Dynamic features in the western Baltic Sea investigated using NOAA-AVHRR data

Summary The western part of the Baltic Sea is a shallow transition area which is characterized by the water exchange between the Baltic and the North Sea. The dynamic processes in this area are forced by sea-level differences between the North Sea and Baltic Sea as well as by local wind and freshwater input. The response patterns are modified by Earth's rotation, bathymetric structures and the alignment of the coast. Series of satellite images permit synoptical views of these pattern and their temporal and spatial development.Sea surface temperature maps derived from infrared data supplied by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite-borne Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) are used to show various features like upwelling filaments and eddies.The River Oder discharges into the Pomeranian Bight is the main source of freshwater input into the western Baltic. The variability of this inflow and of the affected coastal seas is being presented in relation to the prevailing meteorological conditions.

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Dynamische Besonderheiten in der westlichen Ostsee untersucht anhand von NOAA-AVHRR-Daten

Zusammenfassung Die westliche Ostsee ist ein flaches Übergangsgebiet, das durch den Wasseraustausch zwischen Nord- und Ostsee charakterisiert ist. Die dynamischen Prozesse werden in diesem Gebiet durch Wasserstandsdifferenzen zwischen Nord- und Ostsee, durch den lokalen Wind und die Süßwasserzufuhr getrieben. Die Reaktionsmuster werden modifiziert durch die Erdrotation, die Bathymetrie und den Küstenverlauf.Serien von Satellitendaten gestatten die synoptische Betrachtung dieser Muster und ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung.Karten der Wasseroberflächentemperatur (SST), abgeleitet aus Infrarotdaten des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), werden genutzt, um verschiedene Strukturen wie Auftrieb, Filamente und Wirbel zu präsentieren. Das Radiometer wird durch die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) auf Wettersatelliten betrieben.Der Flußeintrag der Oder in die Pommersche Bucht ist die bedeutendste Süßwasserzufuhr in die westliche Ostsee. Die Veränderlichkeit des Einstroms und die beeinflußten Gebiete sind in Abhängigkeit von den meteorologischen Bedingungen dargestellt.

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Recherche du caractéristiques dynamiques en mer Baltique ouest á l'aide de données NOAA-AVHRR

Résumé La partie ouest de la mer Baltique est une zone de transition de profondeur réduite, caractérisée par un échange des eaux entre la mer du Nord et la mer Baltique.Dans cette zone, les processus dynamiques proviennent des différences de niveau de la mer du Nord et de la mer Baltique, des vents locaux et de l'apport en eau douce. Les modèles créés sont modifiés à partir de la rotation terrestre, de la bathymétrie et de la morphologie côtière.Les données satellite permettent d'établir une étude synoptique de ces processus dans l'ensemble de la zone ainsi que leur développement spatio-temporel au moyen de séries.Des cartes de température superficielle (SST) obtenues à partir des données radiométriques infrarouges AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) sont utilisées pour présenter des exemples SST caractéristiques de résultats de processus dynamiques de l'ouest de la mer Baltique. Les données radiométriques proviennent du National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) à partir de satellites météorologiques.La dépendance des développements spatio-temporels de modèles en fonction des conditions météorologiques est discutée à partir de scènes et de séries particulières.Des exemples d'upwelling devant les côtes allemandes, suédoises et polonaises ainsi que des fronts, des filaments et des tourbillons sont présentés.La plus grande partie de l'apport en eau douce à l'ouest de la mer Baltique provient du fleuve Oder, en baie de Poméranie. L'influence des facteurs météorologiques sur la variation de ce déversement et sur les zones influencées est présentée.

     

Der Einfluß der Wetterlage auf die Salzgehaltsschichtung im Übergangsgebiet zwischen Nord- und Ostsee

Zusammenfassung An Hand der Beobachtungen auf Feuerschiffen wird gezeigt, wie die Wetterlage die Salzgehaltsschichtung im Kattegat-Beltsee-Raum beeinflußt und wie sich dabei die Lage der verschiedenen Wasserkörper und Sprungschichten in den oberen 25–30 m gestaltet. Eine schwachwindige Hochdruckwetterlage läßt die inneren Gradientströme zur vorherrschenden Bewegungskomponente werden und eine Sprungschicht entstehen, die Nordsee- und Ostseewasser scheidet und sich von der Oberfläche, im nördlichen Kattegat durch die Beltsee bis weit jenseits der Darßer Schwelle zum Boden erstreckt. Diese Schichtung wird mit zunehmenden Windgeschwindigkeiten durch Gefällströme gestört, die durch Niveaudifferenzen zwischen Kattegat und südlicher Ostsee verursacht werden, wobei infolge Aufspaltung der Sprungschicht als dritte Wasserart das Kattegat-Wasser stärker in Erscheinung tritt. Die Lage der Sprungschichten zwischen Oberfläche und Boden ändert sich je nach Richtung, Stärke und Dauer des Windes in charakteristischer Weise. Bei extremen Einstromlagen geht die vertikale Schichtung fast ganz verloren, und der Salzgehalt ändert sich im wesentlichen nur in horizontaler Richtung. Ostwetterlagen führen infolge einer Verstärkung des Ausstromes zu einem Vorrücken des Ostseewassers, das die salzreiche Unterschicht in den Belten allmählich abträgt. Der Einfluß des Witterungsverlaufs auf diese Vorgänge wird am Beispiel des Jahres 1937 dargelegt, in dem sich ein ungewöhnlich starker Zustrom von Nordseewasser in die Beltsee ereignete.

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The influences of the weather situation on the salinity layering in the transition area between the North Sea and the Baltic

Summary By means of observations made on board light vessels the author shows how the salinity layering in the area of the Kattegat and the Belt Sea is affected by the weather situation and how the various water bodies and layers of discontinuity in the upper 25–30 m are shifting. High air pressure over Central Europe with its light winds enables the internal gradient currents to become the predominant component of motion and the discontinuity layer to separate the water of the North Sea from that of the Baltic. In extreme cases, this layer may be traced from the surface of the northern Kattegat to the bottom of the Baltic far beyond the Darßer Schwelle. This stratification is disturbed with increasing wind velocity. Owing to differences in sea level between the Kattegat and the southern Baltic and to the appertaining gradient currents, the layer of discontinuity is disarranged and a third type of water, the Kattegat water, becomes more conspicuous. The discontinuity layers between surface and bottom are characteristically shifting according to the wind's direction, force and, duration. If weather conditions are extremely favouring the inflow from the North Sea the vertical stratification almost completely vanishes and differences in salinity are observed only in horizontal direction. On the other hand, with East wind situations with an intensified outflow from the Baltic, the sublayer rich in salinity which is characteristic for the Belts is gradually diluted. These influences are exemplified by the situation in 1937, when a most intensive inflow of North Sea water into the Belt Sea occurred.

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L'influence de la situation du temps sur la stratification en salinité dans la région transitoire entre la mer du Nord et la mer Baltique

Résumé À l'aide des observations faites à bord des bteaux feu l'auteur expose quelle est l'influence effectuée par le temps sur la stratification en salinité dans la région du Kattegat et du Grand et du Petit Belt et de quelle manière les diverses masses d'eau et les couches à saute de salinité à moins de 25 à 30 mètres de profondeur sont déplacées. Au cas d'une aire de haute pression accompagnée de faibles vents dominant sur l'Europe centrale les courants internes de gradient deviennent la composante prédominante du mouvement de l'eau. Dans des conditions extrêmes une couche à discontinuité de salinité séparant l'eau de la mer du Nord de celle de la mer Baltique peut être poursuivie entre la surface du Kattegat du nord et le fond de la mer Baltique loin au delà du Seuil du Darß (Darßer Schwelle). Quand la vitesse du vent recroît, cette stratification est dérangée. Par suite des différences de niveau entre le Kattegat et la mer Baltique du sud et des courants de gradient qui sont y associés la couche à saute est dérangée et un troisième type d'eau, «l'eau du Kattegat», se manifeste d'une manière plus prononcée. La positon des couches à saute de salinité entre la surface et le fond est changée d'une façon caractéristique selon la direction, la force, et la durée du vent. À la présence d'une affluence extrêmement intensive de la mer du Nord la stratification verticale se perd prèsque entièrement et c'est seulement dans la direction horizontale que des changements essentiels de salinité ont lieu. D'autre part, pendant une période de vent d'est accompagnée d'un écoulement augmenté venant de la mer Baltique l'eau assez salée caractérisant les couches inférieures du Grand et du Petit Belt est plus ou moins diluée. Ces influences sont démontrées par l'exemple de l'année 1937 qui était signalée par une affluence extraordinaire portant de la mer du Nord vers le Grand et le Petit Belt.

     

Die Sandwanderung im unteren Tidegebiet der Elbe

Zusammenfassung Die Beschaffenheit des wandernden Materials wird nach sedimentpetrographischen Methoden untersucht und ein Plan der regionalen Verteilung der Korngrößen im Untersuchungsgebiet entworfen. Die Ursprungsgebiete, aus denen der Sand in die untere Elbe gelangt, werden aufgezeigt, und die Wanderung des Nordseesandes stromauf wird verfolgt. Einigen allgemeinen Bemerkungen über die Berechnung des Sandtransportes folgen Angaben über die Mengen, die durch verschiedene Querprofile des Untersuchungsgebietes auf Grund von Messungen festgestellt worden sind. Der Darstellung der direkten Sandwanderungsmessung und ihrer Ergebnisse folgt die Beschreibung einer indirekten Methode und die Angabe der hiermit erzielten Ergebnisse der Massenberechnung in den letzten 20 Jahren. Die Schwankungen in der Sedimentation und Erosion werden zu den Windverhältnissen am Feuerschiff Elbe 1 in Verbindung gesetzt, wobei eine befriedigende Übereinstimmung gefunden wird, was darauf hindeutet, daß die Nordsee mit ihren meteorologischen und hydrographischen Verhältnissen in der Hauptsache für die Sandwanderung im Untersuchungsgebiet bestimmend ist. Das Sandtransportgleichgewicht in einem Tidefluß wird behandelt, und die Bedingungen hierfür werden aufgezeigt.

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On the transport of sand in the outer estuary of the Elbe

Summary The nature of the migrating material is investigated with the aid of the methods of sedimentary petrography and a plan of the regional distribution of the sizes of grains in the investigated area is given. The regions of origin from which the sand is carried into the lower Elbe are pointed out and the transport of the sand from the North Sea is traced up-stream. Some general remarks on the calculation of the sand transport are followed by some information about the quantities which have been ascertained with the aid of several cross-profiles in the area under investigation. After the explanation of the direct measurement of sand migration an indirect method is described and the results gained by it in mass calculation during the last 20 years are given. The fluctuations in sedimentation and erosion are related to the wind distribution near Elbe I light-vessel and a rather good correspondence is found, pointing out the sand transport in the Elbe estuary to be mainly governed by the meteorological and hydrographical conditions in the North Sea. The balance of the sand transport of a tidal river is treated and its conditions are laid open.

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Sur le cheminement du sable dans l'estuaire inférieur de l'Elbe

Résumé Dans cet article on étudie selon des méthodes de la pétrographie sedimentaire la nature des matériaux mouvants et on dresse un plan de la distribution des diamètres des grains dans la zone d'exploration. On révèle les zones d'origine des sables de l'Elbe inférieur et poursuit la progression vers l'amont du sable de la mer du Nord. Après quelques notes générales sur le calcul du transport de sable on précise les quantités mesurées à l'aide de diverses coupes transversales dans la zone d'exploration. Puis, on décrit la mesure directe des sables cheminants et ses résultats ainsi qu'une méthode indirecte du calcul des masses de sable et on en donne les résultats obtenus pendant les vingt dernières années. Une confrontation des fluctuations de la sédimentation et de l'érosion avec la distribution des vents auprès du bateau-feu Elbe I conduit à un accord satisfaisant entre ces facteurs, d'où suit que ce sont, avant tout, les conditions météorologiques et hydrographiques de la mer du Nord qui exercent une influence décisive sur le cheminement du sable dans l'estuaire de l'Elbe. Enfin, le bilan du transport de sable dans un estuaire est discuté et ses conditions sont révélées.

     

Bodenkartierung des Seegebietes Hoofden (südliche Nordsee) mit Hilfe von Grundproben und Echogrammen

Zusammenfassung Auf zwei Fahrten des Forschungsschiffes Gauss im Juni 1951 und im März 1952 wurde eine Untersuchung des Meeresbodens der Hoofden mit Hilfe des van Veenschen. Bodengreifers sowie des Unterwegslotes vorgenommen. Die Ergebnisse (mittlerer Probenabstand 10 km) wurden in einer Karte der Bodenbedeckung verarbeitet. Bei solchem Abstand ist jedoch die Grenzziehung zwischen Sedimentunterschieden möglicherweise ungenau; ferner können Feinheiten verborgen bleiben.Deshalb wurde während der genannten Fahrten eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, aus Echogrammen auf die Bodenbedeckung zu schließen. Diese Methode wird erläutert und mit Beispielen belegt; dabei werden in formaler Analogie zur elektrischen Vierpoltheorie der Reflexionsfaktor und der Durchlässigkeitsfaktor des Meeresbodens für Schallwellen definiert. Die aus dem Echogramm abgeleiteten Sedimentangaben werden in eine Karte der Bodenbedeckung, die von der vorerwähnten getrennt gezeichnet wurde, eingetragen. Beide Karten werden miteinander verglichen und es wird festgestellt, daß eine qualitative Übereinstimmung in den Angaben besteht, wobei das fortlaufende Echogramm eine Lücke bei der Bestimmung der Grenze zwischen zwei Bodenbedeckungsarten schließt.

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Plotting of a chart of the bottom covering in the Southern Bight of the North Sea (Hoofden) based on bottom samples and echograms

Summary On two cruises untertaken in the Hoofden or Southern Bight of the North Sea with the research ship Gauss in June 1951 and March 1952, investigations into the nature of the sea bottom were made with the aid of the van Veen and the underway bottom samplers. The samples which were collected at an average interval of approximately 10 km (5 or 6 nautical miles) were worked up for plotting a chart of the sea bottom. Samples taken at such great intervals do, however, not always afford sufficient accuracy in fixing the boundaries between different kinds of sediments; moreover, minute features may remain unrevealed.Therefore, with a view to improving the accuracy of chart plotting a method was developed on the two cruises enabling the nature of the uppermost layer of the sea bottom to be deduced from echograms. This method is described and exemplified, the factors of reflection and permeability of the sea bottom to acoustic oscillations being defined by formal analogy with the theory of the four terminal electrical network. The data derived from the echograms were plotted on a separate chart showing the bottom covering and being drawn independently from the aforementioned bottom sample chart (cf. fig. 7 and 8, plate 6). A comparison shows that there exists a qualitative agreement between the data inserted on the two charts and that the continuous echogram fills a gap inasmuch as it enables the boundaries between the various types of bottom material to be fixed more exactly.

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Établissement d'une carte des sédiments sous-marins de la partie méridionale de la mer du Nord (Hoofden) d'après des échantillons du fond de la mer et des enregistrements ultra-sonores

Résumé Au cours de deux croisières du navire explorateur Gauss dans la région méridionale de la mer du Nord en juin 1951 et en mars 1952 on a examiné le fond de la mer à l'aide de l'échantillonneur van Veen ainsi qu'avec un échantillonneur permettant do recueillir des échantillons sans stopper le navire. Les prélèvements des échantillons furent espacés d'environ 10 kilomètres en moyenne et élaborés pour l'établissement d'une carte de la couche supérieure du fond de la mer. Or, les échantillons prélevés à de tels intervalles ne permettent pas toujours de préciser assez exactement les limites des régions des sédiments divers, ni de révéler des détails minimes.Pour augmenter la précision des cartes on a développé une méthode qui permet de dériver la nature du fond de la mer des enregistrements ultra-sonores. Cette méthode est exposée et illustrée par des examples; les facteurs de réflexion et de perméabilité du fond de la mer aux oscillations acoustiques y sont définis en analogie formale avec la théorie du réseau récurrent. Les données des sédiments dérivées des enregistrements ultra-sonores sont introduites sur une deuxième carte de la couche supérieure du fond de la mer qui fut tracée indépendamment de la carte mentionnée ci-dessus qui se base sur des échantillons du fond de la mer. La comparaison montre que les données sur les deux cartes s'accordent qualitativement et que l'enregistrement ultra-sonore continu a comblé une lacune existant jusqu'ici par rapport à la précision des limites entre les types divers de la matière du fond de la mer.

     

Modellrechnungen zu winderzeugten Bewegungen in einem Meer mit Sprungschicht

Zusammenfassung Nach Erörterung der benutzten vertikal integrierten Bewegungsgleichungen für ein Meer mit Sprungschicht sowie der Ansätze für Schubspannung und Reibung werden die Beziehungen zwischen Spiegel- und Sprungflächenlage und die Wirkung des Windschubs auf einen geschichteten Kanal diskutiert. Es folgt die Beschreibung der Windschubwirkung auf tropische Modellmeere mit Sprungschicht. Insbesondere wird das Ergebnis einer den Verhältnissen im Arabischen Meer bei beginnendem Sommermonsun nahekommenden Modellrechnung beschrieben, in der sich die Sprungschicht vor der afrikanisch-arabischen Küste um mehrere Dekameter hebt (upwelling), vor der indischen Küste ebenso stark absenkt. Parallel diesen Küsten treten zwischen dem 8. und 16. Tag Wellenkämme und-täler in der Sprungschicht und in der Oberfläche in genau gleicher Art auf, wie sie A. Defant [1950/1951] aus Beobachtungen vor der kalifornischen Küste im Zusammenhang mit auf- und ablandigem Windschub abgeleitet hat. Wir zeigen noch, daß diese Wellen nichts mit fortschreitenden zu tun haben können und leiten die dafür gebräuchliche Formel für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit aus den vertikal integrierten Bewegungsgleichungen ab.Abschließend wird das Modell einer idealisierten Nordsee mit sommerlicher Sprungschicht beschrieben, in dem das Massen- und Geschwindigkeitsfeld durch ein vorüberziehendes Tiefdruckgebiet Änderungen erfährt. Dem Luftdruckminimum folgt eine Mulde mit zyklonaler Wasserzirkulation in der Oberschicht nach, welche noch geraume Zeit nach Abzug des Tiefs anhält. Die Sprungschicht hebt sich südlich der Bahn des Tiefs um einige Meter und entfaltet eine kräftige, südwärts fortschreitende Wellenbewegung an der östlichen Begrenzung. Auch in der Unterschicht herrscht eine zyklonale Wasserzirkulation vor; das untere Wirbelzentrum bleibt aber hinter dem der Oberschicht zurück und holt es erst nach Abzug der Zyklone ein. Beide Wirbelzentren liegen dann unter einer sich abschwächenden Mulde in der Wasseroberfläche.Unsere Modelle zeigen, daß es mit den heutigen Hilfsmitteln im Prinzip möglich ist, nicht nur die Einflüsse aktueller meteorologischer Faktoren auf die Wasseroberfläche, sondern auch ihre Wirkung auf die Massenverteilung innerhalb des Meeres zu ermitteln. Zur modellmäßigen Darstellung der allgemeinen Zirkulation des Meeres sind allerdings die hier nicht berücksichtigten Vermischungsvorgänge in Rechnung zu stellen.

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Numerical models on wind produced motions in a sea with a pycnocline

Summary After a treatment of the system of vertically integrated equations of motion concerning a sea with a pycnocline we discuss the stress and friction terms used here and the general relations connecting the variation of the surface with that of the pycnocline as well as the effect of wind stress in a double-layered canal. After that we regard the effects of wind stress and pressure of air on tropical model oceans with a pycnocline. Especially the result of a numerical computation of the behaviour of an idealized Arabian Sea in the beginning of the summer monsoon is described: The pycnocline is lifting by several decameters in front of the African and Arabian shores (upwelling) and is descending by the same number of decameters in front of the Indian coast. Between the eighth and sixteenth day there are contrary wave crests and troughs in the surface and in the pycnocline parallel to the African and Indian shores of exactly the same kind as those already derived from observations in front of the Californian coast by A. Defant [1950/1951] in connection with on-shore an off-shore winds.Concluding, we describe the model of an idealized North Sea with a summer thermocline where the fields of mass and velocity are affected by a passing low. Its centre is followed by a trough in the surface and a cyclonic circulation in the upper layer continuing even a long time after the low had passed. In the south of its path the thermocline ascents some meters and at the eastern shore it develops a vigorous wave motion propagating southward. A cyclonic circulation prevails also in the layer beneath the thermocline; its centre lags behind the curl centre of the upper layer but at last joins it after the low left the model sea. Both curl centres then come to lie underneath the gradually diminishing trough in the sea surface.As shown by our models, the modern aids make it possible, not only to compute the effects of the actual meteorological events on the sea surface but also their effects on the mass distribution within the sea. If, however, a model of the general circulation in the oceans is to be given, there should, at any rate, be taken into account the mixing processes of water masses neglected here.

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Modèles numériques pour le calcul des mouvements dûs au vent dans une mer ayant une couche de densité à discontinuité

Résumé Pour une mer ayant une couche de densité à discontinuité on discute le système des équations de mouvements, intégrées verticalement et on expose les termes du frottement tangentiel dû au vent et ceux de la friction interne employés dans ce travail. Puis on traite les relations générales qui existent entre les variations de la surface et celles de la couche de discontinuité et on décrit les effets du frottement tangentiel dû au vent dans un canal à deux couches. Aprés cela on étudie l'effet du frottement tangentiel dû au vent et la pression atmosphérique exercée sur des modèles de mers tropiques ayant des couches de discontinuité. On décrit surtout le résultat du calcul numérique du comportement d'une mer idéalisée arabique au commencement de la mousson estivale. Suivant ce calcul, la couche de discontinuité s'élève par plusieurs décamètres (upwelling) devant la côte afro-arabique et elle s'abaisse en même degré devant la côte indienne. Entre le 8^ième et le 16^ième jour il se présente, parallèlement à ces côtes, des crêtes et des creux de vagues opposées dans la couche de discontinuité et dans celle de la surface. Ces vagues sont de la même espèce que celles que A. Defant [1950/1951] a déjà dérivées des observations faites devant la côte de la Californie en présence du frottement tangentiel dû aux vents de terre et de mer. On montrera que ces vagues ne peuvent avoir aucun rapport aux vagues progressives et nous dérivons des équations verticalement intégrées de mouvement la formule en usage pour la vitesse de propagation.Ênfin, on décrit le modèle de la mer idéalisée du Nord, dans laquelle on suppose une couche estivale de discontinuité. Dans ce modèle le champ de masse et le champ de vitesse subissent de changements par le passage d'une aire de basse pression, dont le minimum atmosphérique est suivi d'une dépression qui de sa part, dans la couche supérieure de l'eau, est accompagnée d'une circulation cyclonique, qui se maintient même quelque temps après le passage de l'aire de basse pression. Au sud de sa trajectoire la couche de discontinuité s'élève par plusieurs mètres; à sa limite orientale elle développe de fortes vagues qui se propagagent vers le sud. Dans la couche qui se trouve au-dessous de la couche de discontinuité, une circulation cyclonique est également prédominante; son centre est en retard sur celui de la couche supérieure qu'il ne rattrapera qu'après le passage du cyclone. Les deux centres cycloniques se trouvent alors au-dessous de la dépression en voie de s'exténuer à la surface de l'eau.Les modèles montrent que les ressources modernes permettent, en principe, de calculer non seulement les effets des facteurs météorologiques actuels à la surface de l'eau, mais aussi leurs effets sur la distribution des masses dans l'océan. Si l'on veut, cependant, représenter la circulation générale en mer au moyen d'un modèle, il est nécessaire de tenir compte des processus de mélange non considérés dans cette étude.

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Hierzu Tafel 7 mit Abb. 7a-e, Tafel 8 mit Abb. 11a-d, Tafel 9 mit Abb. 12a-e

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Herrn Professor A. Defant zum 81. Geburtstag gewidmet.     

Funkpeilungen des ersten künstlichen Erdsatelliten Sputnik

Zusammenfassung Die am 16. und 17. Oktober 1957 auf der Frequenz 20,005 MHz durchgeführten Funkpeilungen nach dem ersten künstlichen Erdsatelliten Sputnik werden mitgeteilt. Dabei ist insbesondere bei den mit dem Doppelkanal-Sichtfunkpeiler erhaltenen photographisch registrierten Ergebnissen charakteristisch, daß reine Strichpeilungen erhalten wurden. Bei den verschiedenen Beobachtungsserien wurden sowohl Linksauswanderungen als auch Rechtsaus-wanderungen der Peilungen über Winkelbereiche zwischen etwa 4° und 171° beobachtet. Diesen Peilungen nach einem außerhalb der Ionosphäre befindlichen Kurzwellensender wurden Peilungen nach zwei auf annähernd gleicher Frequenz wie der Satellit sendenden Funkstationen in sehr großer Entfernung, die beide die für kohärente Wellen charakteristische elliptische Aufspaltung zeigen, gegenübergestellt.

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Radio bearings taken from the first artificial satellite of the earth, Sputnik

Summary Information is given about the radio bearings taken from the first satellite Sputnik on 16th and 17th October 1957 on a frequency of 20,005 Mc. A special feature is that the results obtained by application of the twinchannel visual direction finder are pure line indications. The different series of observations show a variation of the bearings in a clockwise direction as well as in an anticlockwise direction, covering angles between circ. 4° and 171°. These bearings for a shortwave transmitter beyond the ionosphere were compared with bearings for two very distant stations on nearly identical frequencies which both show the elliptical split being characteristic of coherent waves.

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Relèvements pris pour le premier satellite artificiel de la terre, Sputnik

Résumé Le rapport présent a pour objet les relèvements pour le premier satellite de la terre Sputnik pris sur la fréquence de 20,005 Mc/s le 16 et le 17 octobre 1957. Les résultats obtenus à l'aide du radiogoniomètre visuel à deux canaux et au moyen des enregistrements photographiques se caractérisent par le fait que les relèvements apparaissent toujours en forme de trace. Au cours des différentes séries d'observations les relèvements étaient soumis à des variations vers la droite et vers la gauche couvrant des angles de 4° à 171° environ. Ces relèvements pour un émetteur à ondes courtes qui se trouve en dehors de la ionosphère ont été comparés à ceux de deux stations-radio à très grande distance qui travaillent à peu près sur la même fréquence que le satellite lui-même. Les relèvements pour ces deux stations se présentent en forme d'ellipse, trait caractéristique de la réception d'ondes cohérentes.

     

Der Brechungsindexgradient für elektromagnetische Wellen (Cm-bis M-Band) in der maritimen Grenzschicht der Atmosphäre

Zusammenfassung Für ein in der Abhandlung von K. Brocks [1955] abgeleitetes Verfahren der Berechnung von Brechungsindex-Profilen unmittelbar über dem Meer werden weitere Hilfsmittel angegeben, insbesondere eine graphische Psychrometertafel (Tafel 8), aus der der Dampfdruck der Luft [in mb] als Funktion der Temperatur des feuchten und trockenen Thermometers entnommen werden kann, und ein Diagramm des Wasserdampfdrucks und des Sättigungsdampfdruckes der Luft sowie der relativen Luftfeuchtigkeit als Funktion der Lufttemperatur (Tafel 9).Es wird ferner ein Kurzverfahren mitgeteilt, das eine schnelle Berechnung des Brechungsindexprofils über dem Meer ermöglicht aus Messungen der Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Wassertemperatur. Hierfür wird ein Diagramm gegeben (Tafel 10), das den BrechungswertN=(n–1) 10^–6 als Funktion der Temperatur des trockenen und des feuchten Thermometers bzw. der Wassertemperatur enthält.

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On the gradient of the refractive index of electro-magnetic waves (centimetre-to metre-waves) in the maritime boundary layer of the atmosphere. 2^nd article

Summary The present paper adds further aids to the method developed by K. Brocks [1955] for the computation of the curves of the refractive index occurring immediately above the sea surface. These aids, before all, consist in a graphical psychrometer plate (plate 8) and a diagramme (plate 9). Plate 8 permits to derive from it the vapour pressure of the air [in mb] as a function of temperature to be read from dry bulb and a wet bulb thermometres. Plate 9 represents the water vapour pressure and the saturation pressure of the air as well as relative humidity of the air as a function of air temperature.Besides, an abbreviated method is discussed permitting a time-saving computation of the curves of the refractive index above sea surface from measurements of air temperature, atmospheric moisture, wind velocity, and water temperature. This computation is carried out with the aid of a diagram (plate 10), giving the refractive valueN=(n–1) 10^–6 as a function of the temperature, measured with a dry bulb and a wet bulb thermometre, or as a function of the water temperature, respectively.

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Sur le gradient de l'indice de réfraction des ondes électromagnétiques (de 0,1 m à 1m), présentes dans la couche limite maritime de l'atmosphère. 2^e article

Résumé Le travail actuel ajoute à la méthode développée par K. Brocks [1955] d'autres moyens pour le calcul des courbures du gradient de l'indice de réfraction se présentant immédiatement au-dessus de la surface de la mer. Ces moyens se composent surtout d'une représentation graphique des valeurs psychométriques (planche 8) et d'un diagramme (planche 9). La planche 8 permet d'en tirer la pression de vapeur de l'air [en mb] en fonction de températures indiquées sur de thermomètres mouillés ou sur de thermomètres secs. La planche 9 montre la pression de vapeur d'eau et la tension de vapeur saturante de l'air ainsi que l'humidité relative de l'air en fonction de la température de l'air.De plus, une méthode abbréviée est présentée qui permet de calculer, sans perdre beaucoup de temps, au moyen des mesures de la température de l'air et de l'eau, de l'humidité de l'air et de la vitesse du vent, la courbure de l'indice de réfraction au-dessus de la mer. Ce calcul se fait à l'aide d'un diagramme (planche 10) qui donne la valeur de réfractionN=(n}-1) 10^–6 en fonction de la température du thermomètre sec et du thermomètre mouillé ou la représente respectivement en fonction de la température de l'eau.

     

Results of a 36-hour storm surge prediction of the North Sea for 3 January 1976 on the basis of numerical models

Summary To explore the feasibility of forescasting North Sea storm surges by integrating numerically a combined atmospheric-oceanographic physical model, the severe storm and the resulting water levels occurring on 3 January 1976 were simulated as a first step into this direction. For this purpose, the atmospheric model was run with a resolution of 8 levels in the vertical and a horizontal grid spacing of 1.4° in latitude and 2.8° in longitude on the hemisphere. The initial conditions are based upon observations of 2 January 1976, 12 GMT, i.e. about 24 hours before the storm reached its greatest intensity in the southern parts of the North Sea.The surface wind predicted by the atmospheric model was converted into stress values through a bulk formula which then entered the vertically integrated North Sea model, to yield the desired water elevations in a 22 km-grid. Moreover, also the observed wind, stemming from a careful re-analysis of the storm situation, was handled in the same way. The numerically obtained results were compared with gauge measurements at a number of coastal stations.

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Ergebnisse einer 36stündigen Vorhersage der Nordsee-Sturmflut am 3. Januar 1976 aufgrund von numerischen Modellen

Zusammenfassung Zur Untersuchung der Möglichkeiten, Sturmfluten mit physikalischen Modellen der Atmosphäre und der Nordsee vorherzusagen, wurde als erster Schritt in dieser Richtung die schwere Sturmflut an der deutschen Nordseeküste vom 3. Januar 1976 nachgerechnet. Hierzu wurde das im Sonderforschungsbereich 94 entwickelte Atmosphärenmodell auf der Grundlage der hydro- und thermodynamischen Gleichungen mit einer Auflösung von 8 Flächen in der Vertikalen sowie 1,4° in der geographischen Breite und 2,8° in der geographischen Länge auf der gesamten Nordhalbkugel über 36 Stunden numerisch integriert. Als Eingangsdaten dienten die Beobachtungen vom 2. Januar 1976, 12 Uhr. dieser Termin liegt ca. 24 Stunden vor Eintritt des stärksten Sturmes im Bereich der Deutschen Bucht.Die auf diese Weise prognostizierte Windverteilung wurde über der Nordsee in Schubspannungswerte überführt, woraus das Nordseemodell mit den hydrodynamischen Gleichungen die Wasserstandswerte in einem 22-km-Netz berechnete. In entsprechender Weise wurde mit einem aus Beobachtungen während dieses Zeitraums gewonnenen Windfeld verfahren; diesem lag eine besonders sorgfältige, nachträglich angefertigte Analyse des Seewetteramts Hamburg zugrunde. Die so errechneten Wasserstände sind dann mit Pegelmessungen verglichen worden.

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Résultats d'une prédiction d'onde de tempête de 36 heures de la mer du Nord pour le 3 janvier 1976 sur la base de modèles numériques

Résumé Afin d'étudier la possibilité de prévior les ondes de tempête en mer du Nord en intégrant numériquement un modèle physique combiné atmosphère-océan, la forte tempête du 3 janvier 1976 et des niveaux d'eau qui en ont résulté ont été simulés comme premier pas dans cette voie. Dans ce but, on a fait fonctionner le modèle atmosphérique avec une résolution de 8 niveaux dans le plan vertical et un réseau horizontal aux pas de 1,4° en latitude et de 2,8° en longitude sur l'hémisphère. Les conditions initiales sont basées sur les observations du 2 janvier 1976 à 12h GMT, c'est-à-dire environ 24 heures avant que la tempête n'atteignît sa plus forte intensité dans les parties méridionales de la mer du Nord.Le vent en surface prédit par le modèle atmosphérique était converti par l'intermédiaire d'une formule globale en valeurs de tensions qui étaient alors introduites dans le modèle de la mer du Nord intégré verticalement, pour obtenir les hauteurs d'eau désirées, dans un réseau de 22 km de côté. En outre, le vent observé, issu d'une nouvelle analyse soignée de la situation de tempête, était aussi traité de la même manière. Les résultats obtenus numériquement furent comparés aux mesures fournies par les marégraphes en un certain nombre de stations côtières.

     

La radiazione del sole + cielo a Locarno-Monti

Summary The total radiation from sun and sky upon a horizontal surface is one of the most important elements of climatology. Since 1938 recordings have been made at Locarno-Monti with the Bimetall-Aktinograph Fuess-Robitzsch. In the present publication measurements are elaborated with that instrument, extending over ten years. A comparison of the radiations of the southside of the Swiss Alps with those of the north of Switzerland and in the high Alps shows impressively the extremly favourable conditions of the southern regions: the radiation of Locarno-Monti is very similar to that of the high regions of the Alps and is quite superior to that of the lower parts of northern Switzerland, especially in winter, spring and autumn.

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Zusammenfassung Die Strahlung von Sonne + Himmel auf die horizontale Fläche ist eines der wichtigsten Elemente des Strahlungsklimas. Seit dem Jahre 1938 ist in Locarno-Monti ein Bimetallaktinograph Fuess-Robitzsch in Betrieb. In der vorliegenden Publikation sind zehnjährige Registrierungen mit diesem Instrument verarbeitet worden. Der Vergleich des Strahlungsklimas auf der Südseite der schweizer Alpen mit jenem im schweizerischen Mittelland und im Hochgebirge zeigt eindrücklich die ausserordentlich günstigen Verhältnisse der südlichen Region: das Strahlungsklima von Locarno-Monti hat grosse Aehnlichkeit mit dem des Hochgebirges und ist dem Klima in den Niederungen der Nordschweiz, vor allem im Winter Frühling und Herbst weit überlegen.

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Résumé Le rayonnement global du soleil et du ciel sur une surface horizontale est un des éléments les plus importants du climat de rayonnement. Un actionographe bimétallique Fuess-Robitzsch fonctionne depuis 1938 à Locarno-Monti. La présente étude se base sur le dépouillement de 10 années d'observations faites à l'aide de cet instrument. La comparaison du climat radiatif au Sud des Alpes avec celui du Plateau suisse et de la haute montagne met nettement en évidence les conditions extrêmement favorables de la région sud-alpine; le climat radiatif de Locarno-Monti présente une grande analogie avec celui de la haute montagne, et se révèle bien supérieur à celui des régions basses du Nord de la Suisse, surtout en hiver, au printemps et en automne.

     

Die vertikale Verteilung des atmosphärischen Ozons nach dem photochemischen Gleichgewicht

Résumé En utilisant un radar fonctionnant sur une longueur d'onde de 3.2 cm et dont le faisceau explorateur horizontal a une ouverture de 3 degrés, on a constaté parfois la présence d'échos au dessus de la mer, à des distances comprises entre 5 et 35 milles marins, par temps clair, en l'absence complète de nuages.Ces échos se présentent sous la forme de rubans sinueux ou d'amas. Ils apparaissent pendant des durées variables entre quelques minutes et quelques heures. Ils sont plus fréquents pendant l'été et n'ont pas jusqu'ici été observés en hiver.Ces échos anormaux sont toujours accompagnés d'échos de vagues proches. Lorsqu'on les observe au-delà de l'horizon, il arrive qu'on observe également des obstacles tels que des bateaux ou des iles dans des directions très voisines, mais rien au-delà. Ils seraient dus à une réfraction super-normale du faisceau hertzien et à une réflexion sur les vagues. On discute les conditions de température, pression et surtout d'humidité, qui conduisent à une loi de distribution verticale de l'indice susceptible de produire la superéfraction. On considère même la loi de distribution qui aboutit à une focalisation du faisceau telle qu'elle est parfois observée.

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Summary By using a radar (3.2 cm wave-length) with an horizontal beam having a 3° aperture cone, peculiar echoes have been observed above the sea surface, coming from ranges between 5 and 35 nautical miles, for clear weather, without any clouds. These echoes affect the form of sinuous ribbons or of clusters. They last for various lengths of time, from a few minutes to a few hours. They are more frequent during summer and, until now, they were never observed in winter. These unusual echoes are always accompanied with sea echoes from proximate waves. When they are coming from beyond the horizon, it may happen that targets such as ships or islets lying in nearly the same direction are observed, but nothing is observed beyond these echoes. They are ascribed to supranormal refraction of the hertzian beam together with reflection on the sea waves. Temperature, pressure and chiefly humidity conditions leading to a vertical distribution law of the refraction index consistent with superrefraction are discussed. The distribution law leading to the focusing of the beam which sometimes occurs is also considered.

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Sujet traité dans une conférence faite parM. E. Vassy le 10 Avril 1953 à la lère Assemblée de la «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia» (Genova, 10–12 Avril 1953).

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Lieutenant de VaisseauJean Broc, Musée Océanographique deMonaco (Monte-Carlo).     

Der Einfluß der Küstengestalt und des vorgelagerten Meeresbodens auf den windbedingten Anstau des Wassers,betrachtet am Beispiel der Westküste Schleswig-Holsteins

Zusammenfassung Die Einwirkung des Windes auf den Wasserstand bei Hochwasser entlang der deutschen Nordseeküste ist im allgemeinen verschieden. Die Gründe hierfür sind der ungleichmäßige Küstenverlauf und das von zahlreichen Prielen durchzogene flache Küstenvorland. Ausführliche Methoden zur Vorausberechnung des Windstaus unter Beachtung dieser morphologischen Bedingungen liegen noch nicht vor. Es wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, den Windstau entlang der Küste im Anschluß an den Windstau eines geeigneten Bezugsortes zu bestimmen. Am Beispiel von acht Häfen der schleswig-holsteinischen Westküste wird gezeigt, daß dies mit gutem Erfolg möglich ist. Es wird eine Tabelle vorgelegt, die nach diesem Vorschlag beim Deutschen Hydrographischen Institut berechnet wurde und seit einiger Zeit für die Wasserstandsvorhersagen im Windstau- und Sturmflutwarndienst dieses Institutes verwendet wird. Die Tabelle enthält den Windstauunterschied der acht Orte gegen Cuxhaven in Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke. Der Einfluß des Windes auf den Wasserstand wird für die Häfen einzeln besprochen. Die Untersuchung des Verhaltens der Häfen untereinander führt zur Aufstellung von sogenannten Normalgefällen. Abschließend werden Betrachtungen über die Genauigkeit des Verfahrens, die sich als befriedigend ergibt, angestellt.

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The influence exercised by the coast's shape and the topography of the tidal flats on the piling up of water due to stress of wind, exemplified by the conditions on the coast of Schleswig-Holstein

Summary The influences exercised by the wind on the water level at high water along the German North Sea coast show, in general, great differences which are due to the irregular coast line and the tidal flats with their numerous transversal tideways. Detailed methods of forecasting the piling up of water which take into consideration this sort of morphological conditions are so far not developed. Therefore, a method is proposed which permits to determine the piling up of water along the coast by relating it to the piling up at a suitable port of reference. Eight ports on the coast of Schleswig-Holstein are chosen as examples; they show that good results will be obtained from this method. A table is submitted which has been calculated by the German Hydrographic Institute in accordance with this proposal and which is used for the prediction of water level by the Storm Surge Warning Service of this institute. The table includes the difference in height of the piling up phenomenon at the eight places as compared with the data obtained at the port of Cuxhaven as a function of direction and strength of wind. The wind's influence on the water level at the different ports is discussed in detail. The behaviour of the eight ports is studied and a list of normal gradients is drawn up. In conclusion, the accuracy of the method is considered and is found to be satisfactory.

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L'influence de la configuration de la côte et des bas-fonds sur la montée du niveau due à la pression du vent, phénomène étudié à l'exemple de la côte du Schleswig-Holstein

Résumé La montée du niveau de la mer à l'époque de la pleine mer qui est causée par le vent subit, en général, des variations tout le long de la côte allemande de la mer du Nord. Les causes en sont le contour irrégulier de la côte et les bas-fonds traversés par beaucoup de petits chenaux de marée. Il n'existe pas encore de méthodes précises qui permettent à la fois de prédire la montée du niveau en tenant compte de ces conditions morphologiques. Donc, pour déterminer la montée du niveau le long de la côte, l'auteur propose un procédé qui se base sur la montée de niveau dans un port de référence convenable. A l'exemple de huit ports sur la côte d'ouest du Schleswig-Holstein, il montre que ce procédé donne de bons résultats. Une table est présentée qui fut calculée à l'Institut Hydrographique Allemand en conformité de cette proposition et qui y est employée depuis quelque temps pour les prévisions quotidiennes du niveau de la mer. La table contient les différences en montée du niveau entre les huit ports et le port de Cuxhaven en fonction de la direction et de la force du vent. L'influence du vent sur le niveau d'eau de chacun de ces huit ports est discutée. Le comportement des huit ports est étudie et il en résulte une table de gradients normaux. Enfin, l'auteur considère la précision du procédé qu'il trouve satisfaisante.

     

Schwerestörungen im östlichen Mittelmeer nach Messungen mit einem Askania-Seegravimeter

Zusammenfasung Das Gebiet der großen Schwereanomalien um Kreta wurde Ende 1961 durch kontinuierlich vermessene Gravimeterprofile genauer untersucht. Zusammen mit den Ergebnissen früherer Pendelmessungen im U-Boot konnte ein detaillierter Isanomalenplan der Freiluftschwere des gesamten östlichen Mittelmeeres (Tafel 3) gewonnen werden. Daraus wurden die Bougueranomalien und die isostatischen Anomalien berechnet und in farbigen Kartendarstellungen (Tafel 4 und 5) wiedergegeben.Der Vergleich zwischen zwei gleichzeitig eingesetzten Askania-Seegravimetern (Abb. 3) ergibt eine Instrumentengenauigkeit von etwa 2 mgal für die in Fahrt gemessenen Schwerewerte. Hierzu kommen mittlere Fehler von etwa 5–6 mgal aus Unsicherheiten in der Positionsbestimmung (Eötvöseffekt), der Geländekorrektion und der isostatischen Kompensation. Somit sind die Freiluftanomalien auf etwa ±6 mgal, die Bougueranomalien auf etwa ±8 mgal und die isostatischen Anomalien auf etwa ±10, mgal genau anzugeben. Bei der Größe der Anomalien, die positive und negative Werte bis zu 200 mgal annehmen können ist diese Genauigkeit durchaus zufriedenstellend.Die gravimetrische Vermessung zeigt, daß das östliche Mittelmeer zum großen Teil den Gleichgewichtszustand noch nicht erreicht hat. Die Ausgleichsbewegungen sind in den einzelnen Teilgebieten verschieden weit fortgeschritten, am wenigsten in der Umgebung von Kreta.Die heutige Morphologie dieses Gebietes hat sich wahrscheinlich durch Aufsteigen des Meeresbodens im Ägäisraum und Absinken außerhalb des Inselbogens Kythera-Kreta-Rhodos entwickelt. Wenn man annimmt, daß vor Einsetzen dieser Bewegung Isostasie herrschte, müßte das Meer im Mittel etwa 1500 m tief gewesen sein.Aus der Kombination der Schwereanomalien mit der heutigen Morphologie in der dem Inselbogen vorgelagerten Ringzone (blau II auf Tafel 6) ergibt sich eine mittlere Gesteinsdichte von etwa 3,0 g/cm³. Zwischen diesem Gebiet und dem in fast vollkommenem Gleichgewichtszustand befindlichen südöstlichen Levantemeer (grün IV, Tafel 6) liegt eine Übergangszone (rot III, Tafel 6), die sich — ebenso wie die Ägäis — durch einen nicht ausgeglichenen Dichteüberschuß von etwa 2,1 g/cm³ auszeichnet.

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Gravity anomalies in the Eastern Mediterranean as measured with the Graf-Askania sea gravimeter

Summary At the end of 1961, the area round the isle of Crete distinguished by large gravity anomalies was subjected to thorough investigations and for this purpose continuous gravity profiles were run. The material of the above research and the results of former submarine pendulum measurements were included in a detailed isogam map of free-air anomalies of the whole Eastern Mediterranean (plate 3). From this map the Bouguer anomalies and the isostatic anomalies were derived and represented on coloured maps (plates 4 and 5).A comparison of two Askania sea gravimeters (fig. 3) operated simultaneously, demonstrates an instrumental accuracy of about 2 mgals for the gravity values measured from the ship underway. In addition, there resulted mean errors of about 5–6 mgals from uncertainties in the determination of the position (Eötvös effect), in the terrain correction, and in the isostatic compensation. The freeair anomalies are thus to be stated with an accuracy of about ±6 mgals, the Bouguer anomalies with an accuracy of about ±8 mgals and the isostatic anomalies with about ±10 mgals. Considering the fact, that the anomalies can assume positive and negative values of up to 200 mgals, this accuracy is completely sufficient.The measurement of gravity shows that the Eastern Mediterranean has, to a great extent, not yet reached the state, of equilibrium. The movements of compensation have developed differently in the individual parts of the area; the least advance is found in the area of the isle of Crete.The present morphology of this area has probably developed from an uplifting of the sea bottom of the Aegean Sea and a depression outside the island arc Kithira-Crete-Rhodes. Taking into account that before the beginning of this movement isostasy prevalied, the medium depth of the water must have been about 1500 metres.The combination of gravity anomalies with the present morphology of the ring zone extending in front of the three islands of kithira, Crete and Rhodes (bule II on plate 6) results in a mean density of the substratum of about 3,0 g/cm³. The extreme south-east of the Mediterranean, however, is in almost complete equilibrium (green IV, on plate 6). Between these two zones (blue II and green IV on plate 6) lies a transition zone (red III on plate 6) showing — like the Aegean Sea — an unbalanced density contrast of about 2,1 g/cm³.

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Anomalies de presanteur en Méditerranée orientale, suivantles enregistrements avec le gravimètre de mer Askania

Résumé Vers la fin de 1961, les parages autour de la Candie, marqués de grandes anomalies de pesanteur, ont été l'objet des enregistrements précis et continus de l'intensité de gravité, exécutés à bord d'un navire en route. Les résultats de ces recherches ainsi que ceux des mesures pendulaires antérieures faites à bord d'un sous-marin, pouvaient être réunis sur une carte montrant en détail les courbes iso-anomales des anomalies totales mesurées de toute la Méditerranée orientale (planche 3). On se servait de cette carte pour en déduire les anomalies d'après Bouguer et les anomalies isostatiques pour les représenter sur des cartes multicolores (planches 4 et 5).La comparaison de deux gravimètres de mer Askania (fig. 3), actionnés simultanément, faisait la preuve d'une précision d'enregistrement de 2 mglas environ pour les valeurs gravimétriques mesurées à bord d'une navire en route. De plus, il faut tenir compte des erreurs moyennes d'environ 5–6 mgals dues aux déterminations un peu insécures de la position (effet d'Eötvös) et aux insécurités de la correction du terrain et de la compensation isostatique. On doit, donc, indiquer les anomalies totales mesurées à ±6 mgals environ, près, les anomalies de Bouguer à ±8 mgals environ près et les anomalies isostatiques à ±10mgals environ près. Tenant compte du fait que les anoamlies peuvent atteindre de valeurs positives ou négatives jusqu' à 200 mgals, cette précision est bien satisfaisante.Les enregistrements gravimétriques montrent que la Méditerranée orientale est encore loin d'avoir atteint son état d'équilibre. Les mouvements de compensation ont fait des progrès inégaux dans les diverses parties de la Méditerranée orientale; le moindre progrès a été constaté aux alentours de la Candie.La morphologie actuelle de cette région paraît être le résultat d'un soulevèment du fond de la mer Egée et d'un affaisement du fond au dehors, du cordon des îles de Cythérée, de Candie et de Rhodes. Lorsqu'on suppose que le commencement de ces mouvements était précédé d'un état d'isostasie, la profondeur moyenne de la mer aurait été de 1500 mètres environ.De l'association des anomalies de pesanteur avec la morphologie actuelle de la région circulaire, qui s'étend devant, le cordon des îles de Cythérée, de Candie et de Rhodes (no. II, bleu, planche 6) résulte une densité moyenne du substratum d'environ 3,0 g/cm³. La partie de l'extrème sud-est de la Mediterranée (no. IV, vert, planche 6) se trouve, cependant, dans un état d'istostasie presque parfait. Entre ces deux zones (nos. II, bleu, et IV, vert, planche 6) s'étend une zone de transition (no. III, rouge, planche 6) qui est, comme la mer Egée, caractérisée par un excès non-compensé de densité de 2,1 g/cm³ environ.

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Inhalt eines Vortrages, gehalten auf der 25. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft im April 1963 in Bochum.     

7. Beitrag Die Wassertemperaturen und ihre Anomalien bei den japanischen und nordamerikanischen Wetterschiffen im Nordpazifischen Ozean

Zusammenfassung Die statistische Auswertung der Wassertemperaturmessungen der japanischen und nordamerikanischen Wetterschiffe im Nordpazifischen Ozean ergibt — für wechselnd lange Zeiträume, die zwischen 1946 und 1955 liegen — im ganzen auch für den Nordpazifik das Dominieren einer positiven Anomalie der Wassertemperatur. Im Kollektiv der sechs verfügbaren Wetterschiffe beträgt sie +0,4 bis +0,5°, ist also fast so groß wie im Nordatlantik. In der regionalen und jahreszeitlichen Verteilung der Abweichungen zeigen sich mehr oder minder deutliche Anklänge an die Verhältnisse im Nordatlantischen Ozean.

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The water temperatures and their anomalies in the North Pacific Ocean after the observations of the Japanese and North American weather ships

Summary From the statistical evaluation of the observations of water temperatures from Japanese and North American weather ships in the North Pacific Ocean it is to be seen that, on the whole, a positive anomaly of water temperatures — for periods varying in length between 1946 and 1955 — also prevails in the North Pacific. Taking the average of the six available weather ships, the anomaly is found to vary from +0,4 to +0,5°; it is, hence, almost as high as that obtained for the North Atlantic. The regional and seasonal distributions of the departures from the normal show a more or less pronounced similarity with the conditions in the North Atlantic Ocean.

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Les températures de la mer et leurs écarts à la normale au voisinage de l'emplacement en Océan Pacifique des frégates météorologiques japonaises et de l'Amérique du Nord

Résumé L'élaboration statistique des températures de la mer mesurées à bord de frégates météorologiques japonaises et de l'Amérique du Nord stationnées en Océan Pacifique du Nord montre que pour des périodes de longueurs différentes entre 1946 et 1955 l'anomalie positive de la température de la mer se présente également en Océan Pacifique du Nord. L'anomalie calculée d'après l'ensemble des six frégates météorologiques varie entre +0°,4 et +0°,5; elle est, donc, prèsqu'égale à celle de l'Océan Atlantique du Nord. La distribution régionale et saisonnière des écarts à la normale montre une ressemblance plus ou moins prononcée aux conditions dominant dans la partie nord de l'Océan Atlantique.

     

A detailed comparison of theoretical wave spectra and wave forecasting methods

Summary Theoretical wave spectra derived by J. Darbyshire and G. Neumann, and a modification of Neumann's results by H. U. Roll and G. Fischer are compared with a carefully computed observed spectrum and with average period, significant height, and slope observations. Observations of waves for one of the two most intense storms in the North Pacific for a 35 year period are compared with forecasts made by the Sverdrup-Munk-Bretschneider wave forecasting method, the Pierson-Neumann-James-method, and the Darbyshire method.It is shown that the Neumann spectrum agrees best with the observed spectrum. It correctly predicts the significant height, and it is consistent with average period considerations, with sea surface slope considerations, and with the properties that the sea should have when photographed. Moreover, for wave observations for one of the most intense storms in the North Pacific the Sverdrup-Munk-Bretschneider and Pierson-Neumann-James-method agree within a few feet for the significant height. The Darbyshire method is too low by more than 12 feet although the sea was not fully developed, and it would have forecast a fully developed sea.The Roll-Fischer modification leads to discrepancies with the observable characteristics of the composite wave pattern which cannot be resolved by changing the constant of the spectral function in order to adjust the total wave energy to suit the wave height characteristics.Résumé Des spectres théorétiques des vagues derivées par J. Darbyshire et G. Neumann ainsi qu'une modification par Roll-Fischer des spectres proposés par G. Neumann sont comparés à un spectre soigneusement calculé à partir des enregistrements des vagues. Les valeurs de la période moyenne apparente, de la hauteur significative des vagues et de l'angle d'inclinaison des vagues, à dériver des spectres théorétiques, permettent de les mettre en parallèle avec des observations. De plus, on confronte des observations des vagues, prises des enregistrements d'une des deux tempêtes les plus fortes qui se sont produites pendant les dernières 35 années en océan Pacifique Nord, avec les résultats obtenus grâce aux méthodes de prévision des vagues de Sverdrup-Munk-Bretschneider, de Pierson-Neumann-James et de Darbyshire.Il se montra que le spectre d'après Neumann se rapproche le plus du spectre observé. Ses résultats correspondent aux observations de l'énergie totale de la mer agitée, aux considérations de la période moyenne, à l'angle d'inclinaison des vagues et aux propriétés statistiques de la surface de la mer agitée, comme elles se laissent dériver des photographies stéréophotogrammétriques. Des observations des vagues, provenant d'une des tempêtes les plus fortes en océan Pacifique Nord, correspondent également à quelques pieds près aux prévisions effectuées d'après les méthodes de Sverdrup-Munk-Bretschneider et de Pierson-Neumann-James. Au contraire, l'application de la méthode de Darbyshire donne des hauteurs trop faibles de 12 pieds bien que cette méthode eût prédit l'entrée d'un développement complet de l'agitation de la mer en vue des conditions données par la tempête. En réalité, la mer n'atteignit pas l'état d'une agitation complètement développée et le résultat de la prévision d'après la méthode de Darbyshire eut différé encore plus fort de l'agitation réelle complètement développée de la mer, vu la grande force des vents.La modification d'après Roll-Fischer entraîne des contradictions par rapport à certaines caractéristiques de l'agitation complexe de la mer, accessibles à l'observation. Une modification de la constante de la fonction spectrale ne peut pas faire disparaître ces contradictions lors même que l'on essayerait à adapter à la caractéristique des hauteurs des vagues l'énergie totale de l'agitation de la mer.Résultats des prévisions de l'agitation de la mer. — On compare différentes méthodes en tant qu'elles se basent sur des spectres des vagues et on trouve que la méthode proposée en 1955 par Pierson-Neumann-James semble s'accorder le mieux avec les conditions observées. Cela se vérifie particulièrement lorsqu'on considère un grand nombre de situations météorologiques et des conditions de la mer agitée, offrant le plus de différences et d'extrêmes possibles.

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Ausführliche Gegenüberstellung von theoretischen Wellenspektren und Methoden für die Seegangsvorhersage

Zusammenfassung Theoretische Wellenspektren nach Darbyshire und Neumann sowie nach der von Roll-Fischer vorgeschlagenen Änderung der Neumann-Spektren werden mit einem aus Seegangsregistrierungen sorgfältig berechneten Spektrum verglichen. Die aus den theoretischen Spektren abzuleitenden Werte für die mittlere scheinbare Periode, die kennzeichnende Wellenhöhe und die Neigungswinkel der wellenbewegten Meeresoberfläche lassen einen Vergleich mit den Beobachtungen zu. Außerdem werden Wellenbeobachtungen von einem der beiden stärksten Stürme innerhalb der letzten 35 Jahre im Nordpazifik den Resultaten der Seegangsvorhersage-Methoden nach Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Neumann-James und Darbyshire gegenübergestellt.Es zeigt sich, daß das Neumann-Spektrum dem beobachteten Spektrum am nächsten kommt. Es stimmt überein mit der beobachteten Gesamtenergie des Seeganges, mit Betrachtungen über die mittlere Periode, die Neigungswinkel der Wellen und den statistischen Eigenschaften der wellenbewegten Meeresoberfläche, die man z.B. aus stereophotogrammetrischen Aufnahmen ableiten kann. Auch die Wellenbeobachtungen in einem der stärksten Stürme im Nordpazifik stimmen bis auf wenige Fuß mit den Vorausberechnungen nach den Methoden von Sverdrup-Munk-Bretschneider und Pierson-Neumann-James überein. Dagegen fallen die Höhen nach der Darbyshire-Methode um mehr als 12 Fuß zu niedrig aus, obwohl diese Methode den Seegang unter den im Sturm herrschenden Bedingungen als voll ausgereift angibt. Tatsächlich war der Seegang aber nicht voll entwickelt, und der Unterschied gegen die Darbyshire-Methode würde für voll ausgereifte See bei den hohen Windstärken noch größer sein.Die Roll-Fischer-Modifikation des Neumann-Spektrums führt zu Widersprüchen mit gewissen Eigenschaften des komplexen Seeganges, die der Beobachtung zugänglich sind. Diese Widersprüche lassen sich auch dann nicht durch Änderung der Konstanten der Spektralfunktion beseitigen, wenn man die Gesamtenergie das Seeganges der Wellenhöhencharakteristik anzupassen versucht.Ergebnisse der Seegangsvorhersage. — Methoden, soweit sie auf Wellenspektren gegründet sind, werden miteinander verglichen. Die von den Verfassern 1955 vorgeschlagene Methode scheint den beobachteten Verhältnissen am nächsten zu kommen. Dies zeigt sich besonders, wenn möglichst verschiedene und extreme Wetterlagen und Seegangsverhältnisse betrachtet werden.

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Comparaison détaillée des spectres théorétiques des vagues et des méthodes de prévision des vagues

     

Air pressures causing wave development,estimate by theory,model tests,and sea observations

Summary The wave drag, caused by horizontal components of normal air pressures, had been evaluated by three methods: wind tunnel tests on rigid models, observations of wave growth at sea, and theories of J. W. Miles and T. Brooke Benjamin. It has been found that neither the magnitude nor the functional form of the pressure drag is correctly predicted by the form of the theory specifically developed for application to rigid models. On the other hand, the form of the theory developed for mobile waves gives results in good agreement with wind tunnel model data at corresponding values of wave steepness. Model tests and theory agree in that the pressure drag does not depend on the Reynolds Number. In the absence of experimental data on pressures acting on water waves, the limits, within which the pressure drag must be confined, are defined by considering the observed rate of wave development at sea, and the total and frictional drag of water surface. Model tests, as well as the theory, give pressure drag estimates which lie within the foregoing limits. Miles' form of the pressure drag coefficient, ^*, in terms of the friction velocity,u _*, leads to a particularly simple expression for the ratio of the pressure drag to total drag. Thus, rational prediction of the wave growth in wind is connected with the ability to predict the total drag of the sea surface.

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Winddruck und Wellenentwicklung — eine Schätzung an Hand von theoretischen Berechnungen, Modelltests und Seebeobachtungen

Zusammenfassung Der durch die horizontalen Komponenten normalen Winddrucks erzeugte Wellenwiderstand ist auf drei verschiedene Methoden ausgewertet worden: durch Windkanaltests an starren Modellen, Beobachtungen der Wellenzunahme auf See und mit Hilfe der Theorien von J. W. Miles und T. Brooke Benjamin. Es stellte sich heraus, daß weder die Größenordnung noch die funktionelle Form des Druckwiderstandes genau von der theoretischen Form wiedergegeben wird, die speziell für starre Modelle entwickelt worden ist. Andererseits ergibt die theoretische Form für wandernde Wellen Daten, die bei entsprechenden Werten der Wellensteilheit gut mit den Ergebnissen der Windkanalmodelle übereinstimmen. Modelltests und Theorie stimmen darin überein, daß der Druckwiderstand nicht von der Reynolds-Zahl abhängt. Da experimentelle Daten über den Druck, der auf Wasserwellen ausgeübt wird, fehlen, werden die Grenzen, in denen sich der Druckwiderstand bewogen muß, unter Berücksichtigung der beobachteten Wellenzuwachsrate auf See und des Gesamt- und Reibungswiderstands bestimmt. Modelltests und Theorie ergeben Druckwiderstandsschätzungen, die in den oben erwähnten Grenzen liegen. Miles Druckwiderstandskoeffizient ^* bei einer Schubspannungsgeschwindigkeit ^* führt zu einer besonders einfachen Darstellung des Verhältnisses von Druckwiderstand zu Gesamtwiderstand. So besteht ein Zusammenhang zwischen stichhaltiger Vorausberechnung der Wellenzunahme bei Wind und der Möglichkeit, den Gesamtwiderstand der Meeresoberfläche zu berechnen.

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Evolution des vagues sous l'effet des pressions de l'air. Etude théorique — Essais sur modèles — Observations à la mer

Résumé La résistance à l'avancement des vagues due aux composantes horizontales de pressions d'air normales a été calculée suivant trois méthodes: par essais en soufflerie sur modèles rigides, par observations à la mer de la croissance des vagues et suivant la théorie de J. W. Miles et T. Brooke Benjamin. On a trouvé que ni la valeur ni la forme de l'expression de la résistance due à la pression ne sont données correctement par la théorie spécifiquement adaptée aux modèles rigides. D'autre part la théorie appliquée aux vagues en mouvement donne des résultats qui concordent bien avec ceux obtenus en soufflerie pour des valeurs correspondantes de la cambrure des vagues. Les essais sur modèles et la théorie sont d'accord sur le fait que la résistance due à la pression ne dépend pas du Nombre de Reynolds. En l'absence de données expérimentales sur l'action des pressions sur les vagues, les limites à l'intérieur desquelles doit être comprise la résistance de pression sont définies en considérant la vitesse de formation des vagues observée à la mer, la résistance totale et la résistance de frottement sur la surface de l'eau. Les essais sur modèles, comme la théorie, donnent des estimations de la résistance de pression qui restent dans les limites mentionnées ci-dessus.La forme donnée par Miles au coefficient ^* de cette résistance en fonction de la vitesse de frictionu _*, permet d'obtenir une expression particulièrement simple du rapport de la résistance de la pression à la résistance totale. De cette façon la prévision rationnelle de la croissance des vagues dans le vent se trouve rattachée à la possibilité de prévoir la résistance totale de la surface de la mer.

     

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.

     

Analysis of the pressure variations at sea-level

Summary First of all the tendency equation at sea-level is deduced from the equation of continuity and the classical condition of quasi-static equilibrium along the verticals. This equation is then shown to be insufficient for the analysis and forecast of pressure variations. Accordingly, the equation of motion is combine with the tendency equation and the result of this operation is a partial differential equation for the field of pressure at sea-level. The analysis of its coefficients shows that it can be reduced to a partial differential equation for the height-integral of pressure which can also be written as a linear integro-differential equation. The solution of this last equation can be expanded in a series of rotating fields with positive constant angular velocities, the axis of rotation being the earth's polar axis and the spectrum of angular velocities being given by the eigenvalues of a symmetric kernel associated with theGreen's function of the geoid surface. Finally, the solution of the integro-differential equation leads to the determination of the sea-level pressure by the tendency equation.

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Résumé On déduit tout d'abord l'équation des tendances au niveau de la mer de l'équation de continuité et de la condition classique d'équilibre vertical quasi-statique. On montre ensuite que cette équation est insuffisante pour l'analyse et la prévision des variations de pression. En conséquence, on associe l'équation du mouvement à l'équation des tendances et le résultat de cette opération est une équation aux derivées partielles pour le champ de pression au niveau de la mer. L'analyse des coefficients de cette équation montre qu'elle peut être réduite à une équation aux dérivées partielles pour l'intégrale de la pression suivant la verticale, ou encore à une équation intégrodifférentielle linéaire. La solution de cette dernière équation est une série de champs en rotation dont les vitesses angulaires sont constantes et positives, leurs axes de rotation se confondant avec l'axe des pôles et le spectre des vitesses angulaires étant déterminé par les valeurs propres d'un noyau symétrique associé à la fonction deGreen de la surface du géoide. Finalement, la solution de l'équation intégro-différentielle conduit à la détermination de la pression au niveau de la mer par léquation des tendances.

     

Mesures de Randon-222 dans le sol de l'Etna (Sicile): 1980–1983

Resume Depuis septembre 1980, des mesures de la concentration de Radon dans le sol ont été entreprises sur l'Etna en vue d'étudier le comportement de ce gaz radioactif naturel vis-à-vis de l'activité du volcan et de son utilisation en tant qu'un des paramètres possibles de la prévision des éruptions volcaniques.La technique de mesure employée est celle des détecteurs solides de traces nucléaires plastiques (LR-115 type II, Kodak Pathé). Le réseau implanté, principalement en collaboration avec les mesures de température du sol (Archambault et al.) et de polarisation spontanée (M. Aubert) comprend une vingtaine de stations sitées sur le versant Sud et Sud-Est du volcan.Les densités de traces de particules alpha observées varient de 50 à 2000 traces/cm²/semaine selon la localisation des stations, malgré un bruit de fond à peu près constant. Sur l'ensemble des résultats aucune règle de variation saisonnière de l'émanation n'apparaît; certaines zones présentent les plus fortes densitésen hiver (Torré del Filosofo, Vulcarollo), d'autres au printemps (Etna Sud, Citelli).Le problème majeur de cette technique est la nécessité, pour obtenir une analyse fine de la variation de l'émanation du radon-222, de changer tous les 15 jours ou tous les mois les échantillons. Nous espérons remédier à ce problème par l'emploi de sondes de mesures automatiques, dont la mise au point est en cours, et pouvant être reliées au système Argos déjà existant.

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Since September 1980, measurements of radon concentration in the ground have been carried out on Etna using Radon as a forerunner geophysical parameter of volcanic eruptions.The technique used is the Solid State Nuclear Tracks detectors' method (LR 115 Type II, Kodak). The stations network, in connection with soil temperature (Archambault et al., 1980) and spontaneous polarisation measurements (M. Aubert, pers. commun.) is composed of 20 stations located on the southern and south-eastern flanks of the volcano.The observed alpha track densities vary between 50 and 2000 tracks/cm²/week according to the location for a background almost constant. Seasonal variations seem to affect measurements, but their influence seems to be governed by no rule.The main problem in the used technique is the necessity of changing the detectors every two weeks or every month in order to obtain a good analysis of the variations in Rn-222 concentration. In order to remedy such deficiency, an automatic electronic device which can be connected with the yet existing Argos system is being arranged.

     

Hydrographische Betrachtungen über die regionale Verteilung der mittleren Eisvorbereitungs- und Eisabschmelzzeit in der Deutschen Bucht und der westlichen Ostsee mit Karten

Zusammenfassung Auf Grund der für die einzelnen Eisbeobachtungsstationen berechneten Zentralwerte (Z.W.) werden Karten mit der regionalen Verteilung der mittleren Eisvorbereitungs- und -abschmelzzeit vorgelegt (s. Abb. 1–3). Das Beobachtungsmaterial der Eismelde- und Klimastationen umfaßt die Periode 1920/21–1953/54.Im allgemeinen nimmt die Länge der Eisvorbereitungszeit mit der Entfernung von der Küste zu, diejenige der Eisabschmelzzeit nimmt seewärts ab. In der Ostsee ist die Abschmelzzeit in eisreichen Wintern größer als in normalen Wintern.Bestimmte Grenzlinien für die Gebiete gleicher Vorbereitungs- und Abschmelzzeit fallen mit charakteristischen Tiefenlinien zusammen.Die Topographie der Wattenmeere, Flußmündungen und der offenen Seegebiete in der Deutschen Bucht sowie der Förden und Belte in der westlichen Ostsee spiegelt sich in der regionalen Anordnung der Gebiete gleicher Vorbereitungs- und Abschmelzzeiten wider.Für eine Erklärung des unterschiedlichen Verhaltens der Vorbereitungs- und Abschmelzzeiten in der Nordsee werden neben den bereits benutzten hydrographischen Faktoren wie Wassertiefe und Wassertemperatur (E. Goedecke [1957]) die Salzgehaltsverteilung (s. Abb. 4–7) und das zugehörige Bild der wahrscheinlichen Wasserversetzungen in der Deutschen Bucht herangezogen.Die einzelnen Größen der Eisvorbereitungszeit zeigen einen auffälligen Gegensatz zwischen der ostfriesischen und nordfriesischen Küste. Im Winter setzt relativ warmes und salzreiches Nordseewasser vorwiegend an der ostfriesischen Küste in die Bucht hinein, relativ kaltes und salzarmes Küstenwasser vorwiegend an der nordfriesischen Küste aus der Bucht heraus. Diese hydrographischen Verhältnisse bedingen, daß die seewärtige Eisentwicklung an der ostfriesischen Seite gebremst, an der nordfriesischen Seite gefördert wird.Ein weiterer Gegensatz in bezug auf Eisvorbereitungszeit besteht zwischen den Wattenmeeren und großen Flußmündungen. Da das Nordseewasser tief in die Mündungsgebiete der Elbe und Weser eindringen kann, tritt die örtliche Vereisung dort später ein als in den Wattenmeeren.Die Ergebnisse für die Eisabschmelzzeit sind in die Gruppen normale und eisreiche Winter aufgeteilt worden.In Bezug auf diese Zeitspanne bleibt der Gegensatz zwischen der ostfriesischen und nordfriesischen Küste erhalten, stellenweise ist er noch schärfer ausgeprägt als bei der Vorbereitungszeit. Die vor der ostfriesischen Küste entlangsetzende Nordseeströmung verursacht sowohl in normalen als auch in eisreichen Wintern ein rasches Abschmelzen des Eises in den Wattenmeeren und vor den Inseln. An der nordfriesischen Küste dagegen wird die Abschmelzperiode durch den Abfluß der Schmelzwässer aus den inneren Küstengebieten verlängert.Der Nord-Ostsee-Kanal hat relativ große Eisvorbereitungs- und -abschmelzzeiten. Durch intensive Vermischung von salzhaltigerem Tiefen- mit salzärmerem Oberflächenwasser wird die Eisbildung verzögert. Während der Abschmelzperiode ist im Kanal eine ausgeprägte Stromschichtung vorhanden. Im östlichen Kanalabschnitt tritt infolge rascherer Erwärmung und Salzgehaltserhöhung des Oberflächenwassers ein frühzeitigeres Abschmelzen des Eises ein als im westlichen Teil des Kanals.Für die Erklärung des entsprechenden Verhaltens in der westlichen Ostsee wird ein hydrographisches Gesamtbild auf dynamischer Grundlage in Verbindung mit den mittleren Daten für Eisbeginn und Eisende benutzt (s. Tabelle 1 und 2).Durch den Einfluß stationärer Ostwetterlagen werden langdauernde Ausstromlagen und zugleich eine Verlagerung der Beltseefront nach Westen hervorgerufen. Während dieser Zeiten dringt kaltes und salzarmes Ostseewasser an der Oberfläche in die Buchten und Förden ein. Die verschiedenartige Stärke und Dauer der von Ost nach West fortschreitenden Aussüßung der westlichen Ostsee im Zusammenhang mit der stetigen Abkühlung der Luft- und Wasserschichten bedingen das unterschiedliche Verhalten der einzelnen Küsten- und Seegebiete in bezug auf Eisvorbereitungs- und -abschmelzzeit. Diese meteorologisch-hydrographische Abhängigkeit der Eisentwicklung spiegelt sich in der zeitlichen Aufeinanderfolge der Ver- und Enteisungsdaten wider. Die relativ hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den Belten und Sunden sind für die relativ großen Eisvorbereitungszeiten in diesen Meeresdurchlässen verantwortlich zu machen. Die Eisentwicklung in den inneren Küstenteilen, in welchen außer den Faktoren wie Temperatur, Salzgehalt und Strömungen vor allem die jeweilige Wassertiefe maßgebend ist, drückt sich durch kleinere Vorbereitungszeiten aus.Während der Eisabschmelzperiode werden unter dem Einfluß stationärer NW-Wetterlagen langdauernde Einstromlagen und gleichzeitig eine Verlagerung der Beltseefront nach Osten hervorgerufen. Das durch die Belte verschieden rasche Eindringen von relativ wärmerem und salzreicherem Nordseewasser in die Buchten und Förden verursacht die unterschiedlichen Abschmelzzeiten in den einzelnen Küstengebieten. Die verhältnismäßig rasche Vermischung von Nord- und Ostseewasser bedingt in normalen Eiswintern kleinere Abschmelzzeiten. In eisreichen Wintern dagegen sind die Abschmelzzeiten dicht unter der Küste kleiner als in küstenfernen Gebieten. Dieses Verhalten wird durch die Erscheinung des Auftriebwassers in den inneren Buchten und Förden erklärt. Durch die Wirkung ablandiger Winde steigt relativ warmes und salzreiches Wasser an die Oberfläche empor und beschleunigt den Prozeß der Eisauflösung in den inneren Küstenteilen. Da sich das Eis in den äußeren Buchten und Förden sowie an bestimmten Stellen innerhalb der Belte und der offenen See noch längere Zeit hält, sind in diesen Gebieten natürlich größere Abschmelzzeiten zu verzeichnen als an der Küste.Zum Schluß werden einzelne Werte der Eisvorbereitungszeit einer kritischen Betrachtung auf hydrographischer Basis unterworfen. Dabei werden die Vorbereitungszeiten in Gebieten mit ortseigenem (autochthonem) Eis denen in Gebieten mit ortsfremdem (allochthonem) Eis gegenübergestellt. An den Beispielen des Eisauftretens in den Helgoländer Gewässern und der im Februar 1947 in der südöstlichen Nordsee weiträumig nach Westen vorgestoßenen Vereisung wird unter Berücksichtigung der vorhandenen hydrographischen Beobachtungen und Erfahrungen (s. Abb. 8 und Tabelle 3–5) gezeigt, daß eine Bestimmung der Eisvorbereitungszeit in diesen Gewässern nur dann sinnvoll erscheint und diese Größe selbst an Wahrscheinlichkeit gewinnt, wenn das Vorhandensein einer sogenannten Eisträgerschicht anhand von Temperatur und Salzgehalt tatsächlich nachgewiesen werden kann.Abschließend wird betont, daß es keine Schwierigkeit bereitet, die regionale Darstellung der Eisvorbereitungs- und -abschmelzzeit unter rein hydrographischen Gesichtspunkten zu interpretieren.

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Hydrographic considerations, accompanied by charts, on the regional distribution of the mean preparatory periods of ice generation and ice melting in the German Bight and in the western Baltic Sea

Summary Charts showing the regional distribution of mean preparatory periods of ice generation and ice melting (figs. 1–3), are presented; they are based on the median values (Z. W.) calculated from the existing ice observation stations. The observational material from the ice reporting- and climate stations covers the period from 1920/21 to 1953/54.As a rule, duration of ice generation increases, duration of ice melting decreases with the distance from the coast. In the Baltic melting requires more time in winters rich in ice than it does in normal winters.Certain boundary lines between adjacent regions of equal duration of ice generation and ice melting are found to coincide with characteristic depth contours.The topography of the wadden seas, estuaries and open sea regions in the German Bight as well as that of the fjords and Belt-Seas in the western Baltic Sea finds itself reflected in the regional distribution of areas of equal duration of ice generation and ice melting.The dissimilar duration of ice generation and ice melting in the North Sea is explained to be due, in addition to the hydrographic factors of water depth and water temperature, already referred to (E. Goedecke [1957]), to distribution of salinity, (figs. 4–7) as well as to supposed water movements in the German Bight associated with these factors.The single values of the period of ice generating on the East Frisian coast are in striking contrast to those observed on the North Frisian coast. In winter, the inflow of relatively warm North Sea water of high salinity preferrably enters the German Bight on the East Frisian coast, while the relatively cold coastal water of low salinity preferrably leaves the German Bight on the North Frisian coast. These hydrographic conditions cause ice generation to be reduced in its seaward extension on the East Frisian coast and to be increased on the North Frisian coast.Another contrast is observed between the duration of ice generation in the wadden seas and in the great estuaries. In contrast to the wadden seas, local ice generation in the estuaries is delayed owing to the North Sea water moving far into the mouths of the Elbe and Weser rivers.The results with reference to the duration of ice melting are classified in two groups, i. e. in normal winters and in winters rich in ice.The contrast existing between the East Frisian and the North Frisian coast with regard to the duration of ice generation again manifests itself in the duration of ice melting, at some places it even intensifies compared with the duration of ice generation. In normal winters as well as in winters rich in ice, the melting process in the wadden seas and round about the islands is accelerated by the influence of the North sea water flowing along the East Frisian coast. On the North Frisian coast, however, the duration of the melting process is prolonged by the discharge of melting snow and ice from the interior of the litoral regions.Ice generation and ice melting in the Kiel Canal extends over relatively long periods. The intensive mixing of saliferous water from great depths with surface water of less salinity has a retardatory effect on ice generation. During the period of ice melting the Canal water shows a pronounced stratification. In the eastern part of the Canal, ice melting sets in at an earlier date than in the western part, owing to a faster warming and an increase in salinity of the surface water.With the view of explaining adequate processes in the western Baltic Sea, a general hydrographic outline on a dynamic basis as well as mean times of beginning and termination of ice generation and ice melting are used (tables 1 and 2).Caused by the effect of stationary weather situations with easterly winds, an outflow from the Baltic of long duration associated with a shifting of the Belt Sea front to the West are produced. During such periods, cold Baltic Sea water of low salinity invades the surface layers of the bays and fjords. The different strength and duration of the predominance of water poor in salinity, proceeding from east to west in the western Baltic Sea, along with a continuous cooling of the air- and water layers are the cause of the dissimilar behaviour of the various coastal regions and sea areas with regard to the duration of ice generation and ice melting. The dependency of ice generation and ice melting on meteorological and hydrographical factors is reflected in the chronological sequence of the dates of icing up and melting. The relatively high current velocities in the Belt Seas and the Sound are responsible for the comparatively long duration of ice generation in these straits. Ice generation in the interior parts of the bays and fjords, where in addition to the factors of temperature, salinity, and currents, before all, the individual water depths exercise a decisive influence, is characterized by shorter periods.Under the influence of stationary weather situations with north-westerly winds, an inflow of long duration and a simultaneous shifting to the east of the Belt Sea front are produced during the melting period. The different speed at which the relatively warm, saliferous North Sea water flows through the Belt Seas, invading the bays and fjords of the western Baltic Sea, explains the difference in length of the melting periods in the individual coastal regions. In normal winters, the melting process is accelerated by the comparatively rapid mixing of North Sea water with water from the Baltic Sea. However, in winters rich in ice, melting near the coast goes on at a quicker rate than it does in regions far off from the coast. This phenomenon is explained by the occurrence of upwelling water in the interior parts of the bays and fjords. Due to the effect of offshore winds, relatively warm and saliferous water ascends to the surface accelerating the melting process in the interior parts of the bays. Since the ice in the external parts of the bays and fjords as well as at certain places in the Belt Seas and in the open sea still keeps for some time, melting in these regions extends over somewhat longer periods than it does in regions near the coast.Some values arrived at for the period of ice generation are examined from a hydrographic aspect and, in so doing, the duration of ice generation in regions with autochthonal ice is compared to those with allochthonal ice. The two examples concerning the occurrence of ice in the Heligoland waters and the far reaching western extent of ice in the south-eastern North Sea in 1947, show that, considering the available hydrographic observations and experiences (fig. 8, and tables 3–5), a determination of the duration of ice generation in these waters appears to be reasonable and may gain in probability only if the presence of a so called ice carrying layer can be actually verified by means of temperature and salinity measurements.It may be underlined that the interpretation of regional representation of the periods of ice generation and ice melting, from a purely hydrographic point of view, does not present any difficulties.

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Considérations hydrographiques, accompagnées de cartes, sur la distribution régionale de la période moyenne de congélation et de fusion de la glace en baie Allemande et en mer Baltique

Résumé On présente des cartes donnant la distribution régionale des périodes moyennes preparatives de congélation et de fusion de la glace (figs. 1–3). Cette distribution est derivée des valeurs médianes (Z. W.) calculées pour les stations d'observation de la glace. Les données d'observations effectuées par les stations de signalisation de la glace et par les stations climatiques comprennent la période de 1920/21 à 1953/54.En général, la durée de la congélation de la glace se prolonge tandis que la durée de la fusion de la glace se diminue à mesure que la distance de la côte augmente. En mer Baltique, la période de fusion de la glace est plus longue en hivers abondant en glace qu'elle n'est en hivers hormaux.Certaines lignes désignant des régions à périodes égales de congélation ou de fusion de la glace s'accordent avec des isobathes caractéristiques.La topographie de la mer des Wadden, des estuaires et du fond de la pleine mer en baie Allemande ainsi que la topographie des fiords et du Grand et du Petit Belt à l'ouest de la mer Baltique correspond à la distribution des régions à durée égale de congélation et de fusion de la glace.La durée préparative différente de congélation et de fusion de la glace est expliquée être due putreà l'effet des facteurs hydrographiques comme la profondeur et la température de l'eau déjà praités (E. Goedecke [1957]) à la répartition de la salinité et, enfin, en baie Allemande, aux nouvements présumables de l'eau associés à ces facteurs (figs. 4–7).Les valeurs individuelles de la période préparative de congélation de la glace sur la côte de a Frise orientale contrastent d'une manière frappante à celles que l'on rencontre sur la côte de la Frise septentrionale. En hiver, l'afflux de l'eau relativement chaude à haute salinité, venant de la mer du Nord, entre de préférence dans la baie Allemande sur la côte de la Frise orientale tandis que l'eau côtière relativement froide quitte de préférence la baie Allemande sur la côte de la Frise septentrionale. Ces conditions hydrographiques attínuent le procès de congélation en direction vers la mer sur la côte de la Frise orientale et le renforcent en direction vers la mer sur la, côte de la Frise septentrionale.Un autre contraste relatif à la durée de la congélation se manifeste en mer des Wadden et dans les grands estuaires. Contrairement à la mer des Wadden, la congélation locale dans les estuaires est retardée par la présence de l'eau de la mer du Nord se propagageant profondement dans les embouchures des rivières de l'Elbe et de la Weser.Les résultats obtenus des observations des périodes de fusion sont classifiés en deux groupes, c. a. d. en «hivers normaux» et en «hivers abondant en glace».Le contraste constaté par rapport à la période de congélation sur les côtes de la Frise orientale et septentrionale se répète par rapport à la période de fusion, à quelques endroits ce contraste même intensifie vis-à-vis la période de congélation. En hivers normaux ainsi qu'en hivers abondant en glace, la fusion de la glace en mer des Wadden et au voisinage des îles est accélérée sous l'influence de l'eau de la mer du Nord longeant la côte de la Frise orientale. Par contre, sur la côte de la Frise septentrionale la période de fusion se prolonge grâce à l'écoulement des eaux de fonte originaires de la région littorale.Les périodes préparatives de congélation et de fusion de la glace au canal de la mer du Nord à la mer Baltique sont relativement longues. Le mélange intensif des eaux profondes de haute salinité avec des eaux de surface de faible salinité exerce un effet retardateur sur la congélation. Pendant la période de fusion, les eaux du Canal montrent une stratification prononcée. La glace de la partie occidentale du Canal entre en fusion à un date plus avancé que celle de la partie orientale grâce à la plus grande vitesse de rechauffement et à la salinité élevée des eaux de surface.Pour expliquer les processus analogues en mer Baltique occidentale, on présente une vue d'ensemble (tableaux 1 et 2) résumant d'un aspect dynamique les facteurs généraux hydrographiques et indiquant les dátes moyennes du début et de la fin de la congélation et de la fusion de la glace.Causé par l'effet des situations météorologiques stationnaires, associées aux vents d'est (l'effet du régime stationnaire d'est), il se produit à partir de la mer Baltique un écoulement de longue durée accompagné d'un déplacement vers l'ouest des fronts du Grand et du Petit Belt. Pendant de telles périodes, des eaux froides de faible salinité, provenant de la mer Baltique, pénètrent les couches superficielles des baies et des fiords. L'intensité et la durée différente de la prédominance des eaux de faible salinité qui se propagent de l'est à l'ouest dans la mer Baltique occidentale et le refroidissement continu des couches d'air et d'eau donnent lieu tant au comportement hétérogène des zones individuelles de la côte et de la pleine mer qu' à la durée différente des périodes de congélation et de fusion de la glace. Cette dépendance de conditions météorologiques et hydrographiques, à laquelle la formation de la glace est soumise, se retrouve dans la succession chronologique des dates de la congélation et de la fusion. La vitesse relativement forte des courants dans le Grand et le Petit Belt et dans le Sund sont à l'origine des périodes relativement longues de congélation dans ces étroits. La formation de la glace dans les parties intérieures des baies et fiords où à côté des facteurs comme la température, la salinité et les courants surtout la profondeur plus ou moins forte exerce une influence décisive, se distingue des périodes préparatives plus courtes de congélation.Sous l'action du régime du nord-ouest se produit, pendant la période de fusion, un afflux de longue durée et un déplacement simultané vers l'est des fronts du Petit et du Grand Belt. Comme la vitesse de propagation dans le Grand Belt est supérieure à celle dans le Petit Belt, il en résulte que les eaux relativement chaudes et de salinité élevée de la mer du Nord arrivent aux baies et aux fiords de la mer Baltique à différentes dates d'où s'ensuit la longueur différente des périodes de fusion dans les diverses régions côtières. En hivers normaux, la période de fusion se raccourcit par suite du mélange relativement vite des eaux de la mer du Nord avec celles de la mer Baltique. Au contraire, en hivers abandonnant en glace, la fusion près de la côte se fait à une vitesse supérieure à celle que l'on rencontre en régions à grande distance de la côte. Ce phénomène est dû à la présence de la remontée des eaux profondes dans les parties intérieures des baies et fiords. Sous l'effet des vents de terre des eaux relativement chaudes et de forte salinité remontent à la surface, où elles accélèrent la fusion de la glace dans les parties intérieures des baies et des fiords. Comme la glace aux parties extérieures des baies et des fiords ainsi qu'à certains endroits du Petit et du Grand Belt et de la pleine mer se maintient encore quelque temps, la période de fusion s'y prolonge plus qu'elle ne fait aux régions près de la côte.Enfin, en examinant d'un aspect hydrographique plusieurs valeurs des périodes de congélation, on met en parallèle, d'une part les périodes de congélation rencontrées en zone aux glaces autochtones, d'autre part avec les périodes de congélation trouvées en zones aux glaces allochtones. Les deux exemples qui exposent la présence de la glace aux parages d'Helgoland et la grande étendue occidentale de la glace dans la partie sud-est de la mer du Nord en 1947, montrent que, compte tenu des observations; hydrographiques disponibles et des expériences faites (voir fig. 8, tableaux 3–5), la détermination de la période de congélation dans ces parages semble être raisonnable et gagne en probabilité seulement en cas que la présence d'une «couche dite portant de la glace« soit vraiment vérifiée au moyen des mesures de la température et de la salinité.Il convient de souligner ici que l'interprétation d'un point de vue purement hydrographique de la représentation régionale des périodes de congélation préparative et de fusion de la glace ne présente aucunes difficultés.

     

Winderzeugte Strömungen im Ozean

Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß das Randwertverfahren geeignet ist, um aus einem gegebenen Windfeld für einen abgeschlossenen Teil eines Ozeans den Volumentransport und die Gestalt der Meeresoberfläche zu ermitteln. Neben anderen Beispielen wird für den äquatorialen Teil des Atlantischen Ozeans aus dem Windfeld für den Monat August der Volumentransport und die Gestalt der Meeresoberfläche abgeleitet und das Ergebnis mit den aus Besteckversetzungen und Dichteverteilung gewonnenen Strömungen und der Topographie verglichen. Die Übereinstimmung zwischen den Darstellungen ist befriedigend.

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On wind-driven ocean currents

Summary In this paper it is pointed out that the method of boundary values enables the volume transport as well as the shape of the sea surface to be derived from a given wind field over an enclosed ocean area. In addition to other examples, the two afore-mentioned data are deduced, for the month of August, from the wind field over the equatorial region of the Atlantic and the result is compared with the data on currents computed from ship's sets and density distribution as well as with the topography of the sea surface. There is a rather good agreement between the different representations.

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Au sujet des courants océaniques dus à la pression du vent

Résumé L'auteur démontre que la méthode des valeurs limites permet de déduire le transport de volume et la forme de la surface de la mer d'un champ donné du vent au-dessus d'une région délimitée de la mer. Avec d'autres exemples, les deux données susmentionnées sont dérivées pour le mois d'août du champ du vent au-dessus de la région équatoriale de l'océan Atlantique et le résultat en est à la fois comparé avec les courants calculés de la dérive des bateaux et de la distribution de la densité de l'eau ainsi qu'avec la topographie de la surface. L'accord est assez satisfaisant entre les différentes représentations.