Sonnenstrahlung sehr stark absorbiert, wird die jahreszeitliche Änderung vonh E _s auf die vom totalen Ozonbetrag abhängigen Expansion der Homosphäre zurückgeführt.

     

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.     

The atmospheric electric ring current in the higher atmosphere

Summary The atmospheric electric current flow in the ionosphere was discussed in a qualitative way at the UGGI General Assembly at Berkeley, California in 1963. The following picture emerged: The atmospheric electric fair weather current leaves the earth in a radially outward direction. As it enters the higher regions of the atmosphere and the ionospheric it is increasingly influenced by the earth's magnetic field. Because the main part of the current is crowded into the polar regions, the current density over the equatorial belt is small. A circular movement around the earth's axis results in an overall flow pattern tentatively termed, the atmospheric electric ring current. An attempt to calculate this current flow soon made it clear that the generally used simplification of the one-dimensional case with slanted magnetic field lines is not adequate—not even as a first approximation. The same is true for the assumption usually made in magnetohydrodynamics that the current follows approximately the magnetic field lines. An essential feature of the atmospheric electric ring current is that in equatorial regions the flow is forced across the magnetic field lines, the component along the lines being zero. A calculation is discussed that treats the magnetic field lines as those of a true dipole field with the corresponding tensor character of conductivity. The results of the calculation are presented as graphs of the density distribution of the ring current, the space charge distribution, the current flow, and equipotential lines.

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Zusammenfassung Der luftelektrische Stromfluss in der Ionosphäre ist in qualitativer Weise während der UGGI Tagung in Berkeley California, 1963 diskutiert worden. Hierbei hat sich das folgende Bild ergeben: Der luftelektrische Schönwetterstrom fliesst von der Erdoberfläche nach ausswärts in radialer Richtung. Sobald er in die höheren Atmosphärenschichten und dann in die Ionosphäre kommt wird er in zunehmendem Masse vom erdmagnetischen Feld beeinflusst. Der Hauptteil des Stromes wird in die Polarzonen abgedrängt, wodurch die Stromdichte über dem Äquatorgürtel verhältnismässig klein wird. Zu gleicher Zeit wird eine kreisförmige Bewegung um die Erdachse ausgelöst, was ein Strombild ergibt, das versuchsweise der luftelektrische Ringstrom genannt wird.—Bei der Berechnung dieses Stromflusses ergab sich bald, dass die allgemein üblichen Vereinfachungen des eindimensionalen Falles mit homogenem, schräg einfallendem Magnetfeld nicht brauchbar sind, nicht einmal in erster Näherung. Dasselbe gilt für die Annahme, die gewöhnlich in der Magnetohydrodynamik gemacht wird, nämlich dass der Stromfluss angenähert dem magnetischen Felde folgt. Eine wichtige Eigenschaft des luftelektrischen Ringstromes ist es, dass der Strom über dem Äquatorgürtel gezwungen ist quer über die magnetischen Feldlinien zu fliessen, wobei die Stromkomponente in Richtung der Feldlinien gleich 0 ist. In der hier durchgeführten Rechnung wird das magnetische Feld als wahres Dipolfeld behandelt mit dem einer solchen Feldverteilung entsprechenden Tensorcharakter der Leitfähigkeit. Die Ergebnisse der Rechnung werden an Hand von graphischen darstellungen der Ringstrom- und Raumladungsdichte und der Strom- und Äquipotentiallinien diskutiert.

     

A short term heat balance study on a coast range glacier

Summary A short term heat balance study made on the Lemon Glacier, Juneau Icefield, Alaska is described. Of the energy required to give the observed melting of the firn the net radiation over all wavelengths contributed 49%, the latent heat 8%, and the sensible heat a large 43%. The approximate equality between the net radiative component and the total eddy heat transfer is similar to the results of a previous determination on an Alaskan glacier in summer, though the latent and sensible heat proportions are different in each case.

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Zusammenfassung Eine kurzzeitige Wärmebilanzstudie, die auf dem Lemon Glacier, Juneau Icefield, Alaska, durchgeführt wurde, wird beschrieben. Zu der Energie, die zum Schmelzen des Firns benötigt wird, trägt die Strahlungsbilanz 49%, der latente Wärmestrom 8% und der fühlbare Wärmestrom 43% bei. Die Strahlungsbilanz und die Summe der turbulenten Wärmeströme haben somit etwa die gleiche Grösse, ein Resultat, was schon in einer früheren Untersuchung auf einem alaskanischen Gletscher gefunden worden war. Das Verhältnis vom latenten zum fühlbaren Wärmestrom ist jedoch unterschiedlich.

     

Some measurements of the development of the surface inversion in Central Alaska during winter

Summary The strong cooling rates of the surface air, which are observed in Fairbanks in winter immediately following clearing of the sky, can, in the first hours, be explained solely by the negative radiation balance. Later on, gravity drainage of cold air from the surrounding hills into the lower valley contributes about 30% to the observed energy loss of the air above the valley. Energy balance calculations show that the negative radiation balance is compensated mainly by sensible (62%) and soil heat flux (32%) while condensation contributes only a small 6%.

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Zusammenfassung Die starken Abkühlungsraten der bodennahen Luftschicht, die im Winter in Fairbanks beobachter werden, wenn die Bewölkung abnimmt, können in den ersten Studen allein durch die negative Strahlungsbilanz erklärt werden. Später hat der katabatische Wind, der kalte Luft von den Fairbanks umgebenden Hügeln in das niedriger liegende Tal bringt, einen Anteil an dem Energieverlust der Luft über dem Tal von etwa einem Drittel. Die Berechnung der Wärmebilanz zeigt, dass die negative Strahlungsbilanz hauptsächlich vom sensiblen Wärmestrom (62%) und dem Wärmestrom aus dem Boden (32%) kompensiert wird, während die Kondensation nur 6% beiträgt.

     

Hi-Fix—ein neues Hilfsmittel zur Ortsbestimmung in küstennahen Seegebieten

Zusammenfassung Das Hi-Fix-Verfahren ist ein funktechnisches Hilfsmittel zur Ortsbestimmung auf der Grundlage der Hyperbelnavigation, das in küstennahen Seegebieten eingesetzt wird. Es werden das Prinzip, die Technik und die Anwendung dieses Verfahrens behandelt. Über die im praktischen Einsatz gesammelten Erfahrungen, sowie über die Aufgabenstellung für die Auswertung zahlreichen Registriermaterials, das während des Großversuches einiger Bundesbehörden in den Jahren 1964 und 1965 anfiel, wird berichtet. Es soll dabei untersucht werden, welchen Einfluß geophysikalische Größen, wie z. B. die Bodenleitfähigkeit und atmosphärische Störungen (Gewitter) sowie Sekundärstrahlungen von metallischen Gebilden in Empfängernähe auf die Anzeigegenauigkeit der Hi-Fix-Geräte ausüben.

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Hi-Fix — a new tool of position fixing in near-coastal sea areas

Summary Hi-Fix is a new tool of position fixing on the basis of hyperbolic navigation that is used in near-coastal sea areas. Principle, technique, and application of this system are treated. A report is given of the experience gained from field work as well as of the objects of the evaluation of the numerous recordings obtained from a large-scale experiment conducted by several federal agencies in the years 1964 and 1965. The effect of geophysical quantities, such as soil conductivity and atmospherics (thunderstorm) as well as secondary radiation from metallic bodies in the vicinity of the receiver on the indication accuracy of the Hi-Fix devices shall be studied.

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Hi-Fix — un nouveau procédé de localisation en mer à proximité de la côle

Résumé Le procédé Hi-Fix apporte une nouvelle contribution au problème de la localisation; il est basé sur le système hyperbolique et utilisé dans les eaux côtières. Il est rendu compte des expériences réalisées pratiquement ainsi que de la tâche qu'imposait, à quelques autorités fédérales, l'exploitation des nombreuses informations recueillies au cours des essais à grande échelle des années 1964 et 1965. A cette occasion on cherche à mesurer l'influence qu'exercent sur la précision fournie par les appareils Hi-Fix, des grandeurs atmosphériques (orages) ainsi que les rayonnements secondaires de formations métalliques au voisinage du récepteur.

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Nach einem Vortrag, gehalten auf der Meteorologen-Geophysiker-Tagung am 4. 4. 1968 in Hamburg.

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Hi-Fix ist eine Abkürzung für High Accuracy Position Fixing, es wird ebensowenig aufgelöst wie z. B. Radar. Die Redaktion.     

La brezza di mare a Genova ed in altre località costiere italiane

Riassunto Vengono illustrate le principali caratteristiche della brezza marina a Genova, a Savona ed a Belvedere Marittimo. L'esame relativo alle prime due località dimostra fra l'altro l'intervento di unacorrente costiera, diretta in senso ciclonico lungo la Liguria, la cui azione è importante per l'origine della brezza marina e per determinarne il suo comportamento. In base alle registrazioni della radiazione globale eseguite a Genova si trova altresì che la durata minima della brezza di mare dipende dall'intensità della medesima radiazione globale.

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Summary In the present treatise the chief characteristics of the sea breeze of Genoa, Savona and Belvedere Marittimo are being elucidated. Investigations carried out at the first two mentioned places showed a temporary coastal current which is pointing cyclonically along the coast of Liguria. Its activity has an important bearing upon the origin and behaviour of the breeze. The registrations of the total radiation from sun and sky at Genoa furthermore show that the minimum duration of sea breeze depends on the intensity of that radiation.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden die wichtigsten Charakteristiken der Seebrise von Genua, Savona und Belvedere Marittimo erläutert. Die Untersuchung an den zwei ersten Orten ergab eine zeitweilige Küstenströmung, die längs der Liguria zyklonal gerichtet ist. Ihre Aktivität ist für den Ursprung und das verhalten der Brise wichtig. Die Registrierungen der Globalstrahlung in Genua zeigen überdies, dass die Minimaldauer der Seebrise von der Intensität der Globalstrahlung abhängt.

     

Long waves on the coast of the Cape Peninsula

Summary A study is made of long waves recorded on the west coast of the Cape Peninsula and in Table Bay harbour. Two types are found to exist. The shorter ones of period 30 seconds to 6 minutes are surf beats associated with the arrival of sea waves and swell at the shore. The longer ones of period 15 minutes upwards are an oscillation of the water mass overlying the continental shelf and appear to be generated by fluctuations of similar period in the atmosphere. A number of examples of both kinds of long wave activity are cited and the frequency spectra of some of these are presented and discussed. The problem of range action in harbours is a particularly interesting application of this long wave study.

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Lange Wellen an der Küste der Kap-Halbinsel, Süd-Afrika

Zusammenfassung Lange Wellen mit Amplituden von 30 Sekunden bis zu mehreren Stunden sind an exponierten Küsten in vielen Teilen der Erde weitverbreitet. Sie sind sowohl in der Witsands Bay an der Westküste der Kap-Halbinsel und im Table Bay Harbour, Kapstadt, wie in einer Reihe weiterer Häfen an der Küste Süd-Afrikas registriert worden. Eine Anzahl von Registrierungen, die in Witsands Bay gemacht wurde, wurde einer harmonischen Analyse unterworfen und die Spektren langer Wellen werden als Beispiel dargestellt. Die Spektren können im allgemeinen in drei Stufen unterteilt werden: 1 bis 2 Minuten, 2 bis 10 Minuten und 10 bis 180 Minuten Dauer. Die Wellenamplitude der zwei niedrigeren Periodenstufen werden mit denen der gleichzeitigen Oberflächenwellen verglichen, wobei eine eindeutige Beziehung zwischen ihnen festgestellt wurde. Es steht ziemlich fest, daß die langen Wellen Brandungswellen (surf beats) sind und daß sie als sekundärer Effekt der in Flachwassergebieten an der Küste ankommenden Wellengruppen anzusehen sind. Die Untersuchung der Schwingungen ähnlicher Perioden in Table Bay Harbour ergab, daß es sich hier ebenfalls um Brandungswellen handelt. Die bei verschiedenen Perioden auftretende Verstärkung wird hier durch einen Resonanzeffekt (resonance effect) der Eigenperioden der Schwingungen in den Hafenanlagen verändert.Das Verhalten der langen Wellen mit Perioden von mehr als 10 Minuten Dauer unterscheidet sich erheblich von dem der kürzeren Perioden, und Zeiten ausgesprochener Aktivität fallen mit Druckschwankungen ähnlicher Perioden in der Atmosphäre zusammen. Vier Beispiele von Tagen mit ausgesprochener Aktivität werden in dieser Arbeit untersucht. Die Spektren von langen Wellen sowohl wie die von Luftdruckwellen werden gezeigt und das Verhältnis zwischen Amplituden und den entsprechenden Frequenzen dargestellt. Die Perioden mit maximaler Verstärkung bilden eine Serie, die einer grundlegenden Periode von etwa 95 Minuten zusammen mit ihren Oberschwingungen (harmonics) entsprechen. Diese Tatsache wird mit Hilfe mathematischer Ausdrücke für Wellenbewegungen auf dem Kontinentalschelf zu erklären versucht. Ähnliche lange Wellen wurden in Table Bay Harbour registriert, wo viel größere Amplituden auftreten als an der offenen Küste, weil der Windstau infolge des begrenzten Raumes erheblich stärker ist. Da die Perioden der langen Wellen viel größer sind als die Eigenperioden der Wellen in den Hafenanlagen, tritt ein beinahe gleichzeitiges Steigen und Fallen des Wasserstandes im gesamten Hafengebiet auf und damit ein starker Gegenstrom am Hafenausgang.Die beiden Arten langer Wellen können gemeinsam oder getrennt von einander auftreten; sie sind jedoch völlig verschiedenen Ursprungs. Die Brandungswellen erreichen ihre größte Stärke während der Wintermonate, während die Schwingungen mit längerer Periode auf dem Schelf zu jeder Zeit atmosphärischer Druckschwankungen auftreten können.

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Ondes longues sur la côte de la presqu'île du Cap, Afrique du Sud

Résumé Dans l'article actuel on étudie les ondes longues enregistrées sur la côte de la presqu'île du Cap et à Table Bay Harbour. On a trouvé deux espèces d'ondes. Les ondes courtes, ayant une période de 30 secondes jusqu'à 6 minutes, sont des rouleaux de barre (surf beats) associés aux vagues de vent et à la houle arrivant sur la côte. Les ondes longues, ayant une période de 15 minutes et plus, sont dues à une oscillation de la masse d'eau au-dessus de la marge continentale; elles semblent être générées par des fluctuations de périodes analogues dans l'atmosphère. Plusieurs exemples des activités de ces deux types d'ondes longues sont décrits et les spectres des fréquences de plusieurs ondes longues sont représentés et discutés. Ce traité étendu sur des ondes longues se prête bien à être appliqué à l'étude particulièrement intéressante de l'action des seiches dans les ports.

     

Atmospheric electric measurements in the Arctic and Antarctic

Summary During the International Geophysical Year, 1958, and extending into 1959, the atmospheric electric field, current, and conductivity were recorded at Thule, Greenland (78°N). During the International Year of the Quiet Sun, 1964, records of the atmospheric electric field were obtained at the Amundsen-Scott Station at the South Pole (90°S). The diurnal variation averaged over the year of the normalized current at Thule and the normalized field at the South Pole show a surprisingly good agreement. These two curves combined into one represent the world time variation of the air-earth current (or field) in the Polar regions. Compared with the oceanic diurnal field variation obtained at the Carnegie ship cruises, the Polar curve shows a very similar shape but a much reduced amplitude. The maximum and minimum in the Polar regions are 1.07 and 0.92. The corresponding values on the oceans are 1.20 and 0.85. The difference is greater than the measuring error or statistical scatter and has to be accepted as real. No conclusive explanation of the deviation of the two curves can be offered.The diurnal variation of the Polar data averaged over a season displays very smooth and similar curves during Northern autumn and winter. The spring and summer curves show a much more detailed structure with several maxima and minima. It is somewhat unexpected that the summer curve with a variety of fine structure is the flattest curve of all seasons. The minimum never drops below 0.95, and the maximum does not exceed 1.06. If the data are broken down into hourly means averaged over one month and split into an Arctic and Antarctic part, the similarity between corresponding curves of the same month vanishes for the months of January to July. This may partly be due to the fact that the number of fair-weather days of the individual month is too small to obtain a representative statistical average. Usually averaging over seven or more days is necessary for the oceanic pattern to emerge. However, there is a strong possibility that another agent besides the worldwide thunderstorm activity modulates the global circuit. The seasonal differences, and especially the difference between Arctic and Antarctic pattern, point to such a conclusion.

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Zusammenfassung Während des internationalen geophysikalischen Jahres (IGY) 1958 und bis in das Jahr 1959 hinein wurden Registrierungen des luftelektrischen Feldes, des Vertikalstromes und der Leitfähigkeit durchgeführt in Thule, Grönland (78°N). Während des internationalen Jahres der Ruhigen Sonne (IQSY) 1964 wurde das luftelektrische Feld an der Amundsen-Scott Station am Südpol (90°S) registriert. Die normalisierte Tagesvariation des Stromes, gemittelt über das Jahr 1958, in Thule, und die normalisierte Tagesvariation des Feldes am Südpol, gemittelt über das Jahr 1964, zeigen eine überraschend gute übereinstimmung. Diese zwei Tagesgänge sind zu einem gemittelten Tagesgang zusammengefasst, der den weltzeitlichen Tagesgang des Stromes oder des Feldes in den polaren Regionen repräsentiert. Im Vergleich zu dem Tagesgang des Feldes auf den Ozeanen, wie er während der Carnegie-Fahrten bestimmt wurde, zeigt der Tagesgang in polaren Gebieten einen sehr ähnlichen Verlauf, hat aber eine viel kleinere Amplitude. Die Werte für das Tagesmaximum und Minimum in polaren Gebieten sind 1.07 und 0.92. Die entsprechenden Werte auf dem Ozean sind 1.20 und 0.85. Der Unterschied ist so gross, dass er nicht durch Messungenauigkeit oder statistische Streuung hätte hervorgerufen werden können. Er muss deshalb als real akzeptiert werden. Eine Erklärung für diesen Unterschied konnte nicht gefunden werden.Der Tagesgang in polaren Gebieten gemittelt über die verschiedenen Jahreszeiten zeigt für die nördlichen Herbst und Wintermonate sehr glatte und ähnliche Kurven. Die Frühlings- und Sommer-kurven haben eine mehr detaillierte Struktur mit mehreren Maxima und Minima. Es ist etwas überraschend, dass die Sommerkurve mit einer grossen Variation in der Feinstruktur die flacheste Kurve von allen Jahreszeiten ist. Die Minima sind niemals kleiner als 0.95 und die Maxima überschreiten nicht den Wert 1.06. Wenn die Daten weiter unterteilt werden in Tagesgänge gemittelt über Monate, dann verschwindet die Ähnlickeit zwischen arktischen und antarktischen Gängen desselben Monates für die Monate Januar bis Juli. Das mag teilweise darauf zurückzuführen sein, dass die Anzahl der Schönwettertage für die einzelnen Monate zu klein ist, um statistisch repräsentativ zu sein. Eine Mittelung über mindestens 7 Tage ist notwendig, damit der weltweite Tagesgang zum Vorschein kommt. Es ist aber auch sehr gut möglich, dass andere Einflüsse als die weltweite Gewittertätigkeit den Tagesgang modulieren. Unterschiede im Tagesgang der Jahreszeiten und auch des vollen Jahres legen eine solche Erklärung nahe.

     

Die Steuerung des vertikalen Austauschkoeffizienten durch die Temperaturstruktur in der unteren Troposphäre

Zusammenfassung Zwei unabhängige Verfahren zur direkten Bestimmung des vertikalen Austauschkoeffizienten auf dem Wege über Aerosolmessungen werden über lange Zeiträume hinweg angewandt um gesicherte Beziehungen zwischen Austauschkoeffizient und meteorologischen Zustandsgrössen, vorallem des vertikalen Temperaturgrdienten, in der unteren Troposphäre zwischen 700 und 3000 m NN abzuleiten. Das eine Verfahren beruht auf der Messung der RaB-Konzentration in der Luft in 700, 1800 und 3000 m NN, das andere in der aerologischen Registrierung der totalen Luftleitfähigkeit zwischen 700 und 1800 m. Im ersten Falle können aus den mittleren Konzentrations gradienten die mittleren Austauschkoeffizienten direkt berechnet werden, im zweiten werden die Luftleitfähigkeitswerte zunächst in Partikelkonzentrationen umgerechnet. Diese gestatten die Be rechnung von differentiellen Austauschkoeffizienten über beliebig kleine Höhenintervalle. Die wichtigsten Ergebnisse sind: a) Der mittlere Austauschkoeffizient zwischen 700–800 und 1800–300 m lässt sich bei geringer statischer Streuung als Funktion des mittleren Temperaturgradienten in der jeweiligen Schicht angeben. Nebeneinflüsse: Luftkörperwechsel, Kondensationswärme, Windscherung. b) Der mittlere Austauschkoeffizient lässt sich als Funktion der Stabilitäenergie in der betrachteten Schicht darstellen, Nebeneinflüsse wie bei a). c) Der Austauschkoeffizient durch eine Inversionsschicht hindruch ist eine Funktion des grössten positiven Temperaturgradienten in der Inversion. d) Der vertikale Austausch durch eine beliebig dicke Schicht hindurch wird im wesentlichen durch den kleinsten differentiellen Austauschkoeffizienten innerhald dieser Schicht bestimmt. — Schliesslich werden Ergebnisse über Feinstrukturuntersuchungen im Bereich von Unstetigkeitsschichten mitgeteilt.

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Summary The vertical-mass-exchange coefficient was determined from aerosol measurements by two independent methods; the measurements were kept up for a considerable period of time. Thus, well-substantiated relationships between the exchange coefficient on the one hand and meteorological parameters — especially the lapse rate — on the other were found to exist in the lower troposphere between 700 and 1800 m.The first of the two methods is based on measurements of RaB concentration in air at 700, 1800 and 3000 m, the second on recordings of soundings of overall air conductivity between 700 and 1800 m a.s.l. In the first case, mean exchange coefficients were computed from RaB concentration gradients given as averages from RaB measurements at the above-specified levels; in the second, the air conductivity data were used to compute particle concentration profiles, from which incremental exchange coefficients can be computed for thin-layer increments. The latter may be made as thin as is consistent with the vertical resolution of the soundings. The major results obtained were the following: a) The mean exchange coefficient for the 700–1800 and the 1800–3000 m layer is found to be a function of the average temperature lapse rate in the respective layer; this relationship is subject only to some slight statistic alscatter, and is affected in some measure by air-mass changes, wind shear and heat of condensation. b) The mean exchange coefficient is a function of the stability energy of the layer concerned, subject to the influences listed in a). c) The exchange coefficient of an inversion layer is a function of the greatest inverse lapse rate existing in any part of the inversion. d) Vertical mass exchange in or through a layer of any thickness is primarily determined by the lowest incremental mass-exchange coefficient of any thinner layer contained therein. — The study is supplemented by results of fine-structure analyses of discontinuity layers and their surroundings.

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Die Beschaffung der Einrichtungen, die Durchführung und Auswertung der Messungen wurde durch Mittel der US Army, European Research Office (Verträge DA-91-591-EUC-3936, DAJA-37-67C-0254 und DAJA-37-68C-0331) und des Bundesministeriums der Verteidigung der Deutschen Bundesrepublik ermöglicht. Für die grosszügige Förderung der Arbeiten haben wir sehr zu danken.     

On the possibility of describing turbulent diffusion by means of a statistical-mechanical model

Zusammenfassung Die grundsätzliche Schwierigkeit der Konstruktion statistischer Mechanik der turbulenten Strömung besteht darin, dass es keinen allegemeinen Nachweis eines Theorems über die Eindeutigkeit der Navier-Stokes'schen Gleichung gibt. Unsere Bestrebungen wenden sich deshalb zum Studium solcher Bewegungen, die durch lineare Gleichungen ausgedrückt werden. Unter solche gehört auch die Bewegung der im Feld der turbulenten Strömung diffundierenden Teilchen, die am Modell einer zufälligen Teilchenbewegung im Phasenraum (x, p) studiert wird. Dabei wird vorausgesetzt, dass diese Bewegung aus einem gewissen Anfangszustand realisiert wird, dem ein bestimmtes, durch eine Störung des Systems bei dessen Beobachtung bedingtes anfängliches Unbestimmtheits-Gebiet entspricht. Daraus ergibt sich die Ergodizität (genauer gesagt die Quasi-Ergodizität) des Systems, die als Folge einer noch allgemeineren Eigenschaft des Systems mit Verschmierung (Durchmischung) des Anfangszustandes gilt. Vom Gesichtspunkt der Ergodizität und Irreversibilität des Prozesses wird die Struktur der statistischen Mechanik irreversibeler Prozesse studiert und ihre Beziehung zur Struktur der turbulenten Diffusion diskreter Teilchen gesucht.