Synchronbeobachtungen über Beziehungen physikalisch-chemischer und mikrobiologischer Reaktionen zu Luftdruckänderungen in und bei Braunschweig

Zusammenfassung Mehrere 1953 und 1954, also unmittelbar vor dem Sonnenflecken-Minimum, synchron durchgeführte Versuchsreihen an 4 nur wenige Kilometer voneinander entfernten Orten zeigten, daß das aus früheren Versuchsergebnissen abgeleitete Grundprinzip meteorobiologischer Korrelationen überall gewahrt blieb. Unabhängig vom Ort der Versuchsdurchführung waren streifige Phosphatfällungen und aerobe Vorgänge bei Mikro-organismen wie die starke Vermehrung eines aeroben Bakteriums und sein intensives Schwärmen mit antizyklonalen Wetterentwicklungen verknüpft. Flockige Fällungen sowie schwache Vermehrung und Bewegungslosigkeit des Bakteriums standen dagegen in Beziehung zu zyklonalen Entwicklungen. Darüber hinaus festgestellte örtliche Variationen dieses Grundprinzips beruhen sehr wahrscheinlich auf der Verschiedenartigkeit vorhandener Absorber für das wirksame Agens.

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Summary In 1953 and 1954, i. e. shortly before the sun-spot minimum, experimental investigations have been carried out synchronously at four places of only few km distance from one another and have shown that the fundamental principle of meteorobiological correlations deduced from former experimental investigations was maintained throughout. Independant of the location of the experiments striped phosphate precipitations and aerobe processes with micro-organisms, like the considerable growth of an aerobe bacterium and its intensive swarming, were connected with anticyclonic weather conditions. Flocculent precipitations as well as slight growth and immobility of the bacterium were, on the other hand, related to cyclonic developments. Local variations of this fundamental principle, determined furthermore, are very probably based on the difference of extant absorbers for the effective agent.

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Résumé Plusieurs séries d'observations effectuées parallèlement en 1953 et 1954, donc immédiatement avant le minimum des taches solaires, en quatre endroits distants de quelques kilomètres seulement, ont montré que le principe fondamental, déduit d'expériences précédentes, de corrélations météorobiologiques se vérifie partout. En chaque endroit on observe des précipités phosphatés en bandes et des processus aérobies chez les microorganismes ainsi qu'un fort accroissement et une agitation d'une bactérie aérobie en rapport avec des évolutions anticycloniques. Par situation cyclonique par contre, on observe des précipités floculés ainsi qu'un accroissement lent et une immobilité relative de la même bactérie. Des comportements aberrants constatés çà et là sont dus très probablement à des différences de l'absorbant pour l'agent actif.

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Mit 11 Textabbildungen.

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Herrn Professor Dr. Dr. h. c.August Rippel-Baldes zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.

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Mit Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Untersuchung zur Frage der Entstehung der Eisphase aus unterkühlten Wassertropfen

Zusammenfassung Auf verschiedenen Metallspiegeln wurden durch Kondensation Tröpfchen mit Durchmessern zwischen 5 und 25 erzeugt und so lange unterkühlt, bis ihr Gefrierpunkt beobachtet werden konnte. Die Auswertung ergibt, daß der Erstarrungsvorgang an den Tropfen bei –10° C einsetzt und sich ab etwa –15° C verstärkt. Die Temperatur des häufigsten Umschlags von Wasser zu Eis liegt im Bereich zwischen –20°C und –24° C. In Übereinstimmung mitJacobi wird festgestellt, daß metallische Unterlagen das Gefrieren begünstigen, wofür zum Teil deren hohe Wärmeleitfähigkeit verantwortlich gemacht wird. Eine Abhängigkeit der beobachteten Gefriertemperatur von Tropfengröße oder Kühlgeschwindigkeit besteht nicht.

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Summary Droplets of 5 to 25 diameter have been produced by condensation on different metallic mirrors and supercooled until congelation, which begins at –10° C and increases from –15° on with a maximum between –20° and –24°. In concert withJacobi metal support favours the freezing process, probably because of its high thermal conductivity. The freezing temperature depends neither on the size of the droplets nor on the speed of refrigeration.

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Résumé On a obtenu par condensation sur différents miroirs métalliques des gouttelettes avec des diamètres de 5 à 25 et on les a refroidies jusqu'à congélation. Celle-ci commence à –10° C et se renforce à partir de –15° environ; elle se produit de préférence entre –20° et –24°. Le support métallique favorise, en concordance avec les résultats deJacobi, le processus de congélation en vertu probablement de sa grande conductibilité calorifique. La température de congélation ne dépend pas de la grosseur des gouttelettes ni de la vitesse de refroidissement.

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Mit 9 Textabbildungen     

Die Grippe und ihre Beziehung zu atmosphärischen Einflüssen

Zusammenfassung Eine Beteiligung atmosphärischer Einflüsse bei der Entstehung von Grippeepidemien kann als gesichert angenommen werden. In der Literatur wird jedoch einerseits antizyklonales Wetter, andererseits zyklonales Störungswetter als Grippewetter angegeben; eine eindeutige Beziehung ist also nicht zu erkennen. Auf Grund einer Grippestatistik der Winter 1949 bis 1953 wird dieser Frage erneut nachgegangen.Beim Meteorotropismus der Grippeepidemien sind drei Phasen zu unterscheiden: a) die Entstehung der Epidemie, b) deren weiterer Verlauf und c) die großräumige Wanderung der Epidemie (Seuchenzug).Als Ergebnis der vorliegenden Untersuchung werden folgende Zusammenhänge festgestellt. Voraussetzung für das Entstehen einer Grippeepidemie ist ein atmosphärisches Milieu, wie es sich in stationären winterlichen Antizyklonen ausbildet. Einer solchen grippefördernden Hochdrucklage folgendes zyklonales Störungswetter führt infolge der meteorotropen Belastungen des Organismus zu weiteren Erkrankungen und somit zu einer plötzlichen Steigerung der Epidemie. Ohne vorherige Ausbildung des antizyklonalen Milieus wirkt das zyklonale Störungswetter jedoch nicht als Grippewetter. Die weltweiten Seuchenzüge der Grippe sind nicht als eine Wanderung der Grippe selbst aufzufassen, sondern eine Grippeepidemie entsteht immer wieder dort von neuem, wo das langsam wandernde stationäre Hochdruckgebiet das einer winterlichen Antizyklone eigentümliche atmosphärische Milieu ausbildet. Die entwickelten Vorstellungen werden durch Ergebnisse der Virusforschung gestützt.

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Summary It is a matter of fact that atmospheric influences play an important role for the development of influenza epidemics. In the literature there is found anticyclonic weather on the one hand, and cyclonic perturbations on the other, as being influenza weather, so that a clear theory cannot be developed. On the basis of influenza statistics of the winters 1949 to 1953 this question is investigated once more.Three phases can be distinguished in the meteorotropism of an influenza epidemic: (a) the formation of the epidemic, (b) its sequel, and, (c) its large-scale propagation. The following connexions resulted from this investigation. A certain atmospheric state, as it occurs in stationary anticyclones in winter, is a condition for the genesis of an influenza epidemic. A cyclonic weather perturbation succeeding such a high pressure situation favourable for influenza, because of the meteorotropic stress of the organism, leads to further infections and therefore to a sudden increase of the epidemic. Without the previous development of an anticyclonic milieu the cyclonic perturbation would not work as influenza weather. The world-wide propagation of influenza epidemics cannot be taken in the sense of a migration of the influenza itself, but it always is created anew where the slow drift of a stationary high pressure area forms the characteristic atmospheric milieu of a winter anticyclone. The ideas developped in this article are supported by the investigations of virus research.

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Résumé C'est un fait assuré que des influences atmosphériques participent au déclenchement d'épidémies de grippe. Dans la littérature cependant, on désigne tantôt des situations anticycloniques tantôt des pertubations cycloniques comme temps de grippe. On ne peut donc reconnaître de rapport défini. Cet article reprend ce problème, en se basant sur une statistique de grippe établie pendant les hivers de 1949 à 1953.On peut distinguer trois phases dans le météorotropisme des épidémies de grippe: a) Déclenchement de l'épidémie, b) son développement ultérieur et c) sa propagation à grande échelle. Au cours de cette étude on a pu établir les relations suivantes: Pour déclencher l'épidémie, il faut avant tout que règne un milieu atmosphérique tel qu'il se développe dans les anticyclones stationnaires hivernaux. Si à une telle situation de haute pression favorable à la grippe, suit un régime de perturbations cycloniques, le météorotropisme met l'organisme à telle contribution que de nouveaux cas de maladies surgissent et provoquent un accroissement brusque de l'épidémie. Si, auparavant, il ne s'est pas formé ledit milieu anticyclonique, le régime de pertubations cycloniques n'agit pas comme temps de grippe. La propagation parfois mondiale de ces épidémies ne doit pas être considérée comme une progression de la maladie elle-même, bien plus, de nouvelles épidémies surgissent toujours à nouveau aux endroits-même ou, tout en se déplaçant lentement, l'aire de haute pression établit le milieu atmosphérique particulier aux anticyclones hivernaux. Les recherches faites sur les virus soutiennent les idées développées dans cet article.

     

Über lokale Luftdruckänderungen in der Atmosphäre

Zusammenfassung Der Luftdruck ist eine unmittelbare Folge zahlloser Impulse, welche sich in der Atmosphäre von Molekül zu Molekül übertragen und sich nach allen möglichen Richtungen fortpflanzen. Deshalb mißt das Barometer nicht die Luftschwere, die in einer ruhigen Atmosphäre nur zahlenmäßig gleich ist. Da jede Änderung im Druckfeld sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit nach allen Seiten überträgt, gibt uns die bekannte Tendenzgleichung für lokale Luftdruckänderungen nicht mehr als eine mathematische Abhängigkeit der Luftdruckänderungen von gleich-zeitigen entsprechenden Änderungen im oberen Teil der vertikalen Luftsäule. Die lokale Luftdruckänderung ist physikalisch eine Folge der Vorgänge in der ganzen Atmosphäre während der näheren und ferneren Vergangenheit. Auf die Luftdruckänderung in PunktA können in dem Zeitintervalldt nur Vorgänge wirken, die sich in dem Raum um den PunktA abspielen, dessen Grenze vom PunktA nicht weiter entfernt ist als um(c+u)dt (c=Schallgeschwindigkeit,u=Geschwindigkeit, mit der sich die Luft im PunktA bewegt).

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Summary Atmospheric pressure is the direct effect of innumerable impulses passing from molecule to molecule in the atmosphere and being propagated in every direction. The barometer, therefore, does not measure the weight of air being but numerically equal to the pressure value. As any variation in the pressure field is transmitted with a certain velocity in every direction, the known tendency equation for local pressure variations yields not more than a mathematical dependence of the variations of atmospheric pressure on the simultaneous corresponding variations in the upper part of the vertical air column. The local variation of atmospheric pressure is physically caused by processes in the whole atmosphere having taken place at different times in the past. The pressure variation in a pointA can be influenced within the time-intervaldt only by processes occurring in a space aboutA the limits of which from pointA are not more distant than(c+u)dt (c=velocity of sound,u=velocity of air moving in pointA).

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Résumé La pression atmosphérique est la résultante d'innombrables impulsions élémentaires transmises de molécules à molécules et se propageant dans toutes les directions. C'est pourquoi le baromètre ne mesure pas le poids de l'air, sauf dans une atmosphère au repos. Comme toute variation du champ de pression se transmet dans toutes les directions avec une certaine vitesse, l'équation connue de la tendance pour des variations locales de pression n'exprime pas davantage qu'un lien mathématique de dépendance entre cette variation locale et les variations simultanées ayant leur siège dans la partie supérieure de la colonne d'air. La variation locale de pression est la résultante des phénomènes de toute l'atmosphère s'étant produits au cours du passé proche et plus lointain. Dans la variation de pression au pointA pendant l'intervalle de tempsdt, seuls peuvent intervenir les processus ayant leur siège dans l'espace autour deA limité par la distance(c+u)dt, c étant la vitesse du son etu celle de l'air au pointA.

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Mit 1 Textabbildung.     

Der vertikale Aufbau der täglichen Druck- und Temperaturänderungen

Zusammenfassung Die vorliegende Veröffentlichung bildet den zweiten Teil einer Untersuchungsreihe über das atmosphärische Druckgeschehen gemäßigter Breiten [5]. Es werden die interdiurnen Änderungen des Druckes am Bodenp, der StandardisobarenflächenH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆ und der relativen Topographie der 500/1000 mb-Flächenh zueinander in Beziehung gesetzt. Bei Unterteilung des gesamten Materials rein qualitativ (nach Art der Vorzeichen) in sieben Gruppen ergibt sich, daß im Mittel gerade jene Fälle am häufigsten vorkommen, bei denen die Bodendruckänderung das gleiche Vorzeichen mit den Druck- und Temperaturänderungen der freien Atmosphäre hat, somit nur aus Vorgängen der Höhe erklärt werden kann. Je nach geographischer Lage und Jahreszeit ist die Verteilung der Häufigkeiten der Gruppen verschieden, wie dies an Hand von Abbildungen veranschaulicht wird. Eine weitere Einteilung (GruppenA bisE) berücksichtigt speziell die Vorgänge einzelner Atmosphärenschichten, um Schlüsse auf deren Verhalten ziehen zu können. Noch augenscheinlicher werden die Zusammenhänge der niedrigen Vorgänge mit dem Druckgeschehen an der Tropopause und in der Stratosphäre, wenn man neben dem Vorzeichen die absolute Größe der Elemente mitberücksichtigt.

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Summary This paper comprises the second part of a series of investigations on the atmospheric pressure of medium latitudes. Relationship between the interdiurnal variations of the pressure on groudp, the standard isobaric surfacesH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆, and the relative topography of the 500/1000 mb surfacesh is examined. A purely qualitative subdivision of the whole material (according to the signs) into 7 groups leads to the result that, on the average, those cases occur most frequently in which the ground pressure variation has the same sign as the pressure and temperature variations in the free atmosphere and, therefore, can be accounted for only by processes at high levels. Distribution of frequencies of the different groups varies according to geographical position and season, which is illustrated by figures. A further subdivision (groupsA toE) takes into consideration especially the processes of particular atmospheric layers from which conclusions can be drawn as to the behaviour of these layers. The connection of the processes near ground with the pressure in the tropopause and stratosphere becomes even more apparent if, beside the sign, also absolute values of the elements are considered.

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Résumé La présente étude est la deuxième partie d'une recherche concernant les conditions de la pression atmosphérique aux latitudes moyennes. On compare les relations des variations interdiurnes de la pression au sol, des surfaces isobares standardH ₅₀₀,H ₂₂₅,H ₉₆ d'une part et celles de la topographie relative de la couche 500/1000 mb. d'autre part. En subdivisant tout le matériel d'après le signe en sept groupes, on constate qu'en moyenne ce sont précisément les cas pour lesquels la variation de pression au sol a le même signe que les variations de pression et de température dans l'atmosphère libre qui sont les plus fréquents et que les premières s'expliquent donc par les secondes. Selon la position géographique et la saison, la distribution des fréquences des groupes est différente, ce que montrent des figures. Une autre subdivision (groupesA àE) considère spécialement certaines couches atmosphériques pour en étudier le comportement. Les relations de dépendance entre les phénomènes au sol et la variation de pression au niveau de la tropopause et de la stratosphère deviennent encore plus nettes si l'on considère, outre le signe, également les valeurs absolues.

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Mit 9 Textabbildungen.     

Die interdiurnen Änderungen von Druck und Temperatur in der unteren Troposphäre bis 5 km Höhe und ihre gegenseitigen Beziehungen in statistischsynoptischer Betrachtungsweise

Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit wird ein homogenes, auf 44 Stationen verteiltes Material von 48048 24stündigen Änderungen von Bodendruck, Höhe der 500 mb-Fläche und barometrischer Mitteltemperatur zwischen 500 und 1000 mb-Fläche über Mitteleuropa nach den Methoden der beschreibenden Statistik bearbeitet. Variationsbreite, interdiurne Veränderlichkeit, Streuung, Schiefe und Exzeß werden ermittelt. Der Vergleich der Häufigkeitsverteilungen mit der Gaußschen Fehlerverteilungsfunktion zeigt als wichtigste Abweichung den durchwegs positiven Exzeß. Die am Festland positive, am Meer negative Schiefe ergibt zusammen mit der Anzahl der positiven und negativen Änderungen, daß am Festland der Druckfall häufiger, der Druckanstieg intensiver, am Meer dagegen der Druckanstieg häufiger, der Druckfall intensiver ist.Die Zahl der mit Mitteltemperaturänderungen entgegensetzten, bzw. gleichen Vorzeichens verbundenen Bodendruckänderungen wird nur von der Land-Meer-Verteilung bestimmt. Nur am Festland sind die Bodendruckänderungen auch im Mittel mit inversen Temperaturänderungen kombiniert. Die relative Intensität der niedrig-thermischen Bodendruckänderungen nimmt außerdem mit abnehmender Breite zu.Im zweiten Teil wird ein um 26 Stationen vermehrtes, insgesamt 67044 analoge Änderungswerte umfassendes Material im Raum Nordatlantik bis Innerasien und Spitzbergen bis Nordafrika mit der Korrelationsmethode untersucht. Es ergibt sich, daß am Ozean die 24stündigen Bodendruckänderungen weitgehend den gleichzeitigen Druckänderungen in 5,5 km Höhe entsprechen, währen am Kontinent diese Beziehung nur lose ist (Abb. 16). Dagegen fehlt am Ozean der Zusammenhang zwischen Änderungen von Bodendruck und Mitteltemperatur, der am Kontinent ausgesprochen invers ist (Abb. 17). Die Beziehung zwischen Druckänderungen in 5,5 km Höhe und Mitteltemperaturänderungen der Troposphäre unterhalb dieser Höhe ist durchwegs positiv, aber relativ am schlechtesten über den Zonen größter horizontaler Temperaturgegensätze (Abb. 18).Der dritte Teil enthält eine Diskussion der Ergebnisse, die sich erstreckt auf den vertikalen Aufbau der Isallobarengebiete, die Kompensation hoher Druckänderungen in der unteren Troposphäre, die Leewirkung, die Natur der Bodendruckänderungen und die Zyklonenentstehung. Dabei ergibt sich innerhalb der Grenzen, die einer statistischen Untersuchung gezogen sind, daß besonders durch das infolge der Land-Meer-Verteilung wechselnde Vermögen der unteren Troposphäre, obere Druckänderungen zu kompensieren, das vielfältige Bild der gegenseitigen Beziehungen der Änderungen von Druck und Temperatur in der unteren Troposphäre verstanden werden kann.

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Summary In the first part of the paper a homogeneous material of 48048 data, distributed over 44 stations of Europe, including 24 hours' variations of ground pressure, height of the 500 mb surface, and barometric mean temperature between 500 and 1000 mb, is statistically evaluated. Calues are given for the range of variation, interdiurnal variability, standard deviation, skewness, and excess. comparison of the frequency distributions with the Gaussian function of error distribution shows unexceptionally a positive excess. From the skewness being positive on the continent and negative on the ocean, together with the number of positive and negative variations, it can be concluded that on the continent pressure fall is more frequent and pressure rise more intensive, whereas on the ocean pressure rise is more frequent and pressure fall more intensive.The number of ground pressure variations connected with respective variations of mean temperature is dependent on the land-sea distribution solely. Only on the continent the ground pressure variations are combined with inverse temperature variations also on the average. Besides, the relative intensity of the low-thermic ground pressure variations increases with decreasing latitude.In the second part, material consisting of 67044 analogous data with 26 more stations covering the area from the North-Atlantic to Inner Asia and from Spitzbergen to North-Africa is examined by means of the correlation method. On the ocean, the 24 hours' ground pressure variations were found to correspond mostly with the simultaneous pressure variations at the height of 5,5 km, whereas on the continent no such close relation exists (fig. 16). On the other hand, there is no connection between pressure variations and mean temperature on the ocean, this relation being markedly inverse on the continent (fig. 17). The relation between pressure variations at 5,5 km height and variations of mean temperature in the troposphere below this height is positive throughout, however, least positive in the zones of greatest horizontal temperature contrasts (fig. 18).Results are discussed in part 3, concerning the vertical structure of isallobaric areas, the compensation of high pressure variations in the lower troposphere, the lee-effect, the nature of ground pressure variations and the cyclogenesis. Therefrom it is concluded that, within the limits of accuracy of statistical investigations, the various mutual relations between variations of pressure and temperature in the lower troposphere can be accounted for by the varying conditions in the lower troposphere according to the land-sea distribution which in one case allows compensation of upper pressure variations and in another not.

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Résumé La première partie contient le dépouillement d'observations faites en 44 endroits de la variation de la pression au sol en 24 h., de la hauteur de la surface isobare de 500 mb et de la température moyenne entre les surfaces de 500 et 1000 mb en Europe centrale; on calcule les fluctuations moyennes, la variabilité interdiurne, la déviation, le moment du 3ième ordre et le moment du 4ième ordne. En comparant la répartition des fréquences avec la loi des erreurs deGauss, on constate avant tout le moment du 4ième ordre positif. Le moment du 3ième ordre positif sur terre, négatif sur mer, combinée avec le nombre des variations positives et négatives montre que sur terre la baisse de pression est plus fréquente et la hausse plus forte, tandis que sur mer la hausse est plus fréquente et la baisse plus intense. Le nombre des variatione de pression au sol liées à des variations de température moyenne de signs contraire ou de même signe ne dépend que de la distribution des surfaces terrestres et océaniques. Sur terre seulement les variations de pression sont en moyenne combinées avec des variations de température de signe contraire. L'intensité relative des variations de pression au sol d'origine thermique s'accroît avec la diminution de la latitude.Dans la deuxième partie, on étudie par la méthode de corrélation un matériel d'observations comprenant 26 stations de plus, soit au total 67 044 valeurs réparties dans l'espace de l'Atlantique nord à l'Asie centrale et du Spitzberg à l'Afrique du nord. Il en résulte que sur mer la variation de pression au sol en 24 h. correspond essentiellement aux variations de pression à 5,5 km d'altitude, alors que sur le continent la relation n'est que peu accusée. Par contre sur mer le lien entre les variations de pression et celles de la température fait défaut, tandis que sur terre la relation est nettement inverse. La relation entre les variations de pression au niveau de 5,5 km et les variations de la température moyenne de la troposphère au-dessous de ce niveau est partout positive, mais est la moins apparente au-dessus des régions à forts gradients horizontaux de température.La troisième partie contient une discussion des résultats s'étendant sur la structure verticale des domaines isallobariques, sur la compensation des variations de pression en altitude dans la basse troposphère, sur l'effet orographique, sur la nature des variations de pression au sol et sur la cyclogénèse. On conclut que dans le domaine ici exploré l'image complexe des relations mutuelles entre les variations de pression et de température dans la troposphère inférieure peut se comprendre grâce au fait que la distribution des océans et des continents crée dans la basse troposphère une compensation variable des variations de pression des hautes couches.

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Mit 21 Textabbildungen.     

Über die Häufigkeit winterlicher Trocken- und Niederschlagsperioden auf der Alpennordseite und ihre Beziehung zur Großwetterlage

Zusammenfassung Die Häufigkeitsverteilungen von Serien relativ trockener und nasser Tage (Tagesmenge </ 5 mm Niederschlag) werden dargestellt. Die Ergebnisse gelten für die Alpennordseite zwischen Neuchâtel und dem Bodensee. Abenso werden die der beobachteten Verteilung am besten entsprechenden analytischen Ausdrücke (besonders nachPolyas Formel) berechnet. Es werden die relativen Häufigkeiten für das Auftreten von Niederschlag ( 5 mm) an aufeinanderfolgenden Tagen innerhalb von 9 Großwetterlagengruppen (nach den Typen der Klassifikation vonBaur zusammengefaßt) diskutiert.Der Wetterlageneinfluß auf die empirischen Wahrscheinlichkeitswerte bei relativer Trockenheit wird an Hand von zwei stark voneinander verschiedenen Großwetterlagengruppen gezeigt. Die Besprechung der relativen Häufigkeit des Niederschlags an den beiden Randtagen für diese zwei Beispiele gestattet einen wesentlichen Einblick in die Niederschlagsverhältnisse der Wetterlagen. Es besteht eine weitgehende Übereinstimmung der Frequenz der Niederschlagstage der Menge 5 und 15 mm mit einigen bekannten Witterungssingularitäten, und es ergibt sich daraus die Berechtigung der benutzten Schwelle ( 5 mm) als Kriterium für einen Niederschlagstag.

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Summary The frequency distribution of runs of relatively dry and wet days (daily amounts of </ 5 mm precipitations) is presented. The results are valid for the northern part of the Alps (between Neuchâtel and the Lake of Constance). Also the most adequate analytic formulas (especiallyPolya's distribution) have been calculated. The relative frequencies of daily precipitation amounts of 5 mm on consecutive days are discussed for the 9 largescale weather-type groups (summarized from the types ofBaur's classification).Using two very different large scale weather-type groups the remarkable influence of the weather-types on the empiric probabilities of periods of relative drought are demonstrated. The discussion of the relative frequency of precipitation on the first and the last day leads for these two examples to important statements with regard to the regime of precipitation of the weather-types. It exists a good agreement of the frequency of days with precipitation of an amount of 5 and 15 mm and some well-known weather-singularities. This indicates the fitness of the limit ( 5 mm) used as a criterion of a day with precipitation.

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Résumé L'auteur présente la répartition des fréquences relatives des séries de jours secs ou pluvieux (précipitations journalières </ 5 mm). Ces relevés se rapportent au nord des Alpes et plus spécialement à la région située entre Neuchâtel et le Lac de Constance. Il calcule ensuite (en particulier par la formule dePolya) les expressions analytiques se rapprochant le plus des répartitions constatées. Il discute le nombre relatif de jours pluvieux ( 5 mm) compris dans certaines périodes, périodes déterminées en partant de 9 groupes de situations météorologiques générales, groupes basés sur la classification des types de temps selonBaur.L'auteur démontre l'influence déterminante de la situation générale sur la probabilité empirique de la sécheresse relative et cela au moyen de groupes de types de temps très disssmblables. La discussion de la fréquence relative des précipitations au cours des deux journées extrêmes (première et dernière de chaque période) concernant ces exemples permet une compréhension nettement meilleure des conditions de précipitations au cours d'une situation météorologique déterminée. Une similitude très nette se manifeste en outre entre la fréquence des jours totalisant plus de 5 mm de précipitations, plus de 15 mm et quelques singularités connues du temps. On en tire profit pour justifier le seuil utilisé plus haut ( 5 mm ) comme critère pour un «jour de pluie».

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Mit 5 Textabbildungen     

Das mittlere meridionale Temperaturprofil in der Troposphäre als Effekt von vertikalen und horizontalen Austauschvorgängen und Kondensationswärme

Summary A theoretical account is given for the mean meridional temperature profile in the troposphere (up to 11 km) by the aid of the theorem of turbulent heat conduction introducing the vertical and horizontal coefficients of exchange (Austausch) which show a different order of magnitude. It is necessary, however, to take into consideration the heat of condensation, liberated by condensation of the mean yearly precipitation on the earth and thereby supplied to the troposphere in the different latitudes, in order to obtain a theoretical solution capable of completely explaining the mean meridional temperature profile deduced from former observations in the free atmosphere. The mean temperature distribution on ground has been assumed to be known as it is established by the radiation balance of the ground showing the determined and wellknown zonal distribution. Furthermore, some noticeable details resulting from the theory and concerning the vertical structure of temperature in the troposphere and its state of equilibrium are derived. It is made clear how a temperature gradient <1° C/100 m comes about. Thus the mean meridional temperature profile is shown to be a determined state of equilibrium between vertical and horizontal exchange (Austausch) phenomena and processes of condensation taking place in the troposphere. These latter ones being confined to a certain layer of the lower atmosphere are of essential importance for the upper limitation of the troposphere.

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Résumé On donne une explication théorique du profil méridien moyen de température dans la troposphère (jusqu'à 11 km.) en s'appuyant sur le théorème de la conductibilité turbulente et en introduisant les coefficients d'échange turbulent dont l'ordre de grandeur n'est pas le même dans la verticale et dans l'horizontale. Il faut tenir compte de la chaleur de condensation libérée par les précipitations annuelles moyennes et qui est fournie à la troposphère aux différentes latitudes; alors seulement on arrive à une solution en accord complet avec le profil méridien de température, tel que le fournissent les observations aérologiques. On a considérée comme connue la distribution moyenne de la température au niveau du sol, celle-ci étant déterminée par le bilan radiatif du sol et présentant la répartition zonale bien connue. On expose ensuite thermique verticale de la troposphère et son équilibre, ainsi que l'établissement d'un gradient inférieur à un degré par cent mètres. Le profil méridien moyen de température apparaît alors comme le résultat d'un équilibre entre les processus d'échange turbulent verticaux et horizontaux et des phénomènes de condensation se produisant dans la troposphère. Le fait que ces derniers sont limités à une certaine couche basse de l'atmosphère est une des raisons pour lesquelles la troposphère présente une limite supérieure.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Photometer mit Selen-Photoelement zur spektralen Messung der Sonnenstrahlung und zur Bestimmung der Wellenlängenabhängigkeit der Dunsttrübung

Zusammenfassung Zur laufenden Bestimmung der Dunsttrübung der Atmosphäre standen bisher fast nur Aktinometer zur Verfügung. Diese Geräte besitzen zur Messung der Sonnenstrahlung thermische Empfangselemente; um die Dunsttrübung und ihre Wellenlängenabhängigkeit genau zu erhalten und von der Absorption des Wasserdampfes zu trennen, sind Filtermessungen (Differenzmessungen) und zeitraubende Auswertungen nötig.Es wurde nun ein handliches Kleinphotometer mit Selen-Photoelement als Empfänger entwickelt, mit dem die Blau- und die Rotstrahlung der Sonne gemessen wird. Zur Auswahl der geeignetsten Photoelemente wurden Messungen über kurzzeitige Ermüdung und Temperaturabhängigkeit des Photostromes sowie über die spektrale Empfindlichkeitsverteilung verschiedener Fabrikate und Typen angestellt. Auch die Temperaturabhängigkeit der Durchlässigkeit verschiedener Filter wird untersucht. Für die Sonnenphotometer werden das Schott-Filter BG 12 und eine dem RG 1 ähnliche, aber viel weniger temperaturabhängige Farbfolie benutzt; die Filterschwerpunkte liegen bei 0,44 und 0,64 . Eine besondere Einrichtung am Sonnenphotometer erlaubt die direkte Ablesung der optischen LuftmasseM. Die Auswertung der Messungen erfolgt mit dem abgeänderten Trübungsdiagramm nachSchüepp und liefert den TrübungskoeffizientenB sowie den Wellenlängenexponenten , durch den die Größenverteilung des Aerosols charakterisiert wird; aus der geschätzten SichtweiteS _v undB kann die HöheH _D der homogenen Dunstatmosphäre berechnet werden.

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Summary Until now only actinometers have been used for the routine determination of the turbidity of the atmosphere by haze. These instruments have thermal receivers for solar radiation. Filter measurements (difference measurements) and laborious evaluations are needed to determine the haze extinction and its wavelength dependency and to separate it from the water vapour absorption.A handy little photometer has now been developed with the aid of which the blue and the red radiation of the sun can be measured. The receiver is a selenium photoelement. For a selection of the best type of photoelement the short time fatigue and the temperature coefficient of the photocurrent as well as the distribution of the spectral sensitivity have been measured. The temperature dependence of the transmission of different glass and foil filters has also been studied. For the new sun photometer the Schott filter BG 12 and a filter like the RG 1 are used; the effective wavelengths of incoming radiation are 0,44 and 0,64 . The photo-current is measured by a technical microammeter. A special device at the sun photometer allows the direct reading of the optical air massM. The evaluation of the radiation measurements with the modified turbidity diagram bySchüepp leads to the turbidity coefficientB and the wave-length exponent , by which the size distribution of the aerosol is characterized. From the estimated visibility rangeS _v andB the scale heightH _D of the homogenized haze layer can be calculated.

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Résumé On ne disposait jusqu'ici pour déterminer le trouble atmosphérique que d'actinomètres à éléments récepteurs thermiques pour la mesure du rayonnement solaire. Il faut des filtres et des calculs fastidieux pour obtenir avec exactitude l'extinction de l'aérosol et pour séparer l'extinction de l'absorption par la vapeur d'eau.L'auteur a mis au point un petit photomètre maniable à cellule au sélénium permettant la mesure des radiations bleues et rouges du soleil. Pour choisir le meilleur type d'éléments photoélectriques, on a exécuté des mesures de fatigue, du coefficient de température du courant photoélectrique, de la distribution spectrale de la sensibilité, ainsi que de l'effet de température sur la transparence des filtres de Schott. Pour le nouveau photomètre on utilise le filtre BG 12 de Schott ainsi qu'une feuille colorée semblable au filtre RG 1 de Schott mais avec une dépendance de température moins prononcée; leurs longueurs d'onde effectives pour le rayonnement solaire sont 0,44 et 0,64 . Le courant se mesure au moyen d'un microampèremètre, et une échelle spéciale permet la lecture directe de la masse optiqueM. Le diagramme deSchüepp modifié donne le coefficient de troubleB ainsi que l'exposant de longueur d'onde qui caractérise la distribution de grandeur de l'aérosol. A partir de la visibilitéS _v et deB on peut calculer la hauteur de l'atmosphère troublée homogène.

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Mit 16 Textabbildungen     

Die tägliche Periode der Lufttemperatur in Bodennähe und ihre geographische Verteilung

Zusammenfassung Auf Grund von Beobachtungsdaten und theoretischen Erwägungen wird eine Darstellung der Hauptglieder der täglichen Temperaturschwankung und ihrer Verteilung über die Erde in Form von Reihen von trigonometrischen undLegendre-Funktionen gegeben. Ein Vergleich mit einer rein theoretisch erhaltenen Darstellung vonKertz zeigt in großen Zügen eine befriedigende Übereinstimmung beider Ergebnisse.

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Summary A representation is given of the main terms of the daily temperature variation and their global distribution as a series of trigonometric andLegendre functions, based partly on observational data, partly on theoretical considerations. A comparison with a representation obtained byKertz on a purely theoretical basis shows in general a satisfactory agreement.

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Résumé Partant de données d'observations et de considérations théoriques, l'auteur a établi, au moyen de séries de fonctions trigonométriques et deLegendre, une représentation des éléments principaux de la variation diurne de la température ainsi que de sa répartition sur le globe. La comparaison du résultat à une représentation semblable faite parKertz sur une base purement théorique indique une similitude satisfaisante.

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Die vorliegende Untersuchung wurde während eines Aufenthaltes am Meteorologischen Institut der Universität München ausgeführt.     

Über die Vertikalverteilung von Windgeschwindigkeit und Schwerestabilität in Freistrahlbewegungen der oberen Troposphäre

Zusammenfassung Aerologische Beobachtungen aus Nordamerika zeigen, daß die Luftströmung in der oberen Troposphäre öfters aus mehreren Stromfäden besteht, die der Windrichtung parallel und durch Gürtel schwächerer Luftbewegung voneinander getrennt sind und sich langsam in der Stromrichtung verschieben. Besonders in der wärmeren Jahreszeit scheint diese faserige Struktur der horizontalen Windverteilung nicht selten von einer auffallendenvertikalen Verstärkung der Bewegungsgröße in einer verhältnismäßig dünnen Schicht im Niveau von 200 mb bis 300 mb begleitet zu sein, während unterhalb 400 bis 500 mb und oberhalb 150 mb schwache Winde vorherrschen.Um diese Verteilung zu erklären, wurde angenommen, daß jede stabil geschichtete Strömung von gegebenem Massentransport unter dem Einfluß von Reibungskräften zwar Änderungen in der vertikalen Verteilung von Windgeschwindigkeit und Schwerestabilität erfahren muß, aber asymptotisch einem Zustand zustrebt, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der mit dem vorgegebenen, konstanten Massentransport verbundene Transport von Bewegungsgröße, bezogen auf die Zeiteinheit und den Strömungsquerschnitt, einen Minimalwert annimmt. Die zugehörige vertikale Struktur der Strömung läßt sich ziemlich einfach berechnen, wenn man die Annahme macht, daß die Bewegungsgrößen der geschichteten Strömung auch dann ausgetauscht werden können, wenn die einzelnen Schichten ungemischt bleiben und mithin ihre potentielle Temperatur beibehalten. Diese Annahme kann auch so ausgedrückt werden, daß in einer stabil geschichteten Strömung die Austauschgröße für Bewegungsgröße jedenfalls eine ganze Größenordnung höher sein muß als die betreffende, auf Wärme bezogene Größe. Bei der Berechnung des oben definierten asymptotischen Endzustandes wurde weiterhin angenommen, daß die Trägheitsstabilität der umgebenden Atmosphäre eine seitliche Ausbreitung des Stromes verhindert.Geschichtete Strömungen, die sich diesem asymptotischen Zustand anpassen, erfahren normalerweise eine vertikale Schrumpfung und mithin auch eine Zunahme der Windgeschwindigkeit in der Mitte des Stromes. Diese Beschleunigung muß offenbar mit einem Druckgefälle in der Bewegungsrichtung verbunden sein; in dieser Weise ausgebildete Ströme müssen somit wahrscheinlich nicht-stationär sein und nur begrenzte Ausdehnung haben. Die während der hier beschriebenen Entwicklung abgegebenen Bewegungsgrößen müssen in der Umgebung des Stromes zur Ausbildung von Mitführströmen (Entrainment Currents) Anlaß geben; es müssen mithin die angrenzenden Luftmassen mitgerissen werden.

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Summary North American aerological data indicate that the wind distribution at the 200 and 300 mb levels often is characterized by the presence of elongated, slowly progressive and nearly parallel streaks of high wind separated from each other by belts of much weaker air motion. Particularly during the warmer part of the year this horizontal concentration of the momentum into a streaky pattern appears to be accompanied by an equally striking vertical concentration of momentum to the 200 or 300 mb level, with feeble winds prevailing above 150 mb and below 400 or 500 mb.As a tentative explanation for this behavior of the winds near the tropopause level it is suggested that stratified currents of prescribed volume transport, through frictional losses to the environment, seek to assume that particular distribution of wind velocity with height which corresponds to a minimum value of the momentum transfer per unit time across a vertical section through the current. On the assumption that momentum can be given off without destruction of the identity of the individual strata within the current it is possible to derive a basic relationship between the vertical gradient of wind velocity and of potential temperature in a current satisfying this minimum requirement.Stratified currents approaching this limiting state will normally pick up speed in the center and shrink in depth. This increase of wind speed in the center of the jet requires a pressure drop in the direction of the motion, indicating that local jets formed by this process must be of limited geographic extent and pressumably also of a transient character.The downstream decrease in the momentum transfer must be accompanied by the establishment of entrainment currents in the environment.

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Résumé Des observations aérologiques en Amérique du Nord montrent que les courants aériens de la haute troposphère s'arrangent souvent en longs filets ou tubes distincts, parallèles, séparés par des espaces de moindre mouvement et qui se déplacent lentement dans le sens du courant général. Dans la saison chaude en particulier cette concentration de la quantité de mouvement en bandes horizontales relativement étroites semble être accompagnée d'une concentration analogue de la quantité de mouvement dans la verticale, au niveau de 200 à 300 mb, alors qu'au-dessus de 150 mb et au-dessous de 400 à 500 mb les vents sont faibles. Pour l'explication du phénomène on a admis que chaque courant de débit donné présentant une stratification stable doit tendre par frottement vers un état particulier de la distribution du vent selon l'altitude qui correspond à une valeur minimum de la quantité de mouvement par unité de temps dans une section verticale du dit courant. On peut calculer assez facilement une telle structure verticale en admettant que les quantités de mouvement du courant stratifié peuvent être échangées même lorsque les couches individuelles ne se mélangent pas et conservent par conséquent leur température potentielle. On peut encore exprimer cette condition en disant que dans un courant à stratification stable l'ordre de grandeur de l'échange turbulent des quantités de mouvement est plus élevé d'une dimension que celui qui se rapporte aux échanges de chaleur. Pour le calcul de l'état final asymptotique vers lequel tend le courant, on a en outre admis que l'inertie de l'atmosphère environnante s'oppose à une extension latérale du courant. Des flux stratifiés qui tendent vers cet état asymptotique subissent normalement un affaissement vertical et par conséquent une augmentation de vitesse en leur centre. Cette accélération centrale doit être évidemment liée à un gradient de pression dans la direction du mouvement, de sorte que de tels courants ne peuvent être stationnaires et n'interessent qu'un domaine limité. Pendant l'évolution décrite, les quantités de mouvement cédées doivent provoquer dans le milieu environnant des courants d'entraînement par lesquels les masses voisines sont entraînées.

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Mit 6 Textabbildungen.     

Über charakteristische Meridionalschnitte der Temperatur für High und Low Index-Typen der allgemeinen Zirkulation und über die Temperaturänderungen während ihrer Umwandlungsperioden

Zusammenfassung Die folgende Untersuchung bildet eine Ergänzung zu einer Untersuchung über die Vorgänge, die bei Schwankungen der allgemeinen Zirkulation, im Zusammenhang mit einer Umwandlung von High Index zum Low Index und umgekehrt, in den mittleren und hohen Breiten der Nordhalbkugel vor sich gehen. Zur Illustrierung, wie diese Vorgänge in dem ganzen Atmosphärenraum sich abspielen, wurden bestimmte Perioden ausgewählt, die mit typischen High- oder Low Index-Zuständen beginnen und abschließen. Für die Einzeltage dieser Abschnitte wurden, um die ganze Erde gemittelt, Meridionalschnitte der Temperatur für alle Höhenschichten der Atmosphäre gebildet und deren charakteristische Formen besprochen. Weiterhin wurden die Änderungen der Temperatur zwischen Anfang und Ende der Zeiträume ermittelt und die sich zeigenden wesentlichen Unterschiede beim Übergang vom High- zum Low Index-Typ und umgekehrt diskutiert. Die Temperaturänderungen geben auch Aufschluß über die in der Atmosphäre vor sich gehenden Vertikalbewegungen in den einzelnen Breitenzonen und runden so das Bild des Ablaufs der Zirkulationsschwankungen ab.Erstens zeigten sich ganz charakteristische Unterschiede in den mittleren Meridionalschnitten bei High- und Low Index. Bei High Index findet man, entsprechend dem zonalen Charakter desselben, klare eindeutige Meridionalprofile vor. Bei Low Index sind diese komplizierter, da durch die Mittelbildung längs der Breitenkreise eine Überlagerung der Kältezungen und Wärmerücken stattfindet, wodurch das Mittelprofil nicht ganz repräsentativ ausfällt. Trennt man bei der Mittelung Kältezungen von Wärmerücken, dann ergeben sich für diese Teilgebiete klare eindeutige Profile, die die Bedingungen des Low Index besser zeigen.Der Vergleich dieser Profile (Temperaturänderungsschnitte) zeigt als Hauptergebnis neben anderem, daß bei Übergängen von einem Low Indexzu einem High Index-Typ die Meridionalzirkulationen bei starker Abkühlung der Polarkalotte und Erwärmung der mittleren und niedrigen Breitenzonen der Erde allmählich verschwinden. In der Hauptsache reduziert sich die Zirkulation auf zonale Bewegungsvorgänge. Im Gegensatz dazu entwickeln sich bei einem Übergang von einem High- zu einem Low Index-Typ immer mehr Meridionalzirkulationsäste mit absteigender Luftbewegung innerhalb der Kältevorstöße und aufsteigender Luftbewegung in den westlichen Teilen der warmen Rückengebiete. Im Mittel über die ganze Erde erscheint auf diese Weise eine idealisierte Meridionalzirkulation, die in Wirklichkeit in meridionale Zirkulationen aufgespalten ist. Hierbei erwärmen sich einerseits durch Advektion warmer Luft aus den mittleren Breiten die höhere polare Atmosphäre und in der Folge durch Absinken auch die unteren Schichten derselben. Anderseits zerteilt sich das polare Kältezentrum und verlagert sich in bevorzugte Gegenden der Erde, etwa zwischen dem 65. und 75. Breitenkreis.

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Summary This paper is a supplement to a study on processes occurring with variations of the general circulation, in connection with a transformation of a High Index into a Low Index and vice versa, in medium and high latitudes of the Northern Hemisphere. To illustrate the mechanism of these processes in the whole space of the atmosphere certain periods beginning and ending with typical High Index and Low Index states were chosen. For every day of these periods meridional profiles of temperature averaged around the whole earth were calculated for all levels of the atmosphere and their characteristic forms discussed. Furthermore, the variations of temperature between the beginning and the end of the periods were established and the essential differences of transitions from the High to the Low Index type and vice versa discussed. The temperature variations explain also the vertical movements in the atmosphere of the different zones of latitude thereby completing the scheme of the variations of the circulation.In the first place characteristic differences of the average meridional profiles were found between High and Low Index. With High Index, according to its zonal character, clear and well defined meridional profiles exist. With Low Index they are more complicated as, by averaging along the parallels of latitude, superimposing of cold tongues and warm ridges takes place to the effect that the average profile becomes not quite representative. By seperately averaging cold tongues and warm air ridges well defined profiles result giving a clearer pattern of the Low Index conditions.Comparison of these profiles (of temperature variations) shows as principal result, besides others, that transitions from a Low Index to a High Index type are connected with meridional circulations gradually disappearing, with strong cooling of the polar cap, and warming of the zones in medium and low latitudes. The circulation is then reduced principally to processes of zonal movements. Adversely, with transitions from a High to a Low Index type, more and more branches of meridional circulation develop with descending air within the cold tongues and rising air in the western parts of the warm ridges. Thus, averaged over the whole earth, an idealized meridional circulation appears which, in reality, is split up in different meridional circulations. On the one hand the higher polar atmosphere becomes warmer by advection of warm air from medium latitudes, with subsequent warming also of the lower layers by sinking, on the other hand the polar center of cold air breaks up moving to preferred regions of the earth, generally between the 65th and the 75th parallel.

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Résumé Il s'agit d'un complément d'une étude consacrée aux phénomènes accompagnant les grandes modifications de la circulation atmosphérique générale lors de la transformation d'un type «high index» en un type «low index» et vice versa. Dans le but d'illustrer ces phénomènes, on a choisi certaines périodes débutant et finissant par des états high ou low index typiques. On a établi pour chaque jour des profils méridiens de température tout autour de la Terre pour toutes les couches de l'atmosphère et on a discuté leurs formes caractéristiques; puis on a considéré les variations de température du début à la fin des périodes, ainsi que leur comportement différent au passage d'un type à l'autre. Ces variations de température renseignent également sur les mouvements verticaux dans les différentes zones de latitute et parfont l'image des modifications de la circulation.Il existe d'abord des différences tout à fait caractéristiques des profils méridiens pour les types high index et low index. Dans le premier cas on trouve des profils simples, correspondant à la nature zonale du type; dans le second ils sont plus compliqués par suite de la superposition, par le calcul des moyennes, des langues froides et chaudes le long des parallèles, de sorte que le profil moyen n'est plus absolument représentatif. En séparant les bandes froides et chaudes dans le calcul des moyennes, on obtient alors pour chacune de ces bandes des profils simples reflétant mieux la structure du type low index.La comparaison de ces profils conduit, entre autres, au résultat suivant. En passant du type low index au type high index, les circulations méridiennes disparaissent peu à peu tandis que la calotte polaire se refroidit fortement et que les zones terrestres moyennes et basses se réchauffent; la circulation se réduit essentiellement à des mouvements zonaux. En passant d'un type high index à un type low index, des secteurs à circulation méridienne se développent toujours plus, avec mouvement descendant à l'intérieur des langues froides et ascendant dans la partie occidentale des domaines chauds. En moyenne apparaît de la sorte sur toute la Terre une circulation méridienne d'ensemble se composant en réalité de branches individuelles distinctes. D'une part l'atmosphère polaire supérieure se réchauffe par advection d'air chaud venant des latitudes moyennes, ensuite également dans ses couches basses par subsidence. D'autre part le centre froid polaire se divise et se répartit dans certaines régions privilégiées du globe, à peu près entre les parallèles de 65° et de 75°.

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Mit 8 Textabbildungen.

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Eine zusammenfassende Darstellung der Ergebnisse dieser Untersuchung ist in englischer Sprache in einem Technical report to Office of Naval Research Contract N 6 ori-20 Task Order II Project NR 082 003 May 1953, the University of Chicago, Dept. of Meteorology erschienen.     

Untersuchung der atmosphärischen Trübung in Basel und ihrer Abhängigkeit von den Wetterlagen

Zusammenfassung Die Ergebnisse von Trübungsbestimmungen mit Aktinometern in Basel aus den Jahren 1958–1960 werden im Zusammenhang mit den Witterungslagen bearbeitet. Bei einem durchschnittlichen Wert vonB=0,127 ergeben sich für Föhnlagen sowie für Hochdrucklagen mittlere Werte von 0,090–0,100, für flache Druckverteilung und für Advektionslagen kontinentaler Luft solche von 0,140–0,170. Maritime Luftmassen zeigen durchwegs geringere Trübung als kontinentale, was auf einen Unterschied der mitgebrachten Trübung hinweist; daneben spielen aber auch die Unterschiede der Durchmischung eine wesentliche Rolle.Es zeigt sich, daß die Trübung sowohl von den Boden- als auch von den Höhenwinden abhängig ist. Während der Höhenwind eher indirekt als Indikator für die Witterungslagen auftritt, die unterschiedliche Bedingungen für die Trübungsanhäufung und auch für den großräumigen Trübungstransport bringen, treten die Bodenwinde als direkte Möglichkeiten des Trübungstransports in Erscheinung. Vor allem bei Abwesenheit großräumiger Luftmassenadvektion während mehrerer Tage tritt der Einfluß der Bodenwinde stark hervor. In dieser Situation können auch recht bedeutende Unterschiede innerhalb des Stadtgebietes mit Maxima im Lee der Trübungsquellen beobachtet werden, wie die Bearbeitung von Meßfahrten der Jahre 1963–1965 zeigt.

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Investigation on the atmospheric turbidity at Basle and its relations with the weather situations

Summary The results of turbidity measurements undertaken at Basle in the years 1958 to 1960 by means of actinometers are discussed in their relations with the weather situations. Whereas the overall average value isB=0.127, the mean values for foehn and for high pressure situations are between 0.090 and 0.100; for flat pressure distribution and for situations of advection of continental air they amount to 0.140–0.170. Maritime air masses generally show smaller turbidity than continental ones, what indicates differences of the turbidity advected; besides, differences of air mixing may play a considerable rôle too.It is a feature that the turbidity depends on the surface winds as well as on the uper winds. While the upper winds are a more indirect indicator of the weather situations which produce different conditions for the accumulation and for the large-scale transport of turbidity, the surface winds are more effective for the transport of turbidity. Especially during the absence of large-scale air mass advection during a few days, the effect of surface winds becomes predominent. In such situations important differences within the town can be observed with maxima in the lee of the turbidity sources, what could be stated by means of measuring trips in 1963–1965.

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Mit 10 Abbildungen     

Spaltprodukt-Radioaktivität in Niederschlägen,auf Gletscherflächen,in Gräsern und Tierorganen nach Messungen in verschiedenen Höhenlagen der Nordalpen in den Jahren 1957 bis 1960

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über Messungen der künstlichen Beta- und Gamma-Radioaktivität (Spaltproduktaktivität) in Niederschlägen, auf einer Gletscherfläche und in Gras- und Tierorganproben. Das Wesentliche der Untersuchung liegt nicht allein in der lückenlosen zeitlichen Erfassung aller dieser Größen seit 1957/58, sondern vor allem in der synchronen Bestimmung der Aktivitätswerte in Proben, die gleichzeitig in verschiedenen Höhenlagen gewonnen worden sind (Niederschlag, Grasaschen). Diesem Zwecke dient ein alpines Stationspaar mit relativ großem Höhenunterschied (1,1 km) bei kleinem Basisabstand (2,5 km). Die Sammlung von Gletschereisproben erfolgte in Höhen von etwa 2600 m NN. Zusätzlich zu den Bestimmungen der Gesamt-, Beta- und Gamma-Radioaktivität der Proben wurden chemisch-radiologische Isotopenanalysen ausgeführt.Aus dem Vergleich der in verschiedenen Höhen gewonnenen Proben ergibt sich, daß, während die spezifische Niederschlags-Radioaktivität auf dem letzten Kilometer Fallweg noch um im Mittel 20% ansteigt, die mittlere Zufuhr von Aktivität zum Boden an der Bergstation etwa gleich der an der Talstation (wegen unterschiedlicher Niederschlagsmengen) ist. Die spezifische Radioaktivität in den Grasaschen nimmt mit steigender Höhenlage des Probenahmeortes stark zu; diese Höhenabhängigkeit der Kontamination kann nicht durch unterschiedliche Aktivitätszufuhr zum Boden in Abhängigkeit von der Höhe erklärt werden. Auch zeigen die Gräser aus verschiedenen Höhen keine Unterschiede bezüglich Wasser- und Mineraliengehalt, die den Höheneffekt der Kontamination erklären könnten. Die auf Gletscherflächen gefundene Konzentration an Kernspaltprodukten ist sehr hoch (maximal mehrere 1000·10^–7 C/cm³). Ihre zeitlichen und örtlichen Abhängigkeiten werden studiert.Eine besonders eingehende Auswertung erfahren die in Niederschlägen gefundenen Werte der Radioaktivität, vor allem auch in bezug auf meteorologische Bedingungen (z. B. Labilität), den zeitlichen Abfall der Aktivität (Bestimmung der Explosionszeitpunkte) und die Beziehung zur Luftradioaktivität (wash out-Effekt). Es zeigt sich, daß die Niederschläge sehr oft Aktivität zur Erdoberfläche zurückführen, die, an Feinstaub gebunden, durch Luftbewegung vom Boden aufgewirbelt worden war; dadurch entsteht eine Verfälschung der Aktivitätsmessung im Niederschlag. Niederschläge, die an Hochstationen aufgefangen werden, liefern verläßlichere Werte in bezug auf künstliche Radioaktivität aus dem Wolkenniveau, da sich die Aufwirbelungsvorgänge nur in den untersten 100 m der Atmosphäre abspielen.

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Summary Measurements of artificial and radioactivity in precipitation, on glacier surfaces, and in samples of grass and animal matter are described. The observations have been carried out regularly since 1957/58. Samples from different altitudes have been taken simultaneously at two alpine stations (altitude difference 1,1 km, horizontal distance 2,5 km). Glacier ice was sampled at an altitude of 2600 m. In addition to the determinations of radioactivity, analyses of radio-isotopes were carried out.Comparison of the results from different altitudes shows that the specific radioactivity of precipitation during the last kilometre of its fall increases by about 20%, while the mean addition of radioactive matter to the ground is about equal at the upper and lower station (due to the different amounts of precipitation). The specific radioactivity of grass ashes shows a marked increase with altitude which cannot be explained by a different supply of radioactive matter to the ground. The grass in different altitudes shows no differences in water and mineral content which might otherwise explain the dependence on altitude of radioactive contamination. The concentration of nuclear fission products found on glacier surfaces is very high (maximum several 1000·10^–7 C/cm³).The radioactivity of precipitation with respect to the general meteorological conditions (e. g. instability), the decrease with time (after date of nuclear explosion), and the relationship to radioactivity of the air (wash-out effect) are discussed in detail. Measurements of the radioactivity of precipitation are often biased by radioactive dust carried off the ground by turbulence. Therefore, the most reliable determinations of radioactive contamination from the cloud level are obtained by using the precipitation at high altitude stations.

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Résumé Des mesures de la radioactivité et artificielle (produits de fission) de la précipitation, de la surface d'un glacier, de l'herbe et d'organes animaux faites depuis 1957/58 de façon continue ont fourni des valeurs provenant simultanément d'altitudes différentes. Elles ont été faites à deux stations alpines distantes de 2,5 km et à 1,1 km l'une au-dessus de l'autre; la glace fut récoltée á 2600 m. L'analyse des échantillons porta sur la teneur radioactive et la présence d'isotopes.Alors que la radioactivité de la précipitaton augmente de 20% au cours du dernier kilomètre de chute, l'activité fourni au sol est la même aux deux stations d'en haut et d'en bas. La radioactivité spécifique des cendres d'herbe augmente avec l'altitude, mais cela ne peut tenir à des différences de l'apport d'activité au sol ni à la teneur en sels minéraux ou en eau. Sur le glacier la concentration en produits radioactifs est très élevée.Il arrive que la précipitation ramène au sol des produits de fission souleveés de terre avec de fines poussières ce qui fausse les mesures relatives aux précipitations. Celles-ci sont plus sûres lorsqu'on les effectue à la montagne puisque les enrichissements par les poussières soulevées sont limités aux premiers cent mètres de l'atmosphère.

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Mit 17 Textabbildungen

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Zur Zeit Farchant bei Garmisch, Oberbayern, Bundesrepublik Deutschland.     

Über theoretische Formeln zur Berechnung der nächtlichen Abkühlung der Erdoberfläche und über ihre Anwendungsmöglichkeiten

Theoretical and Applied Climatology - Im Anschluß an Abhandlungen vonReuter undGroen werden unter Voraussetzung allgemeinerer Anfangsbedingungen neue Abkühlungsformeln für den Fall...     

Statistische Untersuchungen über die Hagelhäufigkeit in der Schweiz und ihre Beziehungen zur Großwetterlage

Zusammenfassung Eine Untersuchung der langjährigen Beobachtungsreihen (1901 bis 1950) der Hagelfrequenz (Anzahl Hageltage) der Stationen des schweizerischen meteorologischen Netzes auf ihre Homogenität und Zuverlässigkeit mit Hilfe des Streuungsmaßes der Dezenniensummen ergibt eine nur beschränkte Brauchbarkeit des Materials. Anschließend wird das von der schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt mit Hilfe von Angaben der Hagelversicherungsgesellschaft zusammengestellte Material (1921 bis 1950) in bezug auf die Häufigkeit der Hageltage und die Anzahl der von Hagel betroffenen Gemeinden für die ganze Schweiz und nach einzelnen Landesteilen im allgemeinen und in Hinsicht auf den Jahresgang untersucht. Aus einer eingehenden Untersuchung der Abhängigkeit der Hagelhäufigkeit von der Großwetterlage werden an Beispielen die verschiedenen Auswirkungen auf die ganze Schweiz sowie auf die einzelnen Landesteile gezeigt, wobei diese Auswirkungen auch gesondert nach der flächenmäßigen Ausdehnung der Hagelfälle untersucht werden.Die folgenden Großwetterlagen begünstigen Hagelfälle in der Schweiz: Zyklonale Lage mit Hochdruck im Norden (Bezeichnung nachHess undBrezowsky:HN _z), Tiefdruck über Mitteleuropa (TM), Troglage über West-europa (TrW), Tiefdruck über den Britischen Inseln (TB) und Troglage über Mitteleuropa (TrM). Zum Abschluß wird das Verhalten des Luftdruckes, der Luftdruckänderungen und der Taupunkttemperatur an Hageltagen und deren Vortagen für die 25 stärksten Hagelfälle untersucht.

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Summary The series of observations of 1901 to 1950 of frequency of hail (number of days with hail) at the stations of the Swiss meteorological network are examined, by means of the ratio of dispersion of the sums of decades, as to homogeneity and reliability, and it is found that they have only a limited value. The material of 1921 to 1950 assembled by the Swiss Central Meteorological Station, together with statements of the insurance company for hail is investigated as to the frequency of days with hailstorm and of the number of hailstruck municipalities in the different regions of Switzerland and with regard to the annual variation. A thorough investigation of the dependency of the frequency of hailstorm from large scale weather situations leads to results which show the effects for Switzerland as a whole and for individual regions; these effects are also examined as to the square dimensions of hailstorms extension.The following large scale weather situations are favouring hailstorms in Switzerland: cyclonic situation with high pressure area in the North (abbreviation byHess andBrezowsky:HN _z), depression above Central Europe (TM), trough area above Western Europe (TrW), depression above the British Isles (TB), and trough area above Central Europe (TrM). Finally the conditions of atmospheric pressure and its variations, and of the dew point temperature at the days with and the days before hailstorm are studied for the 25 heaviest hailstorms.

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Résumé L'auteur a étudié les séries d'observations de la fréquence de la grêle (nombre des jours de grêle) des stations du réseau météorologique suisse de 1901 à 1950. L'examen de leur homogénéité et de leur comparabilité, fait à l'aide de l'indice de dispersion des sommes décennales, donne des résultats de valeur restreinte. L'auteur étudie ensuite les données rassemblées dans les annales de la Station Centrale Suisse de Météorologie de concert avec la société d'assurance contre la grêle qui concernent la fréquence des jours de grêle et le nombre des communes touchées dans toute la Suisse dans la période de 1921–50. Ces résultats sont examinés pour les différentes régions du pays ainsi que par rapport à la variation annuelle. En partant d'un examen approfondi de la dépendance de la fréquence de la grêle de la situation météorologique générale, l'auteur montre quels effets en résultent pour toute la Suisse et pour les différentes régions de celle-ci, et il examine ces effets en particulier quant à l'étendue topographique des chutes de grêle.Les situations météorologiques générales suivantes favorisent les chutes de grêle en Suisse: situation cyclonale avec haute pression au nord (désignation d'aprèsHess etBrezowsky:HN _z), basse pression au-dessus de l'Europe centrale (TM), situation de couloir au-dessus de l'Europe occidentale (TrW), basse pression sur les Iles Britanniques (TB), ainsi que situation de couloir au-dessus de l'Europe centrale (TrM). Pour finir, l'auteur examine les conditions de la pression barométrique et de ses variations ainsi que de la température du point de rosée pour les jours de grêle et pour les jours précédant ceux-ci, cela pour les 25 chutes de grêle les plus intenses.

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Mit 6 Textabbildungen.

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Im Auftrage der Eidgenössischen Kommission zum Studium der Hagelbildung und der Hagelabwehr.     

Eine räumlich integrierende optische Methode für die Messung vertikaler Temperatur- und Wasserdampfgradienten in der untersten Atmosphäre

Zusammenfassung Es werden die theoretischen und physikalischen Grundlagen einer Methode dargelegt, die es gestattet, Linienmittelwerte des vertikalen Temperatur- und Wasserdampfgradienten über lange Strecken mit Hilfe der Strahlenbrechung zu messen. Ferner werden praktische Hinweise für die Durchführung solcher Messungen gegeben, die auf den umfangreichen Erfahrungen des Verfassers beruhen. Die Methode wurde im Jahre 1937 für Messungen in den bodenfernen Schichten des Hochgebirges entwickelt und wird in der vorliegenden Arbeit so ausgebaut, daß sie auch für Beobachtungen in den bodennahen Luftschichten brauchbar ist.Zunächst wird gezeigt, daß die Entwicklung neuer räumlich mittelnder Meßmethoden für die atmosphärische Austauschforschung dringend erforderlich ist. Dann wird der Zusammenhang der meteorologischen Elemente mit der Strahlenbrechung in feuchter Luft abgeleitet und eine Beziehung zwischen den Gradienten von Lufttemperatur und Wasserdampf einerseits, der Lichtstrahlkrümmung anderseits mitgeteilt zu alten Ableitungen wird kritisch Stellung genommen.Die Beziehung zwischen dem Refraktionswinkel und den Werten des Brechungsindexgradienten entlang des betreffenden Strahles wird abgeleitet und der Begriff des wirksamen Wertes der Gradienten und der Strahlhöhen eingeführt, der notwendig ist, weil das Gewicht, mit dem die Verhältnisse an einem Punkt des Strahles in den Refraktionswinkel eingehen, eine Funktion der Entfernung vom Beobachtungspunkt ist. Hierbei wird von dem Fearnleyschen Refraktionsintegral Gebrauch gemacht.Es wird die Beziehung zwischen der Bogenlänge und dem Bodenabstand eines Strahles unter Annahme konstanter Krümmung (Annäherung durch Kreisbogen) abgeleitet und hiermit der wirksame Bodenabstand eines Strahles als Funktion der Zenitdistanz berechnet unter verschiedenartigen Annahmen über die vertikale Schichtung des Brechungsindex, die aus der meteorologischen Erfahrung folgen.Daraus ergeben sich Gleichungen, die zur Ableitung von Diagrammen verwendet werden können, aus denen ohne Schwierigkeit für jede gemessene Zenitdistanz eines Strahles die dazugehörige wirksame Höhe entnommen werden kann.Auf diese Weise ist es möglich, mit mehreren Strahlen Höhenfunktionen des Brechungsindex, des Temperatur- und des Wasserdampfgradienten zu messen, die auf momentanen Linienmittelwerten der Schichtung beruhen. Hierbei wird mit geeigneten Winkelmeßinstrumenten bei 15 km langen Strahlen eine Genauigkeit des vertikalen Temperaturgradienten von ±5 ·10^–4° C/m erzielt.Am Schluß werden nähere Angaben über brauchbare Instrumente, über die Ausführung der Beobachtungsstände und Zielmarken und andere Einzelheiten, die praktische Anwendung der optischen Gradientmeßmethode betreffend, gemacht.Das Verfahren wurde im Elbmündungsgebiet der Nordsee in den Sommermonaten der Jahre 1949 bis 1951 angewendet (17000 Messungen). Über die Ergebnisse dieser Messungen soll später berichtet werden.

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Summary The theoretical and physical principles of a method are discussed by which linear mean values of the vertical temperature and humidity gradient over long distances can be determined by refraction measurements. Practical indications for carrying out such measurements are given out of the Author's experience. The method was developed 1937 for measurements in the upper levels of high mountains. In this study it was improved to an extent that it can be applied also to ground layers.First it is shown that the research of atmospheric exchange (Austausch) urgently requires the development of new space-averaging methods of measurement. Then, the connection between meteorological elements and refraction in humid air is derived and a relation given between the gradients of air temperature and humidity on the one hand and curving of light rays on the other hand. All derivations are dealt with critically.Further, the relation between the refraction-angle and the values of the refraction-index gradient along the ray is deduced and the concept of the effective value of the gradients and ray altitudes introduced, which is necessary as the conditions in a given point of the ray bear on the refractionangle with a weight being a function of the distance from the observation point. For this purposeFearnley's refraction integral was used.Assuming constant curving (approximation by arcs of a circle) the relation between arc-length and ground-distance of a ray is derived and thereby the effective ground-distance of the ray calculated, as a function of the zenithdistance, under various assumptions of the vertical distribution of the refraction-index according to meteorological experience.Hence follow equations appropriate to the derivation of diagrams from which, for any measured zenith-distance of a ray, the corresponding effective altitude can be taken without difficulty.In this way it is possible to measure, with the aid of different rays, altitudefunctions of the refraction-index and of the temperature and humidity gradient, based upon momentary linear mean values. Applying suitable theodolites to rays of 15 km length an accuracy of ±5·10^–4° C/m is reached for the vertical temperature gradient.At last particular informations are given on appropriate instruments, the construction of observation posts and marks, and other details concerning the practical application of the optical method for measurement of gradients. The method was used in the Elbe-mouth region (North Sea) during the summer months of the years 1949–1951 (17 000 measurements). The results of these measurements will be published later.

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Résumé On expose les fondements théoriques et physiques d'une méthode permettant de mesurer les valeurs moyennes linéaires des gradients verticaux de température et de tension de la vapeur d'eau sur de longues distances au moyen de la réfraction optique, et l'on donne des indications pratiques pour ces mesures reposant sur de nombreuses expériences de l'auteur. Cette méthode fut développée en 1937 pour des mesures dans les couches d'air élevées, en haute montagne; elle est adaptée ici aux couches voisines du sol.On montre tout d'abord que les recherches concernant l'échange dans l'atmosphère exigent l'emploi de méthodes de mesure nouvelles. Puis on établit l'interdépendance des éléments météorologiques et de la réfraction dans de l'air humide, ainsi qu'une relation entre les gradients de température et de tension de vapeur d'eau d'une part et la courbure des rayons d'autre part, en critiquant les anciennes dérivations.On déduit la relation entre l'angle de réfraction et les valeurs du gradient de l'indice de réfraction de long du rayon, et on introduit la notion de valeur «effective» des gradients et des heuteurs de rayons, notion nécessaire parce que l'importance donnée aux rapports en un point du rayon dans le calcul de l'angle de réfraction est une fonction de la distance au point d'observation. On se sert ici de l'intégrale de réfraction deFearnley.On établit la relation entre la longueur d'arc et l'altitude du rayon audessus du sol en admettant une courbure constante (approximation par arc de cercle), et on calcule de la sorte la déviation d'un rayon du sol comme fonction de la distance zénithale sous différentes hypothèses concernant la stratification verticale de l'indice de réfraction fondée sur l'expérience météorologique.De là des équations utilisables pour construire des diagrammes donnant aisément pour toute distance zénithale d'un rayon la hauteur effective correspondante.Il est possible de cette façon de mesurer à l'aide de plusieurs rayons lumineux les fonctions de l'indice de réfraction, du gradient de la température et de la vapeur d'eau selon l'altitude, déterminées par les valeurs moyennes linéaires momentanées de la stratification. Avec des instruments appropriés on obtient sur des rayons de 15 km de longueur une précision du gradient vertical de température de ±·10^–4 degrés/m.On donne pour finir des indications sur l'instrumentation, les postes d'observation, les repères et autres questions pratiques, concernant la méthode optique de la mesure du gradient.Le procédé a été utilisé dans la région de l'embouchure de l'Elbe pendant les étés de 1949 à 1951; les résultats de 17 000 mesures seront publiés ultérieurement.

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Mit 3 Textabbildungen.