Das Bodenwasser und die Vertikalzirkulation des Mittelländischen Meeres

Zusammenfassung Der Beitrag stellt eine Fortsetzung der 1960 in dieser Zeitschrift Jahrgang 13, Heft 3 erschienenen Abhandlung (Wüst [1960]) dar und führt die Studien über die mittelmeerische Tiefenzirkulation in bezug auf die Ausbreitungs- und Vermischungsvorgänge im Bodenwasser (bei Wassertiefen von mehr als 1500 m) fort. Nach einem detaillierten Nachweis über das Quellenmaterial, das 234 Stationen (von 11 Forschungsschiffen) umfaßt, wedden weitere Belege zur Frage der Formung des Nordbalearischen und des Adriatischen Bodenwassers gebracht und die Verbreitung dieser beiden Wasserarten auf Grund neuer Karten der potentiellen Bodentemperatur und des Bodensalzgehaltes in den beiden mittelmeerischen Großbecken verfolgt. Durch ein schematisches dreigeteiltes Blockdiagramm (Tafel 5) wird die Vertikalzirkulation und Salzgehaltsverteilung des Mittelmeeres im Winter in ihrem Zusammenwirken zonaler und meridionaler Komponenten veranschaulicht. In einem Nachtrag (zum 1. Beitrag 1960) wird eine weitere Kernschichtkarte des Levantinischen Zwischenwassers auf grund der Armauer Hansen-Stationen Mai–Juni 1931 vorgelegt.

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The bottom water and the vertical circulation of the Mediterranean Sea

Summary The present paper is a continuation of the first article published in vol. 13, page 105 of this journal (Wüst [1960]). It continues the studies of the deep circulation in the Mediterranean Sea with regard to distribution and mixing in the bottom water (at depths of 1500 m and more). A detailed verification of the observational material comprising 234 stations (of 11 research vessels) is presented and some further proofs concerning the formation of the North-balearic and the Adriatic bottom water are given. Besides, basing on new charts of the potential bottom temperature and bottom salinity, the distribution of the aforementioned two water types in the two large mediterranean basins is discussed. A schematical diagram consisting of three four-edged columns (Tafel 5), shows clearly the vertical circulation and salinity distribution in the Mediterranean Sea and the combined action of their zonal and meridional components during the winter months. As a supplement to the 1960-paper in this journal, another chart is added showing the core layers of the Levantine intermediate water based on the Armauer Hansen-stations from May and June 1931.

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Les eaux du fond et la circulation verticale de la mer Méditerranée

Résumé L'article actuel fait suite au premier travail, paru dans le volume13, page 105 de ce journal (Wüst [1960]). Il continue les recherches de la circulation mediterranéenne par rapport aux processus de distribution et de mélange des eaux du fond (à 1500 mètres de profondeur et plus). Le matériel d'observation comprenant 234 stations (exécutées par 11 bâtiments de recherche) est soumis à une vérification détaillée; d'autres preuves sont apportées concernant la formation des eaux du fond dans la région septentrionale du bassin baléarique et dans la mer Adriatique. Partant de nouvelles cartes de la température potentielle et de la salinité des eaux du fond on poursuit, en même temps, les études de la distribution des deux types d'eaux rencontrés dans les deux grands bassins de la Méditerranée mentionnés ci-dessus. Un diagramme schématique se composant de trois colonnes quadrangulaires (Tafel 5) montre nettement la circulation verticale et la distribution de la salinité méditerranéenne ainsi que l'action combinée de leurs composantes régionales et méridionales pendant les mois d'hiver. Dans un supplément au premier travail (Wüst [1960]) une autre carte est ajoutée représentant les couches de noyaux des eaux intermédiaires levantines basant sur les stations de l'«Armauer Hansen» en mois de mai et de juin 1931.

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Hierzu Tafeln 2–5 im Anhang

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Herrn Professor Dr. Günter Dietrich zum 50. Geburtstag gewidmet.     

Über die Strömungsverhältnisse und den Volumentransport im Nordatlantischen Ozean zwischen Kap Farvel und der Flämischen Kappe im Spätwinter und Spätsommer 1958

Zusammenfassung Die Vertikalverteilung der Stromgeschwindigkeit zwischen Südgrönland und der Flämischen Kappe, die auf Grund hydrographischer Beobachtungen der deutschen Forschungsschiffe im Internationalen Geophysikalischen Jahr für den Spätwinter und Spätsommer 1958 gewonnen wurde, ist in Abb. 4a und 4b dargestellt. Für den Volumentransport des Golfstromsystems und des am Grönlandsockel gelegenen subarktischen Tiefenstroms konnten Schwankungen zwischen dem Spätwinter und Spätsommer 1958 festgestellt werden (siehe Tabelle auf Seite 277), die mit den von G. Koopmann [1959] in diesen Gebieten nachgewiesenen Temperaturänderungen eng zusammenhängen. Vom Spätwinter zum Spätsommer nahm der zwischen 48°30N und 49°N nordwestwärts gerichtete Netto-Transport des Golfstromsystems um 1,5·10⁶m³/sec (17%) und der zwischen 49°N und 55°N ostwärts gerichtete Netto-Transport des Golfstromsystems um 2,1·10⁶m³/sec (19%) zu. Gleichzeitig verlagerten sich die einzelnen Ströme des Stromsystems zwischen 49°30N und 55°N um durchschnittlich 80 km. Der Kaltwassertransport des subarktischen Bodenstroms, der südlich von Kap Farvel nach Westen gerichtet ist, nahm im gleichen Zeitraum um 0,7·10⁶m³/sec (19%) ab.

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On the current conditions and the volume transport in the Northatlantic Ocean between Cape Farewell and the Flemish Cap in late winter and late summer 1958

Summary The vertical distribution of the rate of current flow in the region between the South coast of Greenland and the Flemish Cap, that was derived from hydrographic observations made on board of German research ships in late winter and late summer 1958 under the research programme of the International Geophysical Year, is represented on figs. 4a and 4b. The comparison of the observations from late winter to those of late summer 1958 revealed the existence of variations in the volume transport of the Gulf Stream system and of the subarctic bottom current at the Greenland socle (cf. table on page 277); these variations are closely related to the temperature variations occurring in these regions and verified by G. Koopmann [1959]. From late winter to late summer, the northwestward flowing net transport of the Gulf Stream system in the region between 48°30N and 49°N increased in strength by 1,5·10⁶m³/sec (equal to 17%) and the eastward trending system of the Gulf Stream in the region between 49°N and 55°N increased by 2,1·10⁶m³/sec (equal to 19%). At the same time, the various branches of the Gulf Stream system in the region comprised between 49°30N and 55°N were shifting by 80 km in average. The transport of cold water of the subarctic bottom current which runs in a westerly direction south of Cape Farewell decreased during the same period by 0,7·10⁶m³/sec (equal to 19%).

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Sur les conditions de flux et le transport des masses d'eaux dans la région comprise entre le Cap Farewell et le bonnet Flamand en Océan Atlantique Nord

Résumé La distribution verticale de la vitesse de courant, dérivée des observations hydrographiques faites pendant les croisières des navires allemands de recherche dans la région comprise entre la côte Sud du Groenland et le bonnet Flamand en mars/avril et en août/septembre 1958 sous le programme des études de l'Année Géophysique Internationale, est représentée sur les figures 4a et 4b de ce travail. La comparaison des observations des mois de mars/avril 1958 avec celles des mois d'août/septembre met en évidence la présence des variations dans le transport des masses d'eaux du système du Gulf Stream et du courant sub-arctique du fond, situé près du socle (plateau continental) du Groenland (voir tableau, page 277). Ces variations sont intimément associées à celles de la température dans ces régions, vérifiées par G. Koopmann [1959]. Le transport net, orienté vers le nord-ouest du système du Gulf Stream entre 48°30N et 49°N augmenta de 1,5·10⁶m³/sec (égale à 17%) et celui qui est orienté vers l'ouest du système du Gulf Stream entre 49°N et 55°N augmenta de 2,1·10⁶m³/sec (égale à 19%) pendant la période de mars/avril jusqu'à août/septembre 1958. En même temps, les divers embranchements du système du courant entre 49°30N et 55°N se déplacèrent en moyenne de 80 km. Le transport des masses d'eaux froides du courant sub-arctique du fond, qui au sud du Cap Farewell est orienté vers l'ouest, se réduisit de 0,7·10⁶m³/sec (égale à 19%) pendant la même période.

     

Über das Verhalten und die Herkunft der in den Gewässern und in der Atmosphäre vorhandenen himmelblauen Fluoreszenz

Zusammenfassung Überall in der Natur im Bereich der Erdrinde findet sich ein im ultravioletten Licht hellblau fluoreszierender Stoff. Nachgewiesen wurde er bisher in der Atmosphäre, in allen in der Natur vorhandenen Wasservorkommen: im Nebel, Schnee, Regen, Rauhreif, Gletschereis, in Quellen, Bächen, Flüssen, Seen und im Oberflächen- und Tiefenwasser des Weltmeeres. Ferner ließ er sich nachweisen im Staub, in Gesteinen und in Filtrierpapier (reiner Cellulose), wie er überhaupt ein ständiger Begleitstoff der in der Natur weit verbreiteten Kohlenhydrate ist. Aus der Atmosphäre schlägt er sich bereits in wenigen Tagen in merklichem Maße an gereinigten Glasoberflächen nieder. Durch eingehende Versuche wird wahrscheinlich gemacht, daß der Fluoreszenz zwei organische Verbindungen zu Grunde liegen, die sich spontan aus den langsam in der Natur sich bildenden Zerfallsprodukten der Kohlenhydrate (Methylglyoxal) durch Eigenkondensation aufbauen. Auf die Bildung der fluoreszierenden Stoffe wirken ähnlich wie bei dem verwandten Vorgang der Melanoïdin-Bildung (Maillard-Reaktion) neben der Erhöhung der Temperatur und der Erhöhung der Konzentration der Ausgangssubstanzen (beispielsweise beim Verdunstungsvorgang der atmosphärischen Wassertröpfchen) alkalische Reaktion und in besonderem Maße die Gegenwart von Stickstoff-Verbindungen (Ammonium-Ion, Aminosäuren) fördernd ein.

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On the behaviour and the origin of the azure fluorescence present in all kinds of waters and in the atmosphere

Summary Everywhere in nature and in the vicinity of the earth's crust there is a substance to be found from which a light blue fluorescence is emanating when it is exposed to ultraviolet radiation. Until now this substance has been verified in the atmosphere and in all the manifestations of water, viz. in fog, snow, rain, soft rime, glacier ice, springs, brooks, rivers, lakes, and in the surface water and deep water of the oceans. Besides, the presence of this substance has been proved in dust, rocks and in filter paper (pure cellulose) and it has been revealed as a permanently attendant substance of carbon hydrates frequently occurring in nature. It is precipating to a considerable extent within a few days from the atmosphere on cleaned glass surfaces. From careful experiments it appears to be probable that the fluorescent substance is based on two organic compounds that are spontaneously springing by self-condensation from the dissociated constituents of carbonhydrates (metyhlglyoxal) that are slowly forming everywhere in nature. Similar to the related process of the formation of melanoidin (Maillard-reaction) and in addition to the increase in temperature and concentration of the initial substances (as e.g. is observed during the process of evaporation of atmospheric water drops), alkaline reaction and especially the presence of nitrogen compounds (ammonium-ion, amino-acids) are promoting the formation of fluorescent substances.

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Sur le comportement et l'origine de la fluorescence azure rencontrée dans les eaux et dans l'atmosphère

Résumé Partout dans la nature on trouve près de la croute terrestre une substance produisant de la fluorescence bleue claire lorsqu'on l'expose à la radiation ultra-violette. On a jusqu'ici démontré la présence de cette substance dans l'atmosphère et dans toutes les formes que l'eau peut adopter dans la nature, c.a.d. dans la brume, la neige, la pluie, le givre mou, dans la glace des glaciers, les sources, cours-d'eau, rivières, lacs et dans les eaux superficielles et profondes des océans. De plus, on peut prouver son existence dans la poussière, dans les roches et dans le papier à filtrer (cellulose pure); d'ailleurs, cette substance est surtout une matière d'accompagnement permanent des hydrates de carbon très répandus dans la nature. Venant de l'atmosphère, elle se précipite en quantité considérable sur des surfaces nettoyées de verre. Des essais approfondis nous font supposer que la substance fluorescente est basée sur deux combinaisons organiques qui se forment spontanément par condensation propre des produits de dissociation des hydrates carboniques (méthylglyoxal) qui se developpent lentement dans la nature. Comme dans le processus analogue de la formation du mélanoïdin (réaction Maillard) et à côté de l'élévation de la température et de la concentration des matières de départ (par exemple aux processus de l'évaporation des gouttes d'eau dans l'atmosphère) la réaction alcaline et surtout la présence des combinaisons de nitrogène (ammonium-ion, acides d'aminés) favorisent la production des substances fluorescentes.

     

Über die Sexual- und Dauerperioden einiger Zygnemalen aus schweizerischen Kleingewässern

Ohne Zusammenfassung     

Über die Zufuhr von Turbulenzenergie durch Grenzflächenreibung und labile Schichtung

Zusammenfassung In einer turbulenten Strömung wird die Arbeitsleistung der mittleren Schubspannung an den Begrenzungen durch deren Rauhigkeit in Turbulenzenergie umgewandelt. Das Resultat ist ein Austauschstrom dieser Energie von der Begrenzung in die Flüssigkeit hinein. Dies kann ein sehr wesentlicher Beitrag zur Aufrechterhaltung seiner Turbulenz werden, insbesondere in Fällen stabiler Schichtung in Bodennähe.In den bekannten Ableitungen des Richardsonschen Turbulenzkriteriums und in der gebräuchlichen Gleichung für die Änderung der Turbulenzenergie scheint man diesen Randeinfluß nicht zu berücksichtigen. Beide Beziehungen versagen außerdem bei Anwendung auf neutrale Schichtung. Für diesen Fall liefern sie, wie von K. L. Calder [1949] und O. G. Sutton [1949] bemerkt, eine ständige Zunahme der Turbulenzenergie, weil die Arbeitsleistungen der Zusatzgeschwindigkeiten gegen die turbulenten Schwankungen des Druckgradienten unberücksichtigt blieben. Bei einer korrekten Ableitung und Anwendung sind sie ebenso in Rechnung zu stellen wie die Konvergenz obigen Austauschstromes der Turbulenzenergie.

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On the supply of turbulent energy by boundary friction and unstable stratification

Summary In a turbulent current, the work of the average shearing stress is transformed into eddy energy by the roughness of its boundaries. The result is a turbulent transport of this energy from the boundary into the fluid. This may become an essential contribution to maintaining the turbulence of the current, especially in cases of stable stratification next to the bottom.This influence of the boundary has apparently been considered neither in the known derivations of Richardson's criterion of turbulence nor in the usual equation of the change of eddy energy which both, in addition, fail when being applied to neutral stratification. In this case, the criterion gives a permanent increase of eddy energy contrary to the observations already stated by K. L. Calder [1949] and O. G. Sutton [1949], since the work of the eddy velocities against the fluctuations of the gradient of pressure is not taken into account. In a correct derivation and application we have to consider both, this work and the convergence of the eddy flow of turbulent energy normal to the smoothed boundaries.

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Sur la formation d'énergie turbulente causée par la friction des surfaces de séparation et par la stratification labile

Résumé Dans un courant turbulent le rendement moyen du frottement tangentiel auprès des limites solides est transformé en énergie turbulente grâce à la rugosité de ces limites. Le résultat en est un transport de cette énergie à partir des limites solides jusqu'à l'intérieur de la fluide. Cette énergie peut essentiellement contribuer à la conservation de la turbulence du courant, surtout en présence d'une stratification stable au voisinage du sol.Il semble que l'on ne tienne pas compte de cet effet des limites solides dans les dérivations connues du critérium de turbulence d'après Richardson et dans l'équation usuelle concernant le changement de l'énergie turbulente. En outre, ces deux relations ne correspondent pas aux observations lorsqu'on essaie de les appliquer à la stratification neutre, ce qui était déjà constaté par K. L. Calder [1949] et par O. G. Sutton [1949]. Le critérium fournit dans ce cas-là une augmentation permanente de l'énergie turbulente parce que le rendement de la vitesse additionnelle qui a une influence affaiblissante sur les variations turbulentes du gradient de pression n'est pas considéré. Afin d'assurer une dérivation et une application correcte il est nécessaire de considérer l'influence affaiblissante de la vitesse additionnelle sur les variations du gradient de pression aussi bien que de tenir compte du transport de l'énergie turbulente à partir des limites solides jusqu'à l'intérieur de la fluide.

     

Qualitätsziele für die Nordsee?- Pro und Kontra-Pro

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

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

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

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Veröffentlichung Nr. 32 des Projektes Ökosystemforschung Wattenmeer     

Über die Berechnung sämtlicher Feldgrössen aus der Vertikalintensität und deren Anwendung auf die Auswertung von Schwerebildern

Zusammenfassung In nachstehender Untersuchung wird in umfassender Weise gezeigt, wie sich aus der Karte der Vertikalintensität einer lokalen, für sich allein betrachteten Schwerestörung sämtliche anderen Feldgrössen und Ableitungen berechnen lassen. Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit, den Verlauf des störenden Kraftfeldes auch unter der Erdoberfläche zu berechnen und aus einem Kraftlinienbild unmittelbar den Aufbau der Inhomogenitäten im Untergrund zu erkennen.

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Summary It is shown that the picture of a local anomaly in gravity (U _z ) may give the basement of structural calculations to an extend that was not known till now. FromU _z all other terms and derivations of the field of gravity are obtainable such asU, U _x ,U _y ,U _zz ,U _zzz , etc. The knowledge of these terms enables us to pursue the lines of gravity under the surface and thus to recognise immediately the characterising features of the structure itself.

     

Über die numerische und graphische Ermittlung der Stabilität von Gewässern nach W. Schmidt

Ohne Zusammenfassung     

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

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

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

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

Untersuchungen über den Wärmeumsatz an der Meeresoberfläche und die Meeresströmungen im Indischen Ozean

Zusammenfassung Der Küstenverlauf des Indischen Ozeans legt den Gedanken nahe, daß dieser Ozean in den Gebieten nördlich des 35. Parallelkreises südlicher Breite gegen die anderen Ozeane fast abgeschlossen ist. Denn die Durchlässe zwischen den Sunda Inseln, Neu Guinea und Australien sind vergleichsweise schmal gegenüber der Gesamtlänge der östlichen Küsten dieses Ozeans. Das Integral des Wärmeumsatzes, genommen über solch ein abgeschlossenes Meeresgebiet, müßte über das ganze Jahr Null sein, weil die Temperatur des Ozeans über längere Zeiten ungeändert bleibt. Untersuchungen, die in dieser Richtung im Jahre 1951 ausgeführt wurden, zeigten, daß diese Bedingung nicht erfüllt war. Der Ozean verlor Wärme.Die Beobachtungen in dem neuen Australischen Strahlungsnetz ließen erkennen, daß diese früheren Berechnungen eineÅngströmsche Formel für die Globalstrahlung benutzten, die zu kleine Werte gab. Die Berechnungen von Karten des Wärmeumsatzes mit einer korrigierten Formel zeigten Gleichheit von Wärmegewinn und Verlust für den ganzen Indischen Ozean. Aber es bestehen große Differenzen in den jährlichen Mitteln des Wärmeumsatzes in den verschiedenen Teilen dieses Ozeans. Besonders in seinem Mittelteil besteht ein großes Gebiet mit Wärmeverlust östlich von Madagaskar, während der Ozean im Norden und Süden von diesem Verlustgebiet Wärme aufnimmt. Der Wärmetransport zu dem Verlustgebiet des Wärmeumsatzes im Mittelteil des Ozeans ist nur möglich durch die Meereströmungen und zwar sowohlin der Oberfläche als auchunter derselben.In einem kurzen Abschnitt wurde der jährliche Gang des mittleren Wärmeumsatzes und der mittleren Oberflächentemperatur, genommen über den ganzen Indischen Ozean, behandelt. Es wurde eine Phasendifferenz zwischen beiden Elementen von zwei Monaten festgestellt und eine mittlere Stärke der vom Wärmeumsatz beeinflußten Oberflächenschicht von 123 m.Zur Untersuchung der Rolle der Meeresströmungen mit Bezug auf den Wärmetransport wurden zehn Bahnen von Körpern gezeichnet, die als mit den Meeresströmungen driftend angenommen wurden. Es wurde dann die Annahme gemacht, daß diese Driftwege die Bahnen der an der Oberfläche bewegten Wassermassen selbst darstellen. Der Wärmeumsatz und die Oberflächentemperaturen zeigen in den nördlichen und südlichen Teilen des Ozeans einen kleinen Wärmegewinn, aber für die Wege durch das Wärmeverlustgebiet eine beträchtliche Wärmeabgabe.Daraus mußte geschlossen werden, daß die ursprüngliche Annahme, der Indische Ozean bilde ein in sich abgeschlossenes System des Wärmeumsatzes, aufgegeben werden muß. In dem ganzen nördlichen Sommer wird der Ozean von einem Meeresstrom durchflossen, der durch die Öffnungen an seinen Ostküsten in der Äquatorialzone kommt, nach Westen fließt und in den Agulhas-Strom entlang Südafrika einmündet.Betrachtet man den Beitrag der Zirkulationen unter der Oberfläche zu dem Ausgleich zwischen den Gebieten positiven und negativen Wärmeumsatzes, so muß die Tatsache betont werden, daß in den Tiefen von 200 und 400 m unter den Gebieten des stärksten Wärmeverlustes an der Oberfläche sowohl im Indischen als auch im Stillen Ozean Gebiete von relativen Höchsttemperaturen liegen.

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Summary The shape of the coasts of the Indian Ocean suggests that this ocean is, in its area north of 35° S almost separated from the other oceans, because the openings between the Sunda Islands, New Guinea, and Australia are comparatively narrow with reference to the total length of the eastern coasts of this ocean. The integral of the heat exchange on the surface of the ocean extended over such a closed ocean region should be zero for the whole year, because the temperature of the ocean is unchanged for long periods. Investigations carried out in this direction in 1951 showed that this condition was not satisfied: The ocean displays a loss in heat.The observations of the new Australian radiation network showed, used for the relevant calculations, thatÅngströms formula of global radiation gave too small values. The new calculations of charts of the heat exchange with a corrected formula showed equality of heat gain and loss for the whole Indian Ocean. But large differences in the yearly means of heat balance exist in different parts of this ocean. In particular, a large region of heat loss is present in the central part of the ocean east of Madagascar, while the ocean in the North and the South of this region gains heat. The transport of heat to the region of heat loss in the central part of the Indian Ocean is only possible by ocean currents, both, on the surface und under the surface.In a section of this paper the annual variation of the mean heat exchange and the mean surface temperature is treated for the whole Indian Ocean. A phase difference of two months between both elements and a mean thickness of 123 m for the surface layer influenced by the heat exchange were found.For investigations on the rôle of ocean currents with regard to the transport of heat ten trajectories of masses drifting with the currents were drawn on a chart of the Indian Ocean, assuming that these trajectories represent also the paths of water masses themselves. The heat exchanges and the temperatures along these paths show for the paths in the northern and southern parts of the ocean a small gain of heat but, for the ways through the above mentioned region of heat loss a considerable loss of heat.Therefore, it can be concluded that the previous assumption of the Indian Ocean, being a system with an own heat balance, must be abandoned. In the whole northern summer the ocean is penetrated by a current of water coming through the openings in the equatorial zone, flowing towards West and flowing into the Agulhas current along South Africa.Considering the contribution of the circulations under surface to the compensation between the regions of positive and negative heat exchange, it must be emphasised that regions of maximum temperatures lie under the regions of the largest heat loss in depths of 200 and 400 m in both, the Indian and the Pacific Oceans.

     

Stabilität und Labilität im Kaltfrontbereich

Zusammenfassung So wie für das Himmelsbild in einer einheitlichen Luftmasse der vertikale Temperaturgradient die wichtigste Rolle spielt, so erweist sich für den Wetterablauf beim Kaltfrontdurchgang die vertikale Temperaturschichtung im Frontbereich von entscheidender Bedeutung. In den Registrierungen der meteorologischen Elemente zeigt sich meist deutlich der Unterschied zwischen «stabilen» und «labilen» Kaltfronten.

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Summary As significant the part, played by the vertical lapse rate of temperature in the appearance of the sky in uniform airmasses, as determinant for weather conditions during the passage of a cold front is the vertical lapse rate of temperature in the frontal area. Generally, the recordings of meteorological instruments show a pronounced difference between «stable» and «unstable» coldfronts.

     

Nebel- und Sichtverhältnisse in Ober- und Mittelitalien

Zusammenfassung Dertägliche Gang der Nebel- und Sichtverhältnisse zwischen Mailand und Rom wurde verglichen. Es ergaben sich sehr ausgeprägte Merkmale. Gute Sichten traten viel häufiger an der küstennahen Station Rom und viel seltener an der oberitalienischen Binnenstation Mailand auf, während bei schlechten Sichten und Nebel zu allen Tageszeiten die Verhältnisse umgekehrt liegen. Dermonatliche Verlauf der Nebelhäufigkeit wurde für Ober- und Mittelitalien kartiert. Im Winter ergaben sich Nebelzentren, deren auffallendstes mit 15 Nebeltagen im Dezember bei Bologna zu finden ist. Der Sommer weist einzelne, sehr schwache Nebelzentren bis nur 2 Nebeltage im Juni auf. Im monatlichen Verlauf werden dann weiterhin Nebelhäufigkeit und Feuchteverlauf in Venedig, Tage mit anhaltendem Nebel im Dezember in Pavia und Häufigkeitsverteilung auf einem Meridionalschnitt untersucht.Die Nebelverhältnisseim Jahr zeigt eine Karte dermittleren Jahressumme der Nebeltage. Die Poebene weist eine mittlere Jahressumme von 30–40 Tagen auf. Das absolute Maximum mit 86 Tagen liegt bei Bologna, es ist zu einem Teil durch Stau bedingt. Diemittlere Anzahl der Nebeltage beträgtim Jahr in Venedig 57 und in Rom nur 19.Abschließend wird noch die Nebelhäufigkeit mit der vorherrschenden Wetterlage in Zusammenhang gebracht. Es ergibt sich, daß unbedingt die Windverhältnisse bei der Erklärung von Nebelhäufigkeiten herangezogen werden müssen. In Venedig geben die fast das ganze Jahr wehenden feuchten Seewinde Anlaß zu Mischungsnebel. Im Winter befinden sich die Apenninen oft im Wolkenstau, daher tritt dort eine relativ hohe Zahl von Nebeltagen auf. Genua und der Raum an der Riviera haben öfters im Winter und Frühjahr schlechte Sichten, die durch dieV _b-Tätigkeit bedingt sind. In Rom und Ancona tritt die Nebelhäufigkeit wegen oft ablandiger Winde stark zurück.

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Summary A comparison of the diurnal range of fog and visibility conditions at Milano and Roma, the station near the coast, showed that at Roma good seeing occurs much more often than at Milano, the inland station, whilst conditions are vice versa in case of low visual range and fog at every daytime. The monthly variation of fog frequency was mapped out for the northern and central part of Italy. Centres of fog frequency are prevalent in winter, the most outstandig of which is to be found near Bologna with 15 days with fog in December. Summer shows some very unimportant and single centres with up to 2 days with fog only. Further tests were made on the frequency and variation of humidity at Venezia in their monthly course as well as on days with continuous fog in December at Pavia and on the distribution of frequency along one meridional section.The annual conditions of fog are pointed out in a map of the annual average sum of days with fog. The plain of the Po shows an average sum of 30–40 days p.a. The absolute maximum of 86 days, caused partly by cloud barrage, is situated near Bologna. The average number of days with fog per year amounts to 57 at Venezia and 19 at Roma.Finally the frequency of fog was studied in connection with the prevailing weather conditions. It has been found, that at any rate wind distribution has to be considered for the explanation of fog frequencies. At Venezia moist seawinds, blowing nearly throughout the year, account for the occurence of mixing fog. In winter the Apennins often are causing cloud barrage which explains the relatively high number of days with fog in that region. In winter or spring Genova and the area of the Riviera often have low visual range which is bound up withV _b-activity. At Roma and Ancona the frequency of fog is low because the local winds often blow from land to sea.

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Riassunto Si esamina dapprima l'andamento giornaliero della nebbia e della visibilità in alcune località dell'Italia settentrionale e centrale. Risulta fra l'altro che le condizioni migliori della visibilità presentano la massima frequenza lungo le coste del Lazio, mentre esse si verificano con frequenza minima nella pianura padana, attorno a Milano. Circa la distribuzione mensile, rappresentata graficamente, risalta il numero di 15 giorni di nebbia che si ha in media a Bologna nel mese di Dicembre. Vengono anche indagati i rapporti fra la frequenza mensile della nebbia e l'umidità dell'aria a Venezia ed a Pavia.Le condizioni annuali sono quindi esaminate con una cartina delle medie del totale annuo dei giorni di nebbia. La pianura padana accusa un totale medio di 30–40 giorni. Il massimo assoluto si ha a Bologna con 86 giorni, da ascriversi all'azione di sbarramento degli Appennini. Il numero medio annuo dei giorni di nebbia a Venezia è di 57, si riduce per Roma a soli 19.Infine, vengono discussi i rapporti esistenti fra la frequenza della nebbia e le situazioni meteorologiche dominanti, dal che risulta la notevole importanza che rivestono i venti. Così a Venezia i venti umidi che soffiano in gran parte dell'anno dal mare verso terra dànno origine a nebbia di mescolamento. La nebbia sugli Appennini o presso questi è determinata dal loro effetto di sbarramento. Nella Riviera Ligure le condizioni di scarsa visibilità sono spesso legate a situazioni baricheV _b. A Roma e sulle coste dell'Adriatico (Ancona) la nebbia è assai scarsa perchè i venti soffiano prevalentemente da terra verso il mare.

     

Unregelmässigkeit und Regelmässigkeit der SporadischenE-Schicht

Summary From station's observations much information on top-frequencyfEs, less on blanketing frequencyfbEs is obtained. The results must be interpretated in statistical terms. Time- and distance-correlation functions are established. Daily, seasonal and geographic regularities are discussed. A sharp maximum exists at the magnetic equator but only for the top-frequency. No well defined influence of the solar cycle has been found, only a very weak one of lunar tides.Apart the routine evaluation observations of the variation of the reflection coefficient with frequency have been made. In temperate latitudes in about 1/3 of all cases there is no partial reflection; in the other cases local variations of electron concentration up to 1:2 are found, higher values are rare. At low latitudes the variation may be more important. This is found by a qualitative classification of ionograms of different stations. Such classification has been made for transparency, scatter, angle of incidence and layer developpement. Diffuse echoes exist often near the magnetic equator.Es is always vertically sounded at temperate latitudes. In most cases the ionization originates as a thin layer of constant altitude. Transitory phenomena coming downwards are responsible for «E2s» in daytine.It appears that a cumulo-cirrus-cloud layer is a good model forEs-ionization. An atmospheric ionization process using stored energy from dissociation or ion existence seems to be most probable.     

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

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

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

     

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

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

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

     

Über die Intensität der Temperatur-, Salzgehalts- und Dichteschichtung in der Deutschen Bucht

Zusammenfassung Als Ergänzung zu den Sprungschichtuntersuchungen in der Nord- und Ostsee von G. Dietrich wird in der vorliegenden Bearbeitung der jahreszeitliche Gang und die regionale Verbreitung der thermohalinen Schichtung in der Deutschen Bucht verfolgt. An Hand der hydrographischen Beobachtungen der deutschen und dänischen Nordseefeuerschiffe und der Helgoländer Terminstationen wird der Jahresgang der Temperatur- und Salzgehaltsunterschiede zwischen Oberflächen- und Bodenwasser dargestellt. Als Beispiel der horizontalen Verteilung der maximalen Temperatur-, Salzgehalts- und Dichteschichtung im Frühjahr werden die auf der Poseidon-Fahrt im Mai 1933 gewonnenen hydrographischen Beobachtungen benutzt. Diese Unterlagen im Zusammenhang mit den während der Poseidon-Fahrten der Jahre 1920/36 gesammelten Erfahrungen sind am besten dafür geeignet, die Ausbildung und Tiefenlage der thermohalinen Sprungschicht in ihrem jahreszeitlichen Verlauf an Hand von ostwestlich und nordsüdlich angelegten hydrographischen Schnitten in der Deutschen Bucht zu untersuchen. Als Beispiel hierfür wird die Darstellung der Tiefenlage der thermohalinen Sprungschicht innerhalb der vertikalen Dichteverteilung im Mai 1933 gebracht.

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On the intensity of stratification in temperature, salinity and density in the German Bight

Summary Supplementary to G. Dietrich's investigations of the discontinuity layers in the North Sea and in the Baltic Sea the author treats the seasonal variations and the regional distribution of stratification in temperature and salinity in the German Bight. From hydrographic observations by German and Danish light vessels in the North Sea and from observations made at fixed hours by stations around the Isle of Heligoland the annual variations of differences in temperature and salinity in surface- and bottom water are calculated. The hydrographic observations obtained during the Poseidon cruise in May, 1933 illustrate the horizontal distribution of maximum stratification of temperature, salinity and density in spring time. These data combined with the experiences from the 1920/1936 Poseidon cruises are particularly suitable for studies to be made to show the evolution and the position of the thermohaline discontinuity layer during the seasonal cycle with the aid of observations made along east-west and north-south sections across the German Bight. The position of the thermohaline discontinuity layer in May 1933 within the vertical density distribution represented in this paper may serve as an example for the phenomenae described above.

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Sur l'intensité de la stratification en température, en salinité et en densité dans la Deutsche Bucht (zone de la mer du Nord limitrophe des côtes allemandes)

Résumé Supplémentaire aux recherches des couches de discontinuité en mer du Nord et en mer Baltique effectuées par G. Dietrich, l'auteur étudie dans ce travail les variations saisonnières et la répartition régionale de la stratification en température et en salinité comme elles se présentent dans la Deutsche Bucht. A l'aide des observations hydrographiques faites à bord des bateaux-feu allemands et danois en mer du Nord et au moyen des observations effectuées à des beures fixes par les stations autours de l'île de Helgoland on calcule les variations annuelles des différences de la température et de la salinité entre des eaux superficielles et des eaux du fond de la mer. Les observations hydrographiques obtenues au cours de la croisière du bateau Poseidon en mai 1933 servent d'exemple pour illustrer la répartition horizontale de la stratification maximale au printemps, soit en température, soit en salinité ou soit en densité. Ces données ainsi que les expériences faites au cours des diverses croisières du Poseidon pendant les années de 1920 à 1936 sont les plus convenables lorsqu'on veut étudier, à laide des observations de série effectuées le long des sections verticales de l'ouest à l'est et du nord au sud dans la Deutsche Bucht, l'évolution de la couche thermohaline de discontinuité et sa position en profondeur au cours du cycle saisonnier. La représentation de la position en profondeur de la couche thermohaline de discontinuité comme elle se présente dans la distribution verticale de la densité en mai 1933 sert d'exemple de ces phénomènes.