The control of the electrical conductivity of the lower atmosphere

Summary The electrical conductivity of the atmosphere at any part of the earth's surface depends on the local concentration of small ions. This in turn depends 1. on their rate of production and 2. on their rate of removal. The removal is due principally to attachment to condensation nuclei. Methods are described for counting the nuclei and for determining their sizes and masses. The ratios of charged to uncharged nuclei, when they are in equilibrium with the small ions, are determined for nuclei of various sizes. Observations on nuclei in the free atmosphere show that they are usually not in equilibrium. The difficulty of establishing any simple relation between atmospheric conductivity, rate of ion-production and nucleus concentration is increased by the discovery that the air-borne radioactive matter which contributes to the small-ion production tends to increase with increase of nucleus concentration.

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Zusammenfassung Die elektrische Leitfähigkeit der Atmosphäre an einer beliebigen Stelle der Erdoberfläche hängt von der örtlichen Konzentration kleiner Ionen ab; diese ist ihrerseits bedingt 1. durch die Ionisierungsstärke und 2. durch die Geschwindigkeit ihrer Vernichtung. Die Vernichtung von Kleinionen ist vor allem auf die Anlagerung an Kondensationskerne zurückzuführen. Es werden Methoden für die Kernzählung und für die Bestimmung von Größe und Maße der Kerne beschrieben. Das Verhältnis von geladenen zu ungeladenen Kernen wird für den Fall, daß sie im Gleichgewicht mit den kleinen Ionen sind, für Kerne verschiedener Größe bestimmt. Kernbeobachtungen in der freien Atmosphäre ergeben, daß dieses Gleichgewicht gewöhnlich nicht besteht. Die Aufstellung einer einfachen Beziehung zwischen der atmosphärischen Leitfähigkeit, dem Prozentsatz der Ionenbildung und der Kernkonzentration wird noch erschwert durch die Feststellung, daß die aus der Luft stammenden radioaktiven Substanzen, die zur Bildung von Kleinionen beitragen, mit einer Zunahme der Kernkonzentration ihrerseits ebenfalls eine Zunahme zeigen.

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Résumé La conductibilité électrique de l'atmosphère en un endroit quelconque de la terre dépend de la concentration locale des petits ions; celle-ci est à son tour commandée 1. par l'intensité de l'ionisation et 2. par la vitesse de leur disparition. La destruction des petits ions est due surtout à leur dépôt sur des noyaux de condensation. On expose des méthodes de dénombrement des noyaux et de détermination de leur grosseur et de leur masse. On établit le rapport des noyaux chargés aux noyaux non chargés dans le cas où ils sont en équilibre avec les petits ions, et cela pour des noyaux de différentes grosseurs. Des observations de noyaux de l'atmosphère libre prouvent que cet équilibre n'est généralement pas réalisé. Dans la recherche d'une relation simple entre la conductibilité atmosphérique, le taux de formation d'ions et la concentration en noyaux, on se heurte à la difficulté suivante: les substances radioactives provenant de l'air et qui contribuent à la formation de petits ions augmentent en même temps que la concentration des noyaux.

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Dedicated to Professor Dr.H. Benndorf on the occasion of his eightieth birthday.     

A meteorological study of Dry-fallout of radioactive debris

Summary A general expression is derived for the intensity of dryfallout based on time variations of beta-activity in surface air, due to worldwide tropospheric distribution of debris from nuclear testings. Model assumptions are outlined for the consideration of large-scale effects of horizontal divergence of air flow, and small-scale effects of eddy diffusion. The parameterization is based on the concept of geostrophic drag coefficients and atmospheric boundary layer theory. The model is completed by a two-parameter representation of tropospheric profiles of beta activity. Case studies of dry-fallout in 1962 and 1963 at three stations of the United States Public Health Service (USPHS) network are discussed. Dry-fallout rates per day are found to be approximately 10% of average wet-fallout rates of the same period. The average residence time of debris in the troposphere is estimated to be about 65 days if dry-fallout would be the only cleansing process.

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Zusammenfassung Für die Intensität von radioaktivem Ausfall wird eine allgemeine Formel abgeleitet. Sie beruht auf der beobachteten zeitlichen Veränderung der bodennahen Konzentration radioaktiver Beta-Teilchen, die als Abfallprodukte der Kernwaffenversuche weltweite Verteilung erfuhren. Das theoretische Modell zur Berechnung von Trockenausfall erfordert gewisse Annahmen zur Berücksichtigung von 1. großräumigen Effekten der horizontalen Divergenz der Luftströmung und 2. kleinräumigen Turbulenzeinflüssen. Diese Effekte werden durch Parameter der horizontalen Luftdruckverteilung berücksichtigt, die auf dem Konzept des geostrophischen Widerstandsbeiwertes und der atmosphärischen Grenzschichttheorie beruhen. Das Modell ist durch zwei weitere Parameter vervollständigt, welche das troposphärische Profil der Beta-Aktivität repräsentieren. Beispiele von Trockenausfall in den Jahren 1962 und 1963 werden für drei Stationen des Beobachtungsnetzes des United States Public Health Service diskutiert. Es ergab sich, daß Trockenausfall pro Tag etwa 10% des Ausfalles durch Niederschlag (pro Regentag) für den gleichen Zeitabschnitt ausmacht. Ferner wird abgeschätzt, daß die Verweilzeit der radioaktiven Teilchen in der Troposphäre im Durchschnitt 65 Tage beträgt, wenn Trockenausfall der alleinige Reinigungsprozeß ist.

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Résumé On développe ici une formule générale permettant le calcul de l'intensité des retombées radio-actives. Cette formule est fondée sur la variation de la concentration au voisinage du sol des particules radio-actives béta, disséminées dans l'atmosphère entière à la suite d'essais d'armes nucléaires. Le modèle théorique permettant de représenter la sédimentation en atmosphère sèche nécessite certaines suppositions afin de tenir compte d'une part des effets à grandes dimensions de la divergence horizontale des courants aériens et d'autre part des effets de la turbulence à petites dimensions. On tient compte de ces effets au moyen de paramètres de la répartition horizontale de la pression, paramètres basés sur le coefficient de la résistance géostrophique et sur la théorie des couches limites atmosphériques. Ce modèle est complété par deux paramètres supplémentaires qui représentent le profil troposphérique de l'activité béta. Comme exemple, on discute les quantités de retombées recueillies à trois stations du «United States Public Health Service» durant les années 1962 et 1963. Le résultat en est que la sédimentation à sec par jour représente environ le 10% des retombées entraînées par les précipitations durant la même période. On estime en outre que les particules se maintiennent en moyenne durant 65 jours dans la troposphère si la sédimentation se fait uniquement sans le concours de précipitations.

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With 2 Figures

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The research reported was supported, in part, by the National Science Foundation, Grant No. GP-444.     

Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung und Wasserdampfabsorption auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch

Zusammenfassung Zur Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung im Spektralbereich von 7,5 bis 26 bei geringem Wasserdampfgehalt der Atmosphäre wurde ein Gitterspektrograph auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch eingesetzt. Gleichzeitig wurde der totale Wasserdampfgehalt der Atmosphäre optisch kontrolliert. Hierzu wurde ein Interferenzfilter-Aktinograph verwendet, der die Absorption der Sonnenstrahlung in der 1,38 -Wasserdampfbande mißt. Die Geräte werden beschrieben und die Eichverfahren erläutert. Als erste Ergebnisse werden einige Emissionsspektren und Tagesgänge des totalen Wasserdampfgehaltes gezeigt.Summary For measuring the atmospheric radiation within the spectral region from 7,5 to 26 at small amounts of precipitable water, a grating spectrometer was put into action at the Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch. At the same time the amount of precipitable water was optically controlled by means of an interference filter actinograph, which measures the absorption of sun radiation within the 1,38 -water vapour band. The equipment and its calibration is described. As first results some emission-spectra and diurnal variations of precipitable water are given.

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Résumé Un spectrographe à réseau a été utilisé à la station de recherches alpines du Jungfraujoch pour mesurer le rayonnement atmosphérique dans la bande spectrale située entre 7,5 et 26 de longueur d'ondes pour une faible concentration en vapeur d'eau de l'atmosphère. On a contrôlé simultanément, par procédé optique, la teneur totale en vapeur d'eau de l'atmosphère. Pour ce faire, on s'est servi d'un actinographe muni d'un filtre à interférences qui mesure l'absorption du rayonnement solaire dans la bande de 1,38 (vapeur d'eau). Les appareils sont décrits ici ainsi que la méthode d'étalonnage qui s'y rapporte. Comme premiers résultats, on présente quelques spectres d'émission ainsi que des courbes diurnes de la teneur totale de l'atmosphère en vapeur d'eau.

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Mit 6 Textabbildungen

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Vortrag, gehalten auf der meteorologischen Tagung in Rauris, Österreich, 7. bis 9. September 1961.Die Untersuchungen wurden mit Unterstützung der Cambridge Research Laboratories, OAR, durch das European Office, Aerospace Research, United States Air Force, durchgeführt.     

Investigations on the calibration factor of the Schulze and the Funk radiation balance meters and comparison of some measured results

Summary In a previous paper [1] the sensitivity of radiation balance meters with a polyethylene dome was discussed. In these discussions it appeared that the absorption properties of the thermopile and the transmission of the polyethylene play an important role in sensitivity.A number of polyethylene domes has been measured on their transmission power before as well as after use, to get information on the effect of use. The absorption factor for longwave thermal radiation of Parsons optical matt black has been calculated by comparing net radiation data from the Funk net radiometer and calculated data from separate measurements of incoming and outgoing radiation by the Schulze balance radiometer.

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Zusammenfassung In einer früheren Mitteilung [1] wurde die Empfindlichkeit von Strahlungsbilanzmessern mit Lupolenhalbkugel diskutiert; dabei ergab sich, daß bei der Empfindlichkeit die Absorptionseigenschaften der Thermosäule und die Durchlässigkeit des Lupolens eine bedeutende Rolle spielen.Um den Einfluß der Benützung abzuklären, wurde bei einer Anzahl Lupolenhalbkugeln die Durchlässigkeit vor und nach erfolgter Exposition gemessen. Das Absorptionsvermögen von Parsons mattem Schwarzlack für langwellige Wärmestrahlung wurde berechnet durch eine Vergleichung von Nettostrahlungswerten nach dem Funk-Strahlungsmesser und von berechneten Werten separater Messungen der einfallenden und der ausgehenden Strahlung mit einem Schulze-Strahlungsbilanzmesser.

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Résumé Dans un précédent mémoire [1], on a discuté la sensibilité des appareils de mesure du bilan radiatif recouverts de coupoles de polyéthylène. Il en découlait que la dite sensibilité dépend avant tout des propriétés d'absorption de la pile thermo-électrique et du pouvoir de transmission de l'enveloppe de polyéthylène.Afin de déterminer les effets découlant de leur utilisation, on a mesuré la perméabilité au rayonnement d'un certain nombre de coupoles de polyéthylène avant et après leur exposition. On a calculé le pouvoir d'absorption en rayonnement calorifique de grande longueur d'ondes de la laque noire et mate de Parsons en comparant les relevés de rayonnement net d'un radiomètre de Funk aux valeurs calculées de mesures séparées du rayonnement reçu et émis mesures faites au moyen d'un bilanmètre de rayonnement de Schulze.

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With 1 Figure     

A case study of severe clear-air turbulence

Summary On January 19, 1961, 1816 MST (=January 20, 0116 GCT), a B-52 aircraft was lost in severe clear-air turbulence (CAT) over northwestern New Mexico. This report describes the weather conditions in the upper troposphere and lower stratosphere at the time of the accident. A working hypothesis on the formation of CAT proposed in previous papers is in good agreement with the data presented here.

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Zusammenfassung Am 19. Januar 1961 um 1816 Mountain Standard Time (=20. Januar 1961, 0116 GCT) verursachte eine schwere Clear-Air-Turbulenz (CAT) über Nordwest-Neumexiko, USA, den Verlust eines Flugzeuges vom Typ B-52. Der vorliegende Bericht beschreibt die Witterungsbedingungen in der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre zur Zeit des Unfalls. Eine Arbeitshypothese über das Zustandekommen von Clear-Air-Turbulenz, die in früheren Veröffentlichungen dargelegt wurde, steht in guter Übereinstimmung mit den hier vorgelegten Daten.

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Résumé Une très forte turbulence en air clair (CAT) a provoqué la chute d'un avion du type B-52 sur le Nouveau-Méxique (Etats-Unis); ce phénomène s'est produit le 19 janvier 1961 à 18 h 16 «Mountain Standard Time» (=20 janvier 1961 à 01 h 16 GMT). Le présent mémoire décrit les conditions météorologiques régnant au moment de l'accident et cela aussi bien dans la haute troposphère que dans la stratosphère inférieure. Une hypothèse de travail décrite dans de précédentes publications, hypothèse concernant l'apparition de «Clear-Air-Turbulence» (CAT), correspond très bien aux conditions spéciales décrites ici.

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With 4 Figures

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This report has been prepared under Contract No. N 189(188) 55120 A with U.S. Navy Weather Research Facility.     

Untersuchungen über den Anteil bestimmter Atmosphärenschichten am Zustandekommen von Bodendruckänderungen

Zusammenfassung Um den Beitrag verschiedener atmosphärischer Schichten am Zustandekommen der Bodendruckänderungen zu studieren, wird mit Hilfe der Kontinuitätsgleichung und der Vorticitygleichung die sogenannte reziproke Wirbelgleichung abgeleitet. An Hand eines konkreten Falles wird das Integral über diese Gleichung über die ganze Atmosphäre numerisch ausgewertet. Der Integrand kann hiebei als Beitrag einer bestimmten Schicht zur Bodendruckänderung angesehen werden, da nur die lokale und zweidimensional-konvektive Änderung der reziproken Vorticity maßgeblich ist. Im Zusammenhang mit dieser Analyse werden auch Aussagen über das kompensierende Verhalten der Schichten der freien Atmosphäre gemacht. Die Schwierigkeiten und Ungenauigkeiten der Wirbelanalyse werden dann durch Einführung einer skalaren Größe (potentielle Temperatur) zu umgehen versucht. Hiebei wird die Divergenz auf denp-Flächen aus entsprechenden Änderungen der potentiellen Temperatur abgeleitet. Qualitativ zeigen beide Methoden im wesentlichen dieselben Ergebnisse, nämlich daß im Mittel den größten Beitrag zu den Bodendruckänderungen die höheren Schichten der Troposphäre liefern; allerdings wurde der Einfluß der bodennahen Schicht in der Untersuchung nicht berücksichtigt.

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Summary The so-called reciprocal vorticity equation is derived with the aid of the continuity equation and the vorticity equation to study the part the different atmospheric layers have in Bringing about surface pressure variations. By a concrete example the integral of this equation over the entire atmosphere is numerically evaluated. Therein the integrand can be considered as contribution of a determined layer to the variation of the surface pressure, as only the local and two-dimensionally convective variation of the reciprocal vorticity is to be referred to. In connection with this analysis the compensating effect of the layers of the free atmosphere is discussed, too. An attempt has been made to avoid difficulties and inaccuracies in analyzing the vorticity by introduction of a scalar quantity (potential temperature). Thereby the divergence on thep-surfaces is deduced from corresponding variations of the potential temperature. Qualitatively, both methods lead practically to the same results which means that, on the average, the higher layers of the troposphere contribute mostly to the variations of the surface pressure; it is true, however, that the influence of the surface layer was not considered in this investigation.

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Résumé Pour déterminer la part des différentes couches de l'atmosphère dans les variations de pression au sol, on a établi l'équation dite tourbillonnaire réciproque à l'aide de l'équation de continuité et de celle de vorticity. Sur la base d'un cas concret on calcule l'intégrale de cette équation, étendue à toute l'atmosphère. On peut considérer l'intégrande comme apport d'une couche déterminée à la variation de pression au sol, puisque seule la variation convective à deux dimensions de la vorticity réciproque est déterminante. Cela amène aussi à considérer l'effet compensateur des couches de l'atmosphère libre. On tente d'éviter les difficultés et les inexactitudes de l'analyse tourbillonnaire en introduisant une grandeur scalaire (température potentielle). La divergence sur les surfacesp peut alors se déduire des variations correspondantes de la température potentielle. Du point de vue qualitatif les deux méthodes fournissent à peu près les mêmes résultats, c'est à dire qu'en moyenne ce sont les couches supérieures de la troposphère qui fournissent le plus grand apport aux variations de pression au sol; il est vrai que le rôle de la couche voisine du sol n'a pas été considéré.

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Mit 6 Textabbildungen     

The optical thickness of the molecular atmosphere

Rayleigh's original expression for the extinction coefficient is modified so that it can be used with respect to thestratified atmosphere composed of two or more gases mixed in a proportion that changes vertically. Using a model of the earth's molecular atmosphere based on the most recent rocket data available, some numerical values of this extinction coefficient are tabulated as a function of height, for three wavelengths (375, 520 and 835 m). By an integration of these values with respect to height, the normal optical thickness of the atmosphere is evaluated for different levels up to 30 km, and tabulated in sufficient detail to ensure a more accurate knowledge of this parameter than hitherto. The effect of seasonal changes in atmospheric density on the optical thickness is also determined. The expression for themass extinction coefficient derived on the above basis shows that it should be very nearly constant with respect to height in the stratified molecular atmosphere, and it is suggested that this might be used as an independent-check of upper atmospheric densities determined by other methods.

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Zusammenfassung Rayleighs ursprünglicher Ausdruck für den Extinktionskoeffizienten wird so abgeändert, daß er auch auf einegeschichtete Atmosphäre Anwendung finden kann, in der zwei oder mehr Gase in einem Verhältnis gemischt sind, das mit der Höhe variiert. Unter Benützung eines auf den neuesten Raketenaufstiegen beruhenden Modells für die Rayleigh-Atmosphäre werden Zahlenwerte des Extinktionskoeffizienten für drei verschiedene Wellenlängen (375, 520 und 835 m) als Funktion der Höhe mitgeteilt. Durch Integration dieser Werte über die Höhe wird die normale optische Schichtdicke der Atmosphäre für verschiedene Niveaus bis auf 30 km berechnet und der Einfluß der jahreszeitlichen Schwankungen der Dichte der Atmosphäre auf die optische Schichtdicke ebenfalls bestimmt. Es zeigt sich, daß der in dieser Weise berechnete Ausdruck für denMassenextinktionskoeffizienten hinsichtlich der Höhe in einer geschichteten, molekularen Atmosphäre nahezu konstant sein muß, und es wird vorgeschlagen, daß diese Tatsache zu einer unabhängigen Kontrolle der nach anderen Methoden bestimmten Luftdichten der hohen Atmosphäre benützt werden sollte.

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Résumé On modifie la formule primitive de Rayleigh experimant le coefficient d'extinction pour arriver à une forme applicable àl'atmosphère stratifiée et composée par deux ou plusieurs gaz dont la teneur a une variation verticale. On arrive à quelques valeurs quantitatives en utilisant un modèle de l'atmosphère moléculaire basé sur les données les plus récentes obtenues au moyen de fusées; ces valeurs sont présentées en fonction de la hauteur et pour trois longueurs d'onde (375, 520 et 835 m). Après une intégration par rapport à la hauteur on obtient l'épaisseur optique de l'atmosphère pour divers niveaux jusqu' à trente km; le détail numérique fournit une plus grande précision dans la connaissance de ce paramètre que jusqu' ici. On a aussi déterminé l'effet des variations saisonnières de la densité de l'atmosphère sur l'épaisseur optique. La formule pour lecoefficient d'extinction par unité de masse, obtenue par cette méthode, montre que ce coefficient doit être presque constant par rapport à la hauteur dans l'atmosphère moléculaire stratifiée et on propose la possibilité de l'utiliser comme contrôle indépendant des densités atmosphériques dans les hautes régions, déterminées par d'autres moyens.

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With 1 Figure.

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U. C. L. A. Department of Meteorology, Research Paper No. 28. The research reported in this document has been sponsored in part by the Geophysics Research Directorate of the Air Force Cambridge Research Center, Air Research and Development Command, under Contract No. AF 19 (122)-239.     

Strahlungsmessungen als Hilfsmittel zur Diagnose atmosphärischer Zustände und Vorgänge

Zusammenfassung An einem umfangreichen Beobachtungsmaterial besonders der zenitalen Himmelsstrahlung wird die Brauchbarkeit von Strahlungsmessungen mit verschiedenen Empfängern für die Überwachung atmosphärischer Trübungsverhältnisse und der Struktur der Trübung erprobt. Der Einfluß der selektiven Eigenschaften der einzelnen Empfängertypen auf die Meßvorgänge wird eingehend erörtert. Es wird gezeigt, daß Polarisations-und Farbwerte der zenitalen Himmelsstrahlung, die mit verhältnismäßig einfachen Mitteln (Selen-Photoelementen) gewonnen werden können, schon wesentliche Einblicke in den Trübungscharakter der Atmosphäre ermöglichen. Eine Verfeinerung der Analyse ist durch Intensitäts- und Polarisationsmessungen in engen Spektralbereichen, wie sie durch Verwendung von Interferenzfiltern in Verbindung mit Photomultipliern möglich sind, zu erreichen. Im Hinblick auf die noch unbefriedigende Bestimmung des Gesamtwasserdampfgehalts aus den atmosphärischen Absorptionsbanden bei durchgehender Strahlung wird auf die Möglichkeit, sie durch Messung der langwelligen Ausstrahlung zu kontrollieren und zu verbessern, hingewiesen.

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Summary On the basis of an extensive material of observations, in particular of zentithal sky radiation, the applicability of radiation measurements with different receivers for the control of atmospheric turbidity conditions and the structure of turbidity is investigated. The influence of the selective prpperties of the different receiver types on the measuring processes is discussed in detail. It is shown that polarisation and colour values of zenithal sky radiation obtainable by relatively simple means (selenium rectifier cells) give considerable insight into the character of atmospheric turbidity. An improvement of the analysis can be reached by measurements of intensity and polarisation within small spectral ranges such as are possible by applygin interference filters in combination with photomultipliers. With regard to the yet unsatisfactory determination of total water vapour contents from the atmospheric absorption bands of transmitted radiation the possibility is emphasized to control and improve it by measuring the outgoing long-wave radiation.

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Résumé Au moyen d'un riche matériel d'observations concernant surtout le rayonnement du ciel zénital on étudie la valeur de différents récepteurs en vue du contrôle du trouble atmosphérique et notamment de sa structure. On discute l'effet des propriétés sélectives des récepteurs sur lesprocédés des mesures. On montre que la polarisation et la couleur du rayonnement du ciel zénital mesurées par des moyens relativement simples (cellules au sélénium) fournissent déjà d'utiles renseignements sur le caractère du trouble atmosphérique. On arrive à améliorer les résultats par des mesures d'intensité et de polarisation à l'intérieur de régions spectrales étroites, ainsi que par l'emploi de filtres à interférences combinés avec des photomultiplicateurs. Considérant que la teneur totale en vapeur d'eau de l'atmosphère ne se détermine qu'imparfaitement par la transmission dans les bandes d'absorption, l'auteur évoque la possibilité de la déterminer par la mesure du rayonnement effectif à grande longueur d'onde.

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Mit 12 Textabbildungen.     

Relation of stratospheric-tropospheric mass exchange mechanisms to surface radioactivity peaks

The atmospheric origin of the debris which produced a sudden increase of surface radioactivity is studied. Because all the radioactivity measurements show the mean debris ages to be greater than one hundred days for the entire sequence, the air is inferred to have been of recent stratospheric origin in view of an assumed mean tropospheric debris residence time of one month.The trajectories of the layer which caused the sudden increase in debris concentration were traced isentropically backward from the point of the fallout increase. The computed trajectory is seen to originate in the region traditionally considered to be the jet stream front and is shown definitely to be stratospheric air through potential vorticity considerations. The sinking motion is associated with upper air cyclogenesis and takes place to the rear of this high level cyclone. The air appears to cross the jet axis as viewed on an isobaric surface; but viewed isentropically, the trajectory is seen to slip under the jet core in such manner that no appreciable lateral shears are observed.

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Zusammenfassung Es wird der atmosphärische Ursprung der Ausfallprodukte, die einen plötzlichen Anstieg der Radioaktivität in Bodennähe verursachten, untersucht. Da alle Radioaktivitätsmessungen zeigten, daß das mittlere Alter der Ausfallprodukte in der Meßreihe größer als 100 Tage war, wird geschlossen, daß, im Hinblick auf eine angenommene mittlere Aufenthaltszeit der Ausfallprodukte in der Troposphäre von einem Monat, die Luft nicht lange vorher aus der Stratosphäre zugeströmt sein kann.Die Trajektorien der Schicht, die den plötzlichen Anstieg der Konzentration der Ausfallprodukte verursachte, wurden isentropisch vom Punkt des Anstiegs der Radioaktivität an zurückverfolgt. Die berechnete Trajektorie entspringt in der Region, die gewöhnlich als Jet Stream Front bezeichnet wird. Die Betrachtung der potentiellen Vorticity zeigt, daß die Luft eindeutig stratosphärischen Ursprungs war. Die absinkende Bewegung ist mit einer Zyklogenese in hohen Schichten in Verbindung, sie tritt an der Rückseite dieser Höhenzyklone auf. Bei Betrachtung auf einer Isobarenfläche scheint es, daß die Luft die Jetachse kreuzt; bei isentroper Betrachtung jedoch sieht man, daß die Trajektorie unter dem Jetkern durchschlüpft wobei keine größeren seitlichen Scherungen zu beobachten sind.

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Résumé On recherche l'origine atmosphérique des résidus provoquant un accroissement brusque de la radioactivité au voisinage du sol. Comme toutes les mesures de la radioactivité ont montré que l'âge moyen des produits résiduels des différentes séries de mesure dépassait toujours 100 jours, on en conclut que, en admettant que ces particules se maintiennent en moyenne 1 mois dans la trophosphère, l'air ne parvient pas longtemps auparavant de la stratosphère.On a recherché la trajectoire inverse des masses d'air provoquant un accroissement subit de la retombée radioactive. Pour ce faire, on est parti du point où la dite recrudescence avait été constatée et, par des méthodes isentropiques, on a reconstitué la trajectoire présumée des produits résiduels. Les trajectoires ainsi calculées prennent naissance dans la région dénommée ordinairement Jet Stream Front. L'examen de la vorticity potentielle a montré que l'air a une origine stratosphérique indéniable. Le mouvement subsident est lié à une cyclogénèse à très haute altitude et se produit à l'arrière de la dite dépression. En considérant une surface isobarique, il semble que l'air traverse l'axe du courant. En considérant les choses de manière isentropique, on constate cependant que la trajectoire passe sous le noyau du courant de telle sorte qu'il n'y ait pas de cisaillement latérial appréciable.

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With 11 Figures     

Untersuchung über den Zusammenhang zwischen maximalem Höhenwind und Gewittertätigkeit

Zusammenfassung Der einzige Faktor, der nachH. Dessens [1] Gewitter zu schweren Hagelgewittern werden läßt, ist ein sehr starker Horizontalwind in Höhen zwischen 6000 und 12000 m. Mit Hilfe statistischer Methoden wird untersucht, wie am Alpensüdfuß das Auftreten von Gewittern und Hagel vom Betrag und von der Richtung der Geschwindigkeit des Höhenwindes abhängt. Es stellt sich dabei heraus, daß hier der Zusammenhang zwischen diesen beiden Größen wenig ausgeprägt ist. Von der Gesamtheit der Faktoren, die bewirken, daß ein Gewitter zu einem schweren Hagelgewitter wird, beträgt der Anteil der Geschwindigkeit des horizontalen Höhenwindes weniger als 10%.

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Summary According toH. Dessens [1] the only factor that changes a thunderstorm into an intense hailstorm is a strong horizontal wind at heights between 6000 and 12000 m. The dependence of thunderstorm and hail on the direction and speed of upper wind on the southern slope of the Alps has been investigated by means of statistical methods. No significant correlation was found between these two values in this region. Of the factors which cause heavy hail during a thunderstorm the contribution of the speed of horizontal wind in altitudes amounts to less than 10%.

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Résumé D'aprèsH. Dessens [1], le seul élément qui puisse déclencher de fortes chutes de grêle à partir d'un orage est un très fort vent horizontal entre 6000 et 12000 m d'altitude. Les auteurs examinent par des méthodes statistiques dans quelle mesure l'apparition d'orages et de grêle dépend, au sud des Alpes, de la force et de la direction du vent en altitude. Il en découle que, dans cette région, la relation entre le vent en altitude d'une part, les orages et la grêle d'autre part est peu marquée. Dans l'ensemble des facteurs qui provoquent la transformation d'un orage commun en un orage fortement grêligène, la vitesse du vent horizontal en altitude ne représente qu'un poids inférieur à 10%.

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Mit 3 Textabbildungen     

Ein Gerät zur langfristigen Registrierung einer Luftströmungs-Komponente

Zusammenfassung Es wird ein Gerät zur langfristigen Registrierung von Luftströmungs-Komponenten beschrieben, das aus einem Fühler, einem Schaltgerät und einem Registriergalvanometer besteht.Als Fühler dient ein rotierendes Flügelrad, bei dem durch besondere Wahl der Größe, Neigung und Zahl der Flügelflächen erreicht ist, daß seine Drehzahl dem Produkt aus der Strömungsgeschwindigkeit und dem Cosinus des Winkels zwischen der Drehachse des Rades und der Anströmrichtung (v·cos) angenähert proportional ist. Die Fernübertragung der Drehrichtung und geschwindigkeit des Flügelrades erfolgt reibungsfrei mittels eines lichtelektrischen Abgriffes und nachgeschalteter Elektronik. Als Anzeigegerät kann ein handelsübliches registrierendes Drehspulgalvanometer mit Nullpunkt in der Mitte der Anzeigeskala verwendet werden.Die Prüfung des Flügelrades in einer Luftstrahlanlage ergab, daß bei stationärer Anströmung des Rades die Proportionalität zwischen der Drehzahl des Flügelrades und dem Produktv·cos als sehr gut zu bezeichnen und bei instationärer Anströmung mit einer Anzeigeträgheit von 3 bis 4 sec zu rechnen ist.Das Gerät wurde als Vertikalwindmesser in der bodennahen Luftschicht entwickelt, läßt sich aber auch für zahlreiche andere Messungen der Strömungskomponenten in Natur und Technik verwenden.

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Summary The author describes an apparatus for long-range records of air current components consisting of a receiver, a regulating device and a recording galvanometer.A rotating vane-wheel serves as receiver. By special selection of size, inclination and number of the vane planes is achieved that its number of rotations is approximately proportional to the product of the current speed and the cosine of the angle between the rotation axis of the wheel and the direction of the current (v·cos). The telemechanics of the turning direction and speed of the vane-wheel takes place free of friction by means of a photo-electric system combined with electronics. A recording null galvanometer, commercial type, may be used as indicating apparatus.An examination of the vane-wheel in a wind tunnel has shown that in stationary conditions of air flux the proportionality between the rotation number of the vane-wheel and the productv·cos is very good and that for unstationary current the inertia of indication amounts to 3 or 4 sec.The apparatus has been developed as a vertical anemometer for the air-layer near the ground, but it can also be used for other measurements of currents in nature and technics.

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Résumé L'auteur décrit un appareil pour l'enregistrement à long terme des composantes du vent. Cet appareil se compose d'une partie sensible, d'un instrument de commande et d'un galvanomètre enregistreur.La pièce sensible est un moulinet dont la vitesse de rotation est proportionelle au produit de la vitesse du courant et du cosinus de l'angle formé par son axe de rotation et la direction du vent (v·cos). Cette proportionalité est réalisée grâce au choix de la grandeur, de l'inclinaison et du nombre des palettes. La transmission à distance du sens et de la vitesse de rotation du moulinet s'obtient sans frottement au moyen d'une cellule photo-électrique et d'un système électronique. L'enregistreur peut alors être un simple galvonomètre commercial à induit tournant ayant son point d'équilibre au centre de l'échelle de mesure.Le contrôle de l'appareil dans un canal aérodynamique a démontré que la proportionnalité entre le nombre de tours du moulinet et le produitv·cos est très bonne dans un courant stationnaire. Si le courant n'est pas stationnaire, il faut s'attendre à un retard de 3 à 4 secondes, retard dû à l'inertie.Cet appareil a été conçu pour mesurer les courants verticaux dans les couches les plus basses de l'atmosphère. Il trouvera cependant d'autres champs d'application soit dans la nature soit dans la technique et cela partout où il s'agit d'étudier les composantes d'un courant.

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Mit 3 Textabbildungen     

Messung von kurzperiodigen Schwankungen der Luftionisation

Zusammenfassung Es wird eine aus Aspirationskondensator, Röhrenelektrometer und Verstärker bestehende Apparatur beschrieben, welche gestattet, kurzzeitige Änderungen der Luftionisation zu messen. Die Registrierung erfolgt mit einem Galvanometer kleiner Einstellzeit (Eigenfrequenz 5 Hz). Die Zeitkonstante des Elektrometers beträgt 2,5 bzw. 25 sec. Durch eine frequenzabhängige Gegenkopplung im Verstärker wird die Nullpunktswanderung klein gehalten. Ferner wird dadurch erreicht, daß die Empfindlichkeit der Anordnung für kurzzeitige Änderungen bedeutend größer ist als für stationäre Zustände (Gesamtionisation). Die Empfindlichkeit ist so groß, daß der Zerfall einzelner Emanationsatome nachgewiesen werden kann. Es werden Beispiele von Registrierungen wiedergegeben, welche durchLenard-Effekt erzeugte Schwankungen bei Regen, ferner vermutlich durch Stoßionisation erzeugte Schwankungen bei Gewittertendenz zeigen.

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Summary The described apparatus for the measurement of short variations of ionisation is composed of an aspiration condensator and a tube electrometer coupled with an amplifier. The records are made with a galvanometer of a relatively quick response (proper vibration frequency 5 cps). The time constant of the tube electrometer is 2,5 and 25 sec resp. By means of a frequency dependent feed-back the shift of the zero can be reduced. In addition to this advantage the sensitivity for rapid variations is increased as compared with the sensitivity for stationary states (total ionisation). The sensitivity is so high, that the decay of single emanation atoms can be recorded. Some examples of record curves are reproduced showing variations due to theLenard effect during rainfall; further curves show variations which are probably due to ionisation by collision during thunderstorm tendency.

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Résumé On décrit un appareil pour la mesure des variations rapides de l'ionisation atmosphérique. Il se compose d'un condensateur à aspiration et d'un électromètre à lampe suivi d'un amplificateur. L'enregistrement se fait au moyen d'un galvanomètre d'une période d'établissement très courte (fréquence propre 5 Hz). La constante de temps de l'éléctromètre est 2,5 resp. 25 sec. Par une contre-réaction appropriée de l'amplificateur il est possible d'éviter les inconvénients dûs à l'instabilité du zéro. Par cette méthode on atteint une sensibilité plus grande pour des variations rapides que pour des états stationnaires (ionisation totale). La sensibilité de l'appareil est telle qu'on est en mesure de saisir la désintégration d'un atome d'émanation. On décrit d'une part des exemples d'enregistrement des variations de l'ionisation atmosphérique par pluie dues à l'effetLenard, d'autre part des variations dont la cause probable est l'ionisation par choc lors d'une tendance à l'orage.

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Mit 5 Textabbildungen.     

Sur les transformations adiabatiques réversibles d'une goutte de solution en suspension dans l'atmosphère

Résumé On considère, dans ce travail, une goutte de solution au repos dans l'air ou entraînée avec l'air mais sans mouvement propre par rapport à celui-ci. Après avoir défini le système à étudier et montré que son évolution au cours d'une transformation adiabatique réversible est déterminée par une variable indépendante, on établit l'équation de cette transformation donnant la variation de la température du système en fonction de la pression atmosphérique.

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Summary A drop of a solution is considered, which is without movement in the air or carried with the air without an own movement. This system is defined and it is shown that its evolution in the course of an adiabatic reversible transformation is determined by an independent variable. An equation of this transformation is drawn up which gives the variation of the temperature of the system as a function of the atmospheric pressure.

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Zusammenfassung Es wird ein Lösungstropfen untersucht, der gegenüber der Luft im Ruhezustand ist oder ohne Eigenbewegung gegenüber der Luft von dieser mitgeführt wird. Das zu betrachtende System wird definiert und es wird gezeigt, daß seine Entwicklung im Laufe einer adiabatischen, reversiblen Umwandlung durch eine unabhängige Variable bestimmt wird; schließlich wird die Gleichung dieser Umwandlung aufgestellt, durch die die Temperaturänderung des Systems als Funktion des Luftdruckes ausgedrückt wird.

     

Zusammenhang zwischen dem räumlichen und zeitlichen Mittel eines Geschwindigkeitsfeldes in einer autobarotropen Strömung

Zusammenfassung An Hand eines partikulären Integrals der divergenzfreien Vorticity-Gleichung werden Zusammenhänge zwischen dem räumlichen und dem zeitlichen Mittel des Geschwindigkeitsfeldes in einer autobarotropen Strömung untersucht. Es werden für eine barotrop geschichtete Atmosphäre Bedingungen hergeleitet, unter denen das räumliche Mittel gleich dem zeitlichen Mittel gesetzt werden kann.

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Summary Relations between the space and time means of the velocity field in an autobarotropic current are studied by means of a particular integral of the divergence-free vorticity equation. Conditions for a barotropic atmosphere are derived under which time mean and space mean can be considered equal.

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Résumé Grâce à une intégration particulière de l'équation de vorticité sans divergence, l'auteur peut étudier les relations entre les moyennes spatiales et temporelles du champ de vitesse d'un courant autobarotrope. Il en déduit les conditions sous lesquelles dans une atmosphère barotrope on peut égaler la moyenne spatiale et la moyenne temporelle.

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Mit 5 Textabbildungen     

Über die Häufigkeitsverteilung meteorologischer Elemente in der freien Atmosphäre bis 30 km über Wien

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß die Häufigkeitsverteilungen der Temperatur, des Luftdrucks und der relativen Feuchte in der freien Atmosphäre bis 30 km über Wien zum Großteil keine Normalverteilungen sind, sondern von Null verschiedene Schiefe- und Exzeßparameter aufweisen. Die Höhenabhängigkeit der statistischen Parameter wird besprochen.

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Summary The author shows that the frequency distributions of temperature, air pressure and relative humidity in the free atmosphere up to 30 km above Vienna mostly are not normal, the parameters of skewness and kurtosis differ from zero. The dependancy on altitude of the statistical parameters is discussed.

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Résumé On démontre dans ce mémoire que les courbes de répartition des fréquences de la temérature, de la pression atmosphérique et de l'humidité relative dans l'atmosphère libre jusqu'à 30 km au-dessus de Vienne (Autriche) ne correspondent nullement à des courbes de Gauss. En effet les paramètres des 3ème et 4ème moments (3ème moment=dissymétrie, 4ème moment=aplatissement) sont différents de zéro. On discute pour terminer la dépendance des paramètres statistiques avec l'altitude.

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Mit 4 Textabbildungen     

Nullschichteffekt und Frontalzonen

Zusammenfassung In früheren Untersuchungen wurde etwa 1 km unterhalb der Tropopause eine Schicht gefunden, in der im Mittel die Vertikalbewegungen in hochreichenden Druckgebilden Null sind (Nullschicht). Diese Nullschicht erweist sich als der Hauptsitz des vom Tief zum Hoch erfolgenden ageostrophischen Massenflusses, der als primär gegenüber den druckausgleichenden Vorgängen in der Grundschicht angesehen werden muß. Setzt man als Arbeitshypothese die Stärke dieses Massenflusses zum Hoch (Nullschichteffekt) proportional zum horizontalen Druckgradienten an, so läßt sich hieraus die Existenz der Nullschicht folgern, ihre etwas unterhalb der Tropopause gelegene Höhe sowie die Drängung der Isohypsen in den Frontalzonen. Der Nullschichteffekt als aktiver Vorgang liefert weiter eine Erklärung für die Aufrechterhaltung der drei atmosphärischen Systeme Hoch/Tief, Frontalzone und planetarische Westdrift. Er stellt die erforderliche Wärmepumpe für diese drei nach dem Prinzip der Kältemaschine wirkenden atmosphärischen Systeme dar; sein Zustandekommen ist noch ungeklärt.Die Methode der Verwendung der mittleren interdiurnen Temperaturänderungen, mit der die Nullschicht gefunden wurde, liefert ein Schema der vertikalen und ageostrophisch-horizontalen Zirkulation in einer Frontalzone. Nach diesem entspricht die Dynamik einer Frontalzone völlig der eines Paares hochreichender Hoch- und Tiefdruckgebiete.

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Summary In several earlier papers a layer 1000 meters below the tropopause was discussed where vertical motion in high reaching pressure formations averages zero (zero layer). The zero layer proves to be the principal region of ageostrophic mass flow from Low to High that is to be considered primary in relation to pressure levelling processes in the ground layer. Assuming, as a working hypothesis, that the strength of that mass flow towards the High (zero layer effect) is proportional to the horizontal pressure gradient, it is possible to conclude hereof the existence of a zero layer, its height slightly below the tropopause, and the concentration of contour lines in the frontal zones. The zero layer effect as an active process also furnishes an explanation for the maintenance of the three atmospherical systems: High/Low, frontal zone, and planetary west drift. It provides the necessary heat pump for these three atmospherical systems acting in accordance with the principle of a refrigerating machine. Its origin is still unknown.The method of utilizing mean interdiurnal changes of temperature, by which the zero layer was found, provides a vertical and ageostrophic-horizontal circulation pattern in a frontal zone. Accordingly, the dynamics of a frontal zone corresponds perfectly to that of a couple of high-reaching high and low pressure areas.

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Résumé Des recherches antérieures ont démontré l'existence d'une couche atmosphérique située à environ 1 km au-dessous de la tropopause dans laquelle les mouvements verticaux sont en moyenne nuls (couche neutre). Cette couche serait le siège principal du flux de masse non géostrophique dirigé de l'aire de basse pression vers celle de haute pression et que l'on doit considérer comme primaire par rapport aux échanges de pression dans la couche de base. Si l'on admet que l'intensité de ce flux de masse est proportionnelle au gradient horizontal de pression, on en peut déduire l'existence de la couche à mouvement vertical nul (couche neutre), son altitude un peu inférieure à celle de la tropopause ainsi que le resserrement des isohypses dans les zones frontales. L'existence de cette couche neutre explique en outre le maintien des trois systèmes fondamentaux de l'atmosphère: centres de basse et de haute pression, zones frontales et courant planétaire d'Ouest. Il constitue la pompe à chaleur de ces systèmes atmosphériques fonctionnant selon le principe de la machine frigorifique; son origine n'est pas encore expliquée.L'usage des varaitions interdiurnes moyennes de température qui a conduit à la découverte de la couche neutre en question fournit un schéma des circulations verticales et horizontales non géostrophiques dans une zone frontale d'après lequel la dynamique d'une telle zone correspond exactement à celle d'un couple d'aires de basse et de haute pression atteignant la haute atmosphère.

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Mit 12 Textabbildungen.     

Some remarks on the thermodynamics of cyclones and anticyclones

Summary A quantitative theory of steady-state cyclones and anticyclones is based on a thermodynamic cycle, in which the surface frictional flow of air towards low pressure is compensated by an outflow aloft. It is shown that such a steady-state flow can only be sustained by a distribution of heat sources and sinks, depending on the surface windfield, the frictional drag, and the height of the return flow. When the two latter quantities are specified the steady-state surface wind- and pressure-pattern can be inferred from the disposition of heat sources and sinks in the atmosphere.Given the vertical profile of temperature and humidity it is possible to estimate the net heat added to or subtracted from different levels in the atmosphere by radiation processes. If, in addition, the balance between precipitation and evaporation is known, the distribution of sources and sinks in the free atmosphere may be determined, and this procedure may be made largely routine with such aids as the radiation chart. Hence it is possible to infer the structure, intensity and size of an equilibrium surface pressure-field from the computed disposition of sources and sinks in the atmosphere. In the future it should be possible to carry through such an analysis as part of routine forecasting procedure. It is shown that the surface pressure contrast in such monsoonal systems as the Siberian Winter High is of the order called for by the thermodynamic theory. The sustaining source and sink intensities needed for cyclones and anticyclones of average size and pressure-contrast are of the order of those occurring in nature.Cyclones and anticyclones are conveniently classified according to the nature of the sustaining sources or sinks. In particular, shallow systems, cold highs and warm lows are associated with low level sinks or sources, while systems of great vertical extent, warm highs and cold lows, are associated with sinks and sources at high level.

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Zusammenfassung Eine quantitative Theorie stationärer Zyklonen und Antizyklonen wird auf einen thermodynamischen Kreisprozeß, basiert, in dem die reibungsbedingte Luftströmung an der Erdoberfläche gegen das Tiefdruckzentrum durch ein Abfließen in der Höhe kompensiert wird. Es wird gezeigt, daß eine solche stationäre Strömung nur durch eine Verteilung von Wärmequellen und Sinkstellen aufrecht erhalten werden kann, die durch das Windfeld am Boden, die Reibungsverzögerung und die Höhe des Rückkehrstromes bedingt ist. Wenn die zwei letztgenannten Größen bestimmt sind, kann aus der Verteilung der Wärmequellen und Sinkstellen in der Atmosphäre auf das Wind- und Druckfeld des stationären Zustandes am Boden geschlossen werden.Aus dem Vertikalprofil von Temperatur und Feuchtigkeit ist es möglich, den durch Strahlungsvorgänge in verschiedenen Höhen erzeugten Wärmeüberschuß oder-verlust abzuschätzen. Wenn außerdem die Bilanz zwischen Niederschlag und Verdunstung bekannt ist, kann auch die Verteilung der Quellen und Sinkstellen in der Atmosphäre bestimmt werden und dieses Verfahren kann auf Grund von Strahlungskarten Eingang in die tägliche Praxis finden. Damit ist es möglich, aus der berechneten Verteilung von Quellen und Sinkstellen Schlüsse auf die Struktur, die Intensität und die Ausdehnung eines im Gleichgewicht befindlichen Druckfeldes zu ziehen. In Zukunft mag sich auch die Möglichkeit ergeben, eine solche Analyse als Teil des täglichen Wetterdienstes durchzuführen.Es wird gezeigt, daß die Druckunterschiede am Boden in solchen Monsunsystemen wie dem sibirischen Winterhoch von der gleichen Größenordnung sind, wie sie sich aus der thermodynamischen Theorie voraussagen lassen. Die Intensität von Quellen und Sinkstellen, die in der freien Atmosphäre auftreten, hat die richtige Größe, um die Aufrechterhaltung von Zyklonen und Antizyklonen mit den Dimensionen und Druckunterschieden zu erklären, wie sie in der Natur beobachtet werden.Zyklonen und Antizyklonen werden praktischerweise auf Grund der Beschaffenheit der Quellen oder Sinkstellen eingeteilt, die sie aufrecht erhalten. Im speziellen sind seichte Systeme, wie Kältehoch und Wärmetief, mit Quellen oder Sinkstellen im tieferen Niveau verknüpft, während Systeme mit großer Vertikalerstreckung, wie Wärmehoch und Kältetief, mit Quellen oder Sinkstellen in größerer Höhe verbunden sind.

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Résumé On développe une théorie quantitative des dépressions et anticyclones stationnaires sur la base d'un cycle thermodynamique fermé dans lequel le courant soumis au frottement et dirigé vers le centre dépressionnaire est compensé par un écoulement divergent en altitude. On montre qu'un tel système stationnaire ne peut se maintenir que par une répartition des sources et des puits de chaleur conditionnée par le champ de vent au sol, le retard dû au frottement et l'altitude du courant de retour. Si les deux dernières grandeurs sont déterminées, on peut connaître le champ de vent et de pression de l'état stationnaire au sol à partir de la répartition des sources chaudes et des puits dans l'atmosphère.Grâce au profil vertical de température et d'humidité, il est possible d'évaluer l'excès ou le défaut de chaleur produits par les processus radiatifs à différents niveaux. Si en outre le bilan entre les précipitations et l'évaporation est connu, on peut aussi déterminer la distribution des sources et des puits dans l'atmosphère et ce procédé pourra entrer dans le travail de routine à l'aide de cartes de rayonnement. Ainsi il est possible, à partir de la distribution calculée des sources et des puits, de tirer des conclusions sur la structure, l'intensité et l'étendue d'un champ de pression en équilibre. On peut envisager dans l'avenir la possibilité d'adjoindre une telle analyse à la prévision journalière du temps.On montre que les différences de pression au sol dans des systèmes de mousson tels que celui de l'anticyclone hivernal sibérien sont de l'ordre de grandeur prévu par la théorie thermodynamique. L'intensité des sources et des puits qui apparaissent dans l'atmosphère libre a la valeur voulue pour entretenir les dépressions et les anticyclones avec les dimensions et les différences de pression que l'on observe dans la nature.On peut classer les dépressions et les anticyclones d'une manière pratique d'après la nature des sources et des puits qui les entretiennent. En particulier, des systèmes de peu d'épaisseur comme des anticyclones froids et des dépressions chaudes sont liés à des sources et des puits situés à basse altitude; par contre des systèmes de grande ampleur verticale comme des anticyclones chauds et des dépressions froides sont liés à des sources ou des puits à haute altitude.

     

Trübungsquotient und atmosphärische Dynamik

Zusammenfassung Aus den Trübungsfaktoren im roten und im kurzwelligen Spektralgebiet wird derTrübungsquotient (TQ) gebildet. Dieser wird von der Dynamik der Atmosphäre beeinflußt, die durch die statische und dynamische Labilität erfaßt wird. Größere Werte desTQ, als dem normalen Verlauf entsprechen, finden sich bei zunehmender Labilisierung. Ein Zusammenhang der Größe des Trübungsquotienten mit der Lage zur Frontalzone oder zum atmosphärischen Ringstrom (jet stream) kann statistisch gesichert werden. Die warme Seite des Starkwindfeldes hat meist grö\ere Trübungsquotienten aufzuweisen. Eine unmittelbare prognostische Anwendung auf die Niederschlagsvorhersage ist bis jetzt höchstens bei SW-Lagen möglich.

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Summary Thequotient of turbidity (TQ) is defined here as quotient of the turbidity factors of the red and the short-wave spectral region respectively. ThisTQ is influenced by the dynamics of the atmosphere which can be expressed by the static and dynamic lability. With increasing lability we find higher values ofTQ than would correspond to the normal behaviour. A correlation between the values of the quotient of turbidity and the position to the frontal zone or to the jet stream can be secured statistically. The warm side of the strong wind field generally shows greater quotients of turbidity. A direct application to precipitation forecasts is, as yet, possible only for situations of SW weather.

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Résumé Dans cet article le quotient de turbidité (TQ) est défini en se basant sur les facteurs de turbidité dans la région spectrale du rouge et d'onde-courte. La valeur de ce quotient (TQ) dépend de la dynamique de l'atmosphère, autrement dit de son instabilité statique et dynamique. Lorsque l'instabilité croît le quotient TQ dépasse les valeurs normales. Au point de vue statistique une correlation entre la grandeur du quotient de turbidité et la position par rapport à la zone frontale ou au jet stream a pu être établie. En général c'est la partie chaude de la zone des vents forts qui présente des valeurs plus fortes du quotient de turbidité. Une application immédiate des résultats de cette étude à la prévision des précipitations ne peut être envisagée actuellement que pour les situations atmosphériques SW.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Time variation of the size-distribution of stored condensation nuclei

Summary Stored aerosols belonging to the Aitken nucleus size range are investigated both experimentally and theoretically. Using the exhaustion method of diffusion, it is found that they tend to be composed of particles of different size ranges. The processes of sedimentation, diffusion and coagulation of aerosols in closed containers are discussed in the light of the results. It is considered that turbulence affects the results obtained.

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Zusammenfassung Gespeicherte Aerosole von der Größenordnung von Aitken-Kernen werden experimentell und theoretisch untersucht. Bei Benützung der Diffusionsmethode durch Evakuierung wird festgestellt, daß die Aerosole die Tendenz zeigen, sich aus Partikeln verschiedener Größenordnung zusammenzusetzen. Die Vorgänge der Sedimentation, Diffusion und Koagulation von Aerosolen in geschlossenen Behältern werden im Lichte der Meßresultate diskutiert; dabei wird auch die Wirkung von Turbulenz berücksichtigt.

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Résumé L'auteur examine, des points de vue expérimental et théorique, des aérosols conservés de l'ordre de grandeur des noyaux de Aitken. En utilisant la méthode de diffusion par evacuation, on constate que les dits aérosols ont la tendance à se composer de particules de différents ordres de grandeur. Sur la base des résultats obtenus, l'auteur discute les phénomènes de la sédimentation, de la diffusion et de la coagulation des aérosols en vase clos. Il tient compte alors des effets de la turbulence.

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With 1 Figure     

Die Alpen im polaren Kaltluftstrom,beobachtet mit Tiros IV

Zusammenfassung Es werden zwei im April 1962 in den Alpen sich auswirkende polare Kaltlufteinbrüche untersucht. Die Polarluft drang von Norden her in den Alpenraum mit einer vertikalen Erstreckung bis zu 2500 m ein, und zwar an der Vorderseite eines Höhentroges. Die Tiros-Beobachtungen, kombiniert mit den synoptischen und aerologischen Meßdaten, erlaubten eine Verallgemeinerung einer früher abgeleiteten Höhentrogregel für Kaltfronten [4]. Es ergab sich, daß beim Unterlaufen der Höhentrog-Vorderseite die Kaltfront sowohl an der Alpennordseite als auch an der Alpensüdseite Schlechtwetter verursacht. Geschlossene Wolkensysteme an Kaltfronten entstehen ganz allgemein eher an der Trogvorderseite als an der Trogrückseite, wo absteigende Luftbewegungen die Wolkendecke durchlöchern.

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Summary Two cases of invasions of cold air into the Alpine region which have occurred in April 1962 are investigated. The polar air intruded from the north with a vertical extension up to 2500 m on the frontside of an upper trough. The Tiros observations combined with the synoptic and aerological data permitted to generalize a formerly derived formula valid for upper troughs for cold fronts [4]. It could be shown that the cold front caused bad weather as well north of the Alps as south of them when it passed below the frontside of the upper trough. Closed systems of clouds at cold fronts orginate more probably at the front of troughs than at their backside, where downstreams perforate the cloud cover.

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Résumé On examine ici le comportement de deux invasions d'air froid d'origine polaire qui se sont manifestées dans les Alpes en avril 1962. L'air polaire a pénétré dans la région des Alpes en venant du nord. Il avait une épaisseur de 2500 m et se déplaçait à l'avant d'un couloir dépressionnaire en altitude. Les observations du satellite météorologique Tiros combinées aux valeurs synoptiques et aérologiques permettent de généraliser une règle établie précédemment, règle qui concerne les fronts froids liés à des couloirs dépressionnaires en altitude [4]. Il en résulte que le front froid, en franchissant la partie antérieure d'un couloir, provoque un temps maussade aussi bien au nord qu'au sud des Alpes. Des systèmes nuageux compactes se forment en général de préférence à l'avant des couloirs dépressionnaires en altitude, car, à l'arrière de ceux-ci, les mouvements de subsideance qui y règnent provoquent des trouées dans la nappe nuageuse.

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Mit 6 Textabbildungen