Ein Beitrag zur Kenntnis der Lichtstreuung im Gletschereis

Zusammenfassung Für das Studium des Energieumsatzes im Gletschereis ist es wünschenswert, genauen Aufschluß über die Strahlungsextinktion im Eis zu erhalten. Die Strahlungsenergie wird nicht zur Gänze auf der Gletscheroberfläche absorbiert, sondern sie dringt, einem bestimmten Extinktionsgesetz folgend, in tiefere Schichten ein. Um die Gesetzmäßigkeiten zu erfassen, sind neben direkten Untersuchungen in den obersten Eisschichten auch Messungen an Eisplatten von Interesse, weil dadurch der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten vorzüglich bestimmt werden kann und sich neue Aufschlüsse über den Streuvorgang im Eise ergeben. Der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten zeigt im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums unterhalb 450 m einen annähernd konstanten Betrag und wächst im langwelligen Teil stark an. So erhält man bei 700 m etwa den 1,6fach größeren Betrag als bei 400 m. Messungen mit ausgeblendeten Öffnungswinkeln verschiedener Größe geben neuen Aufschluß über die Umsetzung des gerichteten Lichtes in Streulicht, die hauptsächlich durch den starken Luftblasengehalt des Eises verursacht ist. Die numerischen Werte des bereits früher eingeführten Zerstreuungskoeffizienten schwanken wegen des wechselnden Luftgehaltes zwischen 0,92/cm und 1,66/cm. Bemühungen, den Extinktionskoeffizienten auch aus der Abhängigkeit der Plattenalbedo von der Eisdicke zu ermitteln, führen zu Formeln, durch die der Verlauf der Plattenalbedo im Prinzip einwandfrei wiedergegeben wird. Durch Anwendung einer vonDunkle undGier entwickelten Theorie kann auch der Einfluß de Totalreflexion an den Plattenflächen auf den Extinktionskoeffizienten ermittelt werden. Gleichzeitig erhält man neuen Aufschluß über methodische Fehler bei der Ermittlung des Extinktionskoeffizienten aus Plattenmessungen. Nach Auswertung von Messungen der Strahlungsextinktion in den obersten Eisschichten mittels eines kugelförmigen Strahlungsempfängers können dann Aussagen über den Energieumsatz im Eise gemacht werden.

---

Summary A study on the energy balance in glacier ice requires exact knowledge of the extinction of radiation within ice. The radiation energy is not entirely absorbed on the surface of the glacier, it penetrates into deeper layers according to a certain extinction law. To ascertain these relations measurements on ice plates, beside direct investigations in the uppermost ice layers, are important because, thereby, the spectral distribution of the extinction coefficient can be determined excellently and new insight into diffusion within ice can be obtained. The spectral distribution of the extinction coefficient shows an approximately constant value in the short-wave range of the visible spectrum (below 450 m) and a strong increase in the long-wave part. Thus, the value obtained at 700 m is 1.6fold greater than that at 400 m. Measurements with different apertures give new information on the transformation of directed light into diffuse light principally caused by the many air-bubbles within the ice. The numerical values of the diffusion coefficient lie, due to the varying air contents, between 0,92/cm and 1,66/cm. Attempts to derivate the extinction coefficient also from the relation between plate albedo and the thickness of the ice lead to formulas representing in correctly the principle distribution of the plate albedo. Also the influence of the total reflexion by the surfaces of the plates on the extinction coefficient can be determined by applying a theory developped byDunkle andGier. At the same time, new insight into methodical errors of the determination of the extinction coefficient from plate measurements is won. From the evaluation of measurements of the extinction of radiation in the uppermost ice layers by means of a spherical radiation receiver conclusions can be drawn as to the energy balance in ice.

---

Résumé L'étude de l'échange d'énergie dans la glace de glacier exige la connaissance de l'extinction du rayonnement dans celle-ci. L'énergie de rayonnement n'est pas absorbée entièrement à la surface du glacier, mais elle pénètre dans la glace en obéissant à une certaine loi d'extinction. Pour connaître cette loi, il convient non seulement d'effectuer des recherches dans les couches superficielles de la glace naturelle, mais encore d'utiliser des plaques de glace grâce auxquelles on peut établier le coefficient d'extinction en fonction du spectre et se renseigner sur la diffusion dans la glace. Dans le domaine spectral en-dessous de 450 m le coefficient est à peu près constant pour croître ensuite rapidement dans le domaine à plus grandes longueurs d'onde; il est 1,6 fois plus élevé à 700 m qu'à 400 m. Des mesures avec diaphragmes divers renseignent sur la transformation de la lumière dirigée en lumière diffuse provoquée essentiellement par la présence de bulles d'air. La valeur numérique du coefficient de diffusion varie entre 0,92/cm. et 1,66/cm. selon la teneur en air. En essayant de déterminer le coefficient d'extinction en partant de l'albédo des plaques et de sa dépendance à l'égard de l'épaisseur, on arrive à des formules rendant exactement la variation de cette albédo. La théorie deDunkle etGier permet de déterminer l'effet de la réflexion totale sur le coefficient d'extinction. On obtient en même temps des informations sur les erreurs méthodiques en déterminant le coefficient d'extinction à partir de mesures avec des plaques de glace. Les mesures de l'extinction de rayonnement dans les couches superficielles de la glace à l'aide d'un récepteur sphérique permettent des conclusions sur la transformation de l'énergie dans la glace.

---

---

Mit 14 Textabbildungen     

Sonnen- und Himmelsstrahlung im Meer und in Gewässern

Zusammenfassung Die Strahlungsverhältnisse der Meere und Gewässer sind für die Ozeanographie und Seenkunde, für die Biologie, die Meteorologie und auch für die Astrophysik von Interesse. Die im vorliegenden ersten Teile bearbeitete Theorie der Reflexion von Wasserflächen ist auch für verschiedene klimatisch-energetische Probleme grundlegend. Zunächst werden die Gesetze vonSnellius undFresnel erörtert und in eine für die geophysikalische Anwendung geeignete Form gebracht, sowie tabellarisch dargestellt. Eine alte für Integrationen sehr praktische Formel vonBouguer für den Betrag der Reflexion in Abhängigkeit vom Einfallswinkel wird in Erinnerung gebracht (Formel 5 d). Die Größe des Brechungsindex in Abhängigkeit von der Temperatur, von der Wellenlänge und vom Salzgehalt des Meeres wird diskutiert. Dann wird die gesamte Reflexion einer ganz von Wasser bedeckten Erdkugel integriert, und zwar sowohl mit der Bouguerschen Näherungsformel, als auch mit der von uns transformierten Fresnelschen Formel, wobei man die Lösungen für die beiden Polarisationskomponenten der Strahlung getrennt erhält. Die durchschnittliche Reflexion einer ganz mit Wasser bedeckten Kugel ist 6,6%, während in Lehrbüchern noch vielfach der alte Zahlenwert von 21,5%, der den Beobachtungen völlig widerspricht, zu finden ist.Ferner werden auf Grund unseres normierten Tagesganges der Sonnenstrahlung für die klimatologische anwendung für alle Zonen der Erde geeignete Tabellen der Reflexionsbeträge in Abhängigkeit von der mittägigen Sonnenhöhe abgeleitet. Auch für die Reflexion der Himmelsstrahlung lassen sich mit Hilfe der Bouguerschen Formel leicht Grenzwerte für diesen Reflexionsbetrag finden, welche im Prinzip zwischen 2% als Minimum und 35% als Maximum liegen. Bei sehr hellem Horizonthimmel ist ein Betrag von 17,7% wahrscheinlich, bei vollkommen diffusem Himmelslicht ergibt sich ein Betrag von 6,6%, während die Theorie vonW. Schmidt auch hiefür 21,5% angenommen hatte. Schließlich ergibt die Theorie ein Emissionsvermögen des Wassers von 0,9535.Die innere Reflexion vollkommen diffusen inneren Streulichtes des Wassers wird zu 48,3% gefunden. Während also der Eintritt voll diffuser Strahlung zu 93% gelingt, können nur 52% aus dem Wasser in Luft heraus. Eine Theorie vonA. Ångström über die Reflexion am Grunde der Gewässer wird erweitert. Eine alte Theorie vonCh. Soret über die Reflexion an wellenbewegten Wasserspiegeln wird auf den Fall der steilsten Sturmwellen der Ozeane (Michell-Wellen) angewendet. Schließlich wird eine gute Übereinstimmung zwischen den Beobachtungen über die Reflexion verschiedener Meere und Gewässer und unserer Theorie nachgewiesen.

---

Summary Radiation condtions of oceans and inland waters concern oceanography and limnology as well as biology, meteorology, and astrophysics. The theory of reflection of water-surfaces treated in the first part of this investigation is fundamental also for various climatic-energetic problems. First the laws ofSnellius andFresnel are discussed, developed into a form suitable for geophysical application, and tabulated. An old formula ofBouguer giving the amount of reflection in dependence on the angle of incidence, which can be integrated easily, is recalled (formula 5d). The refraction index in relation to temperature, wave length, and proportion of salt of the ocean is discussed. Then the total reflection of a globe entirely covered by water is integrated by means of the approximation formula ofBouguer as well as by the formula ofFresnel, transformed by the author, yielding separate solutions for the two polarisation components of radiation. The average reflection of a globe entirely covered by water amounts to 6.6 per cent, the old value of 21.5 per cent which still can be found in many text-books being in absolute contradiction with the observations.Moreover, on the basis of the normalized daily variation of solar radiation of the author, tables of reflection values suitable for climatological application to all zones of the earth are derived in dependence on the midday sun's altitude. The extreme values of reflection of the sky radiation too can be easily obtained with the aid of the formula ofBouguer varying essentially between a minimum of 2 per cent and a maximum of 35 per cent. With very clear sky at the horizon an amount of 17.7 per cent is probable, with entirely diffuse sky-light 6.6 per cent result, in contradiction to the theory ofW. Schmidt who assumed 21.5 per cent also for this value. Finally the theory gives a value of 0.9535 for the emission power of water.The inner reflection of completely diffuse light within water is found to be 48.3 per cent. Since completely diffuse radiation penetrates into water with 93 per cent, only 52 per cent can be emitted from it into the air. A theory byA. Ångström on the reflection on the bottom of waters is extended. An old theory byCh. Soret on the reflection of water-surfaces agitated by waves is applied to the steepest storm-waves of the oceans (Michell-waves). At least the good agreement of the author's theory with the observations on the reflection of various oceans and inland waters is demonstrated.

---

Résumé Les conditions de rayonnement des mers et des cours d'eau en général intéressent l'océanographie, la limnologie, la biologie, la météorologie ainsi que l'astrophysique. La théorie de la réflexion des surfaces d'eau présentée dans la première partie de ce travail est également fondamentale pour différents problèmes d'énergétique climatologique. On mentionne tout d'abord les lois deSnellius et deFresnel et on leur donne une forme convenant aux applications géophysiques, accompagnée de tables numériques. On rappelle une ancienne formule deBouguer très pratique pour l'intégration et qui fournit la part d'énergie réfléchie en fonction de l'angle d'incidence (formule 5d). On discute la grandeur de l'indice de réfraction en fonction de la température, de la longueur d'onde et de la salinité de l'eau de mer. Puis on intègre la réflexion globale d'un globe entièrement recouvert d'eau, cela aussi bien au moyen de la formule d'approximation deBouguer qu'à l'aide de la formule deFresnel transformée par l'auteur, ce qui conduit aux valeurs séparées des deux composantes de polarisation du rayonnement. La réflexion moyenne d'un globe entièrement recouvert d'eau est de 6.6%, alors que les traités indiquent souvent l'ancienne valeurs de 21.5% que l'expérience contredit absolument.On établit ensuite, sur la base de la «variation diurne normalisée du rayonnement solaire» de l'auteur, des tables donnant la fraction d'énergie réfléchie en fonction de la hauteur solaire à midi, tables qui peuvent trouver emploi dans la climatologie de toutes les zones terrestres. La formule deBouguer fournit aussi sans difficulté les valeurs extrêmes de la fraction réfléchie du rayonnement céleste, lesquelles varient en principe entre un minimum de 2% et un maximum de 35%. Par ciel très clair la fraction d'énergie réfléchie probable est de 17.7%; par lumière tout à fait diffuse, elle est de 6.6%, tandis queW. Schmidt avait admis 21.5%. Enfin la théorie conduit à un pouvoir émissif de l'eau de 0.9535.On a trouvé pour la réflexion interne d'une lumière entièrement diffusée dans l'eau une valeur de 48.3%. Alors qu'un rayonnement entièrement diffus pénètre dans l'eau à raison de 93%, il n'en peut sortir que 52%. On élargit une théorie deA. Ångström concernant la réflexion au fond des eaux; on applique une ancienne théorie deCh. Soret de la réflexion sur des surfaces liquides agitées au cas des vagues les plus déclives des océans (vagues deMichell). Enfin on constate un bon accord entre les observations de réflexion de différentes mers ou de cours d'eau et la théorie de l'auteur.

---

---

Mit 8 Textabbildungen.

---

Herrn Prof.Dr. Franz Ruttner, dem Leiter der Biologischen Station Lunz am See und Fachmann der Strahlungsverhältnisse im Wasser, zur Feier seines 70. Geburtstages am 12. Mai 1952 gewidmet.     

Some maps of isanomalies in energy balance climatology

Summary A series of world maps of isanomalies of annual and seasonal global radiation, net radiation, latent heat flux, sensible heat flux, maps of residuals from regression, radiation efficiency, and the Bowen Ratio have been constructed on the data base ofBudyko's Atlas of the Heat Balance of the Earth, 1963. Among the major features observed was the dissimilarity in patterns of isanomalies for the eastern and western sectors of the world's semi-permanent subtropical highs and the great difference between oceanic and continental surfaces.

---

Zusammenfassung Auf Grund der Werte vonBudykos Atlas der Wärmebilanz der Erde (1963) wurden eine Anzahl Weltkarten der Isanomalien der jährlichen und der jahreszeitlichen Werte für die Globalstrahlung, die totale Strahlungsbilanz, den latenten und den fühlbaren Wärmefluß sowie Karten für die Abweichungen von der Regressionsgeraden, für den Strahlungsgenuß und für den Bowen-Quotienten konstruiert. Als Hauptergebnisse sind die Unähnlichkeit im Verlauf der Isanomalien zwischen dem östlichen und dem westlichen Sektor der semipermanenten Hochdruckgebiete der Subtropen sowie die großen Unterschiede zwischen ozeanischen und kontinentalen Gebieten zu nennen.

---

Résumé En partant des valeurs publiées parBudyko dans son Atlas du bilan thermique de la Terre (1963), on a établi un certain nombre de cartes du globe. Sur celles-ci, on a reporté les isanomalies des valeurs annuelles et saisonières de la radiation globale, du bilan total radiatif, du flux des chaleurs latente et sensible ainsi que l'écart à la droite de régression pour le rayonnement reçu et pour le rapport de Bowen. Le résultat principal en est l'appararition de dissemblances dans le cours des isanomalies entre les secteurs oriental et occidental des anticyclones semipermanents des zones subtropicales ainsi que de différences importantes entre les régions océaniques et continentales.

---

---

With 28 Figures     

Untersuchungen an Sternpyranometern

Zusammenfassung Entwicklung, Aufbau und Funktionsweise der in Österreich verwendeten Sternpyranometer werden besprochen. Die drei gebräuchlichen Modelle werden eine strengen experimentellen Prüfung unterzogen. Augenmerk wird auf die Erfüllung bestimmter Forderungen für ein einwandfreies Funktionieren der Geräte gelenkt.Es wird gezeigt, daß die kurzwelligen Strahlungsströme in der Atmosphäre im Spektralbereich zwischen 0,3 und 3 nahezu unabhängig von der Wellenlänge und unter Erfüllung des Cosinus-Gesetzes bis zu Einfallswinkeln von 75° einwandfrei und bei Winkeln größer als 75° besser als bei anderen Pyranometern erfaßt werden. Einwirkungen der Temperatur auf die Anzeige können durch entsprechende Wahl der Kombination Geber/Leitung/Pyranometer ausgeschaltet werden. Lage des Gerätes, langwellige Temperaturstrahlungsströme und Witterungseinflüsse üben keinen Einfluß auf die Anzeige aus. Die Einstelldauer beträgt 20 Sekunden. Der Nullpunkt stellt sich ohne Depression nach Abschattung exakt ein. Die Stromausbeute ist der Bestrahlungsintensität streng proportional. Die einzelnen Geräte sind untereinander gut vergleichbar.Die Ausführungen zeigen, daß die Genauigkeit der Anzeige der hier beschriebenen Sternpyranometer den Anforderungen entspricht und daß die Instrumente sowohl bei Momentanmessungen der Globalstrahlung, der Himmelsstrahlung und der Albedo als auch bei Dauerregistrierungen einwandfreie Ergebnisse erwarten lassen.

---

Summary Development, construction, and operation of star pyranometers used in Austria are discussed. The three usual models have been tested by rigorous experiments as to whether certain requirements for a correct functioning are fulfilled. It is shown that the short-wave radiation of the atmosphere in the spectral range between 0,3 and 3 is nearly independent on the wavelength and that it can be measured, in accordance with the cosine law, precisely up to angles of incidence of 75° and better than by other pyranometers with angles greater than 75°. Temperature influence on the indication of the instrument can be eliminated by choosing the right combination: receiver, circuit, pyranometer. The position of the instrument, long-wave temperature radiation, and weather conditions do not influence the indication. The time of reaction is 20 seconds. After obturation, the pointer returns exactly to zero. There is a strict proportionality between the amount of current and the radiation mtensity. Different instruments are well comparable among each other. The study shows that the accuracy of measurement of the described star pyranometers is sufficiently high and that these instruments offer correct results in case of momentaneous measurements of the global radiation, of the sky radiation, and of the albedo, as well as in case of continous recording.

---

Résumé Développement, construction et fonctionnement des pyranomètres stellaires utilisés en Autriche. Contrôle expérimental sévère des trois modèles en usage. Les oxigences concernant un fonctionnement correct des instruments sont étudiées.On montre que les flux de rayonnement à courte longuer d'onde entre 0,3 et 3 de l'atmosphère sont mesurés correctement jusqu'à un angle d'incidence de 75° indépendament de la longueur d'onde et en accord avec la loi du cosinus; pour des angles supérieurs à 75° ils sont mieux mesurés qu'avec des autres pyranomètres. L'effet de température peut être éliminé par un choix convenable de la combinaison récepteur/circuit/pyranomètre. La position de l'instrument, le rayonnement à grande longueur d'onde et les phénomènes météorologiques n'ont pas d'effet sur les mesures. La durée de réaction est de 20 secondes. L'instrument revient exactement au zéro après obturation. Le courant mesuré est rigoureusement proportionnel à l'intensité de rayonnement. Les différents instruments sont aisément comparables entre eux.Ces faits montrent que l'exactitude des pyranomètres stellaires ici décrits répond aux exigences et que ces instruments fournissent d'excellents résultats tant pour la mesure instantanée du rayonnement global, du rayonnement céleste et de l'albédo que pour les enregistrements de longue durée.

---

---

Mit 12 Textabbildungen

---

Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidment.     

Untersuchung zur Frage der Entstehung der Eisphase aus unterkühlten Wassertropfen

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

---

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

---

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

---

---

Mit 9 Textabbildungen     

Diskussionsbeitrag zur Frage der Sicht in Wolken

Summary The discrepancy between measured (or estimated) visual range (V _g) and the one calculated from the drop size distribution (V _b), stated byTrappenberg on the basis of the measurements ofRittberger, is discussed. It is assumed that in the measurement of the drop size distribution the small droplets are discriminated. If the distributions are extrapolated to drop diameters of 2 or 1 ,V _b turns out to be in agreement withV _g.

---

Diskussionsbeitrag zur Frage der Sicht in Wolken

Zusammenfassung Die vonTrappenberg auf Grund der Messungen vonRittberger festgestellte Diskrepanz zwischen gemessener (oder geschätzter) SichtweiteV _g und der aus der Tropfengrößenverteilung berechnetenV _b wird diskutiert. Es wird angenommen, daß bei der Messung der Tropfengrößenverteilung die kleinen Tropfen nicht genügend zur Geltung kommen. Extrapoliert man die Verteilungen in zwangloser Weise bis zu Tropfendurchmessern von 2 oder 1 , so ergibt sich eine gute Übereinstimmung vonV _b mitV _g.

---

Résumé L'auteur discute la discrépance existant entre la visibilité mesurée (ou estimée)Vg et la visibilité calculéeV _b au moyen de la répartition de la grosseur des gouttes, discrépance établie parTrappenberg en partant des mesures deRittberger. On admet alors que, lors de la mesure de la répartition de la grosseur des gouttes, les plus petites d'entre elles n'ont pas suffisament de poids. Si l'on extrapole cette répartition jusqu'à un diamètre des gouttes de 2 ou 1 , on constate alors une bonne concordance entreV _b etV _g.

---

---

Mit 1 Textabbildung     

Untersuchung über die Wirkungsweise des Solarigraphen Moll-Gorczynski

Zusammenfassung Die Wirkungsweise des zur Messung der Himmels- und der Globalstrahlung verwendeten SolarigraphenMoll-Gorczynski wird theoretisch und experimentell untersucht. Die Wärmebilanz derMollschen Thermosäule wird aufgestellt und gezeigt, welche Größen in den Eichfaktor eingehen und wie die Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors zustande kommt. Der Einfluß der Thomson-, Joule- und Peltier-Wärmen erweist sich als praktisch vernachlässigbar. Der Temperaturkoeffizient des Eichfaktors beträgt zirka 0,2% pro Grad C. Auf Grund der spektralen Verteilung der terrestrischen Sonnenstrahlung und der Himmelsstrahlung läßt sich zeigen, daß die durch die Absorptions- und Reflexionsverluste in den Deckgläsern bedingten Empfindlichkeitsänderungen höchstens ±0,4% betragen. Es wird untersucht, welche Fehler entstehen, wenn bei der Berechnung der Strahlungswerte die Abhängigkeit des Eichfaktors von der Winkelhöhe der einfallenden Strahlung nicht berücksichtigt wird. Auf Grund der vonReitz beobachteten Abweichungen vom Cosinusgesetz ergibt sich in den Himmelsstrahlungswerten bei gleichmäßig strahlendem Himmel ein Fehler von zirka 0,5%, während der Fehler in den Werten der Globalstrahlung für Sonnenhöhen über 15° höchstens 2,6% beträgt. Die durch die Eichmethode, die Schaltung und das Registrierinstrument bedingten Fehler werden diskutiert und der Einfluß der langwelligen Ausstrahlung der Glashüllen (Nullpunktsdepression) untersucht. In einer zusammenfassenden Fehlerdiskussion wird die Genauigkeit der unter Berücksichtigung der Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors berechneten Strahlungswerte auf ±1 bis 2% geschätzt; die je nach Instrument verschieden großen Fehler, welche durch die Abweichungen vom Cosinusgesetz erzeugt werden, sind in dieser Abschätzung nicht inbegriffen.

---

Summary The author examines by experiments and in the theory the principle of working of the solarigraphMoll-Gorczynski, used for measuring the sky radiation and the global radiation of sun and sky. He develops the heat-balance ofMoll's thermopile and shows the factors entering into the calibration factor and in which manner this factor is depending on temperature and intensity of radiation. The influence of the Thomson-, Joule-, and Peltier-effects can practically be neglected. The temperature coefficient of the calibration factor is about 0,2%/°C. As regards the spectral distribution of solar and sky radiation it can be shown that the modifications of sensitivity as caused by the loss by absorption and reflexion in the cover-glasses of the solarigraph amount to ±0,4% in the maximum. Furthermore the errors are examined which occur with the calculation of the radiation intensities if the dependency of the calibration factor from the angle of height of incoming radiation is not taken into consideration. Due to the deviations from the law of cosine as observed byReitz, it can be concluded that the error of the values of the sky radiation (with uniform sky) is of about 0,5%, whereas the error of the values of the global radiation for solar altitudes above 15° is 2,6% in the maximum. The errors resulting from the calibration method, the electric connexions and the recording instrument are discussed, as well as the influence of outgoing long-wave radiation of the cover-glasses (zero depression). In a summarizing discussion the accuracy of the calculated values of radiation is estimated at ±1 to 2%, taken into consideration the dependency from the temperature and intensity of the calibration factor. The errors caused by the deviations from the cosine-law varying according to the instrument, are not included in this estimation.

---

Résumé On étudie du point de vue théorique et pratique le fonctionnement du solarigrapheMoll-Gorczynski utilisé pour la mesure du rayonnement céleste et global. On établit le bilan thermique de la pile thermoélectrique deMoll et on montre quels sont les grandeurs intervenant dans le facteur d'étalonnage et comment ce facteur dépend de la température et de l'intensité du rayonnement. L'influence des effets Thomson, Joule et Peltier se révèle pratiquement négligeable. Le coefficient de température du facteur d'étalonnage s'élève à env. 0,2% par degré centigrade. Considérant la distribution spectrale du rayonnement solaire et céleste, on peut montrer que les variations de sensibilité dues aux pertes par absorption et réflexion dans les enveloppes de verre protectrices s'élèvent à ±0,4%. On recherche quelles sont les erreurs commises en négligeant l'effet sur le facteur d'étalonnage de l'angle d'incidence des rayons lors du calcul des valeurs de rayonnement. Se fondant sur les écarts à la loi du cosinus observés parReitz, on constate que l'erreur pour la valeur du rayonnement céleste (ciel uniforme) est d'environ 0,5%, et que celle du rayonnement global pour des hauteurs solaires supérieures à 15° est au plus de 2,6%. On discute les erreurs résultant de la méthode d'étalonnage, du montage du circuit électrique et de l'enregistreur lui-même, ainsi que l'effet du rayonnement propre à grande longuer d'onde des écrans de verre (dépression du zéro). II résulte de toute la discussion des erreurs possibles que l'exactitude des valeurs calculées du rayonnement, en tenant compte de l'influence de la température et de l'intensité sur le facteur de sensibilité, est estimée à ±1 à 2%; les erreurs, variables suivant les appareils, provenant des écarts à la loi du cosinus ne sont pas prises en considération dans ce chiffre.

---

---

Mit 20 Textabbildungen.     

Zur Mikrometeorologie der eisnahe Luftschicht

Zusammenfassung Es werden einige Ergebnisse von Messungen der Wind- und Temperaturschichtung in der etwa 2 m mächtigen eisnahen Luftschicht aus zwei mehrtägigen Meßreihen am Vernagtferner (Ötztaler Alpen, 2973 m) und am Hornkees (Zillertaler Alpen, 2260 m) mitgeteilt. Die vertikale Verteilung von Windgeschwindigkeit und Temperatur läßt sich in beiden Fällen durch logarithmische Gesetze beschreiben. Diese gestatten nachPrandtl die Ermittelung des Austauschkoeffizienten und damit die Berechnung des turbulenten Wärmestromes aus der Luft zum Eis im Rahmen der Wärmeumsatzbestimmung der Gletscheroberfläche. Dazu muß der Austauschkoeffizient nach dem Verfahren vonSverdrup oderLettau der vorhandenen, über der schmelzenden Gletscheroberfläche ausgeprägt stabilen thermischen Schichtung angepaßt werden. Die gleiczeitige Messung der Ablation und der Strahlungsbilanz ermöglicht eine direkte Kontrolle der Größenordnung der aus der Luft zugeführten Wärmemenge. Aus der gefundenen guten Übereinstimmung des empirisch ermittelten und der nach den Theorien vonSverdrup bzw.Lettau berechneten Austauschkoeffizienten geht hervor, daß in der eisnahen Luftschicht im Sommer, die durch das Fehlen thermischer Konvektion gekennzeichnet ist, der Austausch von Impuls, Wärme und Feuchtigkeit die gleichen Gesetze zu befolgen scheint.

---

Summary Basing on two series of measurements carried out during several days on the Vernagt glacier (Oetztal Alps, 2973 m) and on the Hornkees (Zillertal Alps, 2260 m), results are given of measurements of the wind and temperature distribution within a surface air-layer, approximately 2 meters thick, above ice. In both cases the vertical distribution of wind velocity and temperature can be described by logarithmic formulas which allow to calculate, as shown byPrandtl, the exchange (Austausch) coefficient and thereby the turbulent heat-current from air to ice by determining the thermal economy of the glacier surface. For this purpose the exchange coefficient must be fitted, according to the methods ofSverdrup orLettau, to the very stable thermal stratification of the air above the melting surface of the glacier. The simultaneous measurement of ablation and radiation balance makes possible a direct control of the approximate quantity of heat supplied from the air. The good agreement of the exchange coefficient as obtained empirically and calculated by means of the theories ofSverdrup orLettau leads to the conclusion that, within the air-layer above an ice surface during summer where no thermal convection occurs, the exchange of impulse, heat, and humidity appears to obey the same laws.

---

Résumé L'auteur communique quelques résultats de mesures de la distribution du vent et de la température dans la couche d'air d'environ 2 m d'épaisseur reposant sur la glace, mesures faites en deux séries de plusieurs jours sur le Vernagtferner (Alpes de l'Oetztal, 2973 m) et sur le Hornkees (Alpes du Zillertal, 2260 m). La distribution verticale de la vitesse du vent et de la température obéit à des lois logarithmiques, lesquelles permettent d'aprèsPrandtl le calcul du coefficient d'échange turbulent et celui du courant de chaleur par turbulence entre l'air et la glace dans le cadre de la détermination du bilan thermique de la surface glaciaire. Il faut pour cela adapter d'après le procédé deSverdrup ou deLettau le coefficient d'échange turbulent à la stratification thermique parfaitement stable de l'air reposant sur la surface glaciaire en fusion. La mesure simultaée de l'ablation et du bilan radiatif rend possible le contrôle direct de l'ordre de grandeur de la quantité de chaleur fournie par l'air. L'accord satisfaisant entre les valeurs du coefficient d'échange par turbulence trouvées expérimentalement ou tirées des théories deSverdrup ou deLettau montre que dans la couche d'air voisine de la glace, qui est caractérisée par l'absence de convection thermique, les échanges de quantité de mouvement (impulsion), de chaleur et d'humidité semblent obéir en été aux mêmes lois.

---

---

Mit 2 Textabbildungen.     

The optical thickness of the molecular atmosphere

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

---

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

---

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

---

---

With 1 Figure.

---

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

Messungen der Infrarotdurchlässigkeit von Nebel mit Bleisulfid-Photowiderständen

Zusammenfassung Bei der Untersuchung einiger Bleisulfid-Photowiderstände wurde eine gute Proportionalität zwischen angelegter Spannung und Empfindlichkeit und zwischen Bestrahlungsintensität und Widerstandsänderung gefunden. Ein Temperatureffekt wurde bei kleinstflächigen Zellen nicht festgestellt, wohl aber bei den anderen untersuchten Typen. Die Untersuchung der spektralen Empfindlichkeit ergab bei den kleinstflächigen Typen eine andere Charakteristik als bei den übrigen. Die Maxima lagen bei 1,5 gegenüber 2,2 bis 2,4 bei den Zellen mit größeren Flächen. Im Ultraviolett besteht eine für viele Meßzwecke genügende Empfindlichkeit. Die überprüften Widerstände stellen gut geeignete Strahlungsempfänger für verschiedene meteorologische und bioklimatische Zwecke dar.Mit den erwähnten Zellen wurden Strahlungsdurchlässigkeiten verschiedener Nebel untersucht. Die Meßanordnungen hatten optische Schwerpunkte bei 1,5, 1,8 und 2,8 . In solchen Wellenbereichen wurde eine eindeutige Abnahme der Strahlungsdurchlässigkeit mit der Zunahme der Wellenlänge gefunden; dies ist leicht aus der Absorption der Strahlung in den Wassertröpfchen des Nebels zu erklären.

---

Summary Tests of several photoelectric resistances of lead sulphide showed good proportionality between applied voltage and sensibility as well as between intensity of radiation and variation of resistance. A temperature effect was found with all types of cells except those of minimum surface. The characteristic of the spectral sensibility, too, differs between the minimum surface types and the others. The first ones show maxima at 1.5 , while the maxima of cells with larger surfaces lie between 2.2 and 2.4 . A degree of sensibility sufficient for many purposes of measurement exists in the ultraviolet region. Such resistances are receivers of radiation suitable for various meteorological and bioclimatic studies. The cells mentioned above were applied in an investigation of radiation permeability of different fogs. The optical centers of the measurements lay at 1.5, 1.8 and 2.8 . In these wave-lengths an obvious decrease of radiation permeability with increase of wave-length was found, which can be easily accounted for by the absorption of radiation in the droplets of the fog.

---

Résumé Une étude de quelques résistances photoélectriques au sulfure de plomb a montré une bonne proportionnalité entre la tension appliquée et la sensibilité, ainsi qu'entre l'intensité du rayonnement reçu et la variation de résistance. On n'a pas remarqué d'effet de température chez les cellules de petite surface, mais bien chez les autres types étudiés. L'examen de la sensibilité spectrale a révélé chez les types à petite surface une caractéristique différente de celle des autres; les maxima se trouvent vers 1.5 contre 2.2 à 2.4 pour les cellules à grande surface. Dans l'ultraviolet il y a une sensibilité suffisante pour de nombreux usages. Les résistances contrôlées constituent des récepteurs de rayonnement bien adaptés à différents emplois météorologiques et bioclimatologiques.On a étudié avec ces cellules la transparence radiative de différents brouillards. Les dispositifs de mesure permettaient de centrer les recherches sur les longueurs d'onde de 1.5, 1.8 et 2.8 ; dans de tels domaines de radiations on a constaté une diminution nette de transparence avec l'accroissement de longueur d'onde. Cela s'explique aisément par l'absorption du rayonnement dans les gouttelettes de brouillard.

---

---

Mit 6 Textabbildungen.     

On the frequency of cyclones over the North Atlantic related to the sunspot cycle

Summary C. J. Kullmer andH. H. Clayton found shifts in the latitudetracks of low pressure areas in North America with change in sunspot activity. These remarkable results called for an extension of their investigations to other parts of the globe and this was made possible by the U. S. Weather Bureau Northern Hemisphere Historical Map Series published lately and was all the more justified since no statistical tests of significance had been applied so far.Owing to the material used, onlyfrequencies of cyclonic centres for three solar cycles between 1899 and 1932 were subjected to a search for a relationship to the solar activity and the area investigated has for the time being been restricted to the North Atlantic. Our results are based on 12 418 weather maps for 1300 G. M. T.In spite of the fact that track-frequencies and frequencies of cyclonic centres of different periods have been combined (Fig. 1) agreement in the characteristic features of the average annual frequency in the overlapping part of the areas investigated by previous authors and ourselves exists. The maximum frequency of the cyclonic tracks occurs over the United States in a belt around 50° N. which continues in approximately the same latitude up to 55° W. and then over the Atlantic turns northwards, reaching 62° N. between 10° and 0° W. Isopleths of the total frequency (Fig. 2) of the cyclonic centres describe this belt in greater detail and show the three well known frequency maxima in the regions of Newfoundland, Greenland and Iceland.During the period 1899 to 1929, generally three belts of maximum frequency (in high, middle and low latitudes) appear in a single year. Figs. 3 and 4 show two characteristic specimen maps. The movement of these belts (Figs. 5 and 6) along the mid-Atlantic meridian seems to indicate a correlation to the solar activity although its interpretation is ambiguous.The plotting of the differences of the cyclonic frequencies (for three year periods) at the maximum and minimum solar activity and forKullmer's selected and test years respectively doesnot reveal any conspicuous pattern. The considerable differences in the cyclonic frequencies at the maximum and minimum solar activity in the Greenland area (Fig. 7) might indicate a solar influence. The application of thet test to the frequencies of low pressure centres over the North Atlantic indicates a solar influence at least in the latitudes 50° to 60° N., which is supported by the results of our application of thet test toKullmer's track frequencies over the United States.

---

Zusammenfassung C. J. Kullmer undH. H. Clayton haben Breitenverschiebungen der Bahnen der Tiefdruckgebiete in Nordamerika mit der Sonnenfleckentätigkeit gefunden. Diese bemerkenswerten Resultate legten eine Ausdehnung ihrer Untersuchungen auf andere Teile der Erde nahe, welche jetzt durch die kürzlich vom Wetterbureau der Vereinigten Staaten veröffentlichte Reihe historischer Wetterkarten der nördlichen Halbkugel ermöglicht wurde. Eine solche Untersuchung war um so mehr gerechtfertigt, als die früher genannten Autoren keine Wahrscheinlichkeitskriterien angewendet, sordern ihre Feststellungen auf rein graphischem Wege abgeleitet hatten.Da das von uns benützte Material nur eine Wetterkarte per Tag gibt, haben wir bloß dieHäufigkeit der Tiefdruckzentren während dreier Sonnenfleckenzyklen im Zeitraum von 1899 bis 1932 auf ihre Beziehung zur Sonnentätigkeit hin untersucht und das Untersuchungsgebiet vorläufig auf den nördlichen Atlantischen Ozean beschränkt. Unsere Resultate gründen sich auf 12418 Wetterkarten, welche für 1300 M. G. Z. entworfen sind.Trotzdem in Abb. 1 Häufigkeiten von Zyklonenbahnen und Tiefdruckzentren von sogar verschiedenen Epochen zusammengestellt sind, besteht gute Übereinstimmung in den charakteristischen Zügen der durchschnittlichen jährlichen Häufigkeit in den übergreifenden Teilen der von den obengenannten Forschern und uns untersuchten Gebiete. Die größte Häufigkeit der Tiefdruckbahnen tritt über den Vereinigten Staaten von Nordamerika in einem Gürtel in ungefähr 50° n. Br. auf, der sich bis 65° westlicher Länge erstreckt und dann über dem Atlantik nordwärts wendet; er erreicht 62° n. Br. zwischen 10° und 0° westlicher Länge. Isoplethen der Gesamthäufigkeit (Abb. 2) der Tiefdruckzentren geben Einzelheiten über die Ausdehnung und Gestalt dieses Gürtels und zeigen die drei wohlbekannten Häufigkeitszentren in der Gegend von Neufundland, Grönland und Island.Im allgemeinen treten in einzelnen Jahren des Zeitraums 1899 bis 1929 drei Gürtel größter Häufigkeit auf, und zwar in hohen, mittleren und niedrigen Breiten; in manchen Jahren ist allerdings der Gürtel südlich von 20° n. Br. schlecht ausgeprägt. Abb. 3 und 4 bringen zwei charakteristische Beispiele. Die Verschiebung dieser Gürtel in der Mitte des Atlantischen Ozeans, entlang dem Meridian von 35° westlicher Länge, deutet eine Korrelation mit der Sonnenaktivität an, wenn auch die Interpretation dieser Beziehung noch unsicher ist. Es ist möglich, die Nord-Süd-Verschiebung dieser Gürtel so der Sonnentätigkeit zuzuordnen, daß die Minima der Sonnenflecken-Relativzahlen der größten Südwärtsverschiebung der Häufigkeitsgürtel entsprechen und die Maxima der Sonnentätigkeit ihrer größten Verlagerung nach Norden (Abb. 5). Man kann aber auch, wenn auch nicht so zwanglos, die in Abb. 6 wiedergegebene, umgekehrte Zuordnung versuchen.Die Mappierung der Differenzen der Häufigkeit der Lage der Tiefdruckzentren zur Zeit der Maxima und Minima der Sonnentätigkeit und für die vonKullmer definierten ausgewählten und Probe-Jahre ergibt komplizierte Anordnungen der Häufigkeitskurven über dem nordatlantischen Ozean und zeigt, im Gegensatz zu jenen über dem nordamerikanischen Kontinent,keine auffallende Anordnung. Die beträchtlichen Unterschiede in den Häufigkeiten der Tiefdruckzentren im Gebiete von Grönland zwischen den Maxima und den Minima der Sonnentätigkeit (Abb. 7) könnten immerhin einen solaren Einfluß andeuten. Die Anwendung des sogenannten t-Test auf die Häufigkeitsverteilung der Zyklonen über dem Nordatlantik läßt einen solaren Einfluß wenigstens in den Breiten von 50° bis 60° N. erkennen, ein Befund, der durch die Anwendung desselben Tests auf die vonKullmer für Nordamerika mitgeteilten Häufigkeiten der Zyklonenbahnen gestützt wird.

---

Résumé C. J. Kullmer etH. H. Clayton avaient constaté un déplacement en latitude des trajectoires de dépressions en Amérique du Nord en relation avec l'activité des taches solaires. Ces résultats remarquables suggéraient une extension des recherches dans d'autres régions du globe, recherches facilitées par la publication récente par le Weather Bureau américain de séries de cartes du temps rétrospectives de l'hémisphère nord. Une telle étude était d'autant plus justifiée que les auteurs cités n'avaient pas appliqué de critères probabilistes et n'avaient conclu que sur la base de méthodes graphiques.Comme le matériel utilisé ici ne comporte qu'une carte par jour, nous nous sommes borné à étudier la fréquence des centres de basse pression en relation avec l'activité solaire durant trois cycles de taches solaires, soit dans la période de 1899 à 1932; nous n'avons en outre considéré que la région de l'Atlantique nord en utilisant 12418 cartes synoptiques dessinées pour 13 hs. T. M. G.Bien que la fig. 1 représente des fréquences de trajectoires et de centres de basse pression de périodes différentes, elle montre cependant un bon accord des traits caractéristiques des fréquences moyennes annuelles dans les régions communes étudiées par les auteurs cités et par nous. La plus grande fréquence de trajectoires dépressionnaires s'observe aux États-Unis, dans une zone de latitude voisine de 50° N s'étendant du méridien de 55° W à l'Atlantique septentrional; ici, elle se tourne vers le N et atteint 62° de latitude N entre les longitudes occidentales de 10° à 0°. Les isoplèthes de la fréquence totale (fig. 2) des centres de basse pression décrivent l'étendue et la forme de cette zone, et mettent en relief les trois centres de fréquence bien connus de Terre-Neuve, du Groenland et de l'Islande.D'une façon générale, trois zones de fréquence maximum apparaissent dans la période 1899–1929, et cela aux latitudes hautes, moyennes et basses; certaines années, la zone au sud du 20me parallèle N est à vrai dire mal définie. Les figures 3 et 4 fournissent deux exemples caractéristiques. Le déplacement de cette zone au milieu de l'Atlantique, le long du méridien de 35° W, fait pressentir une corrélation avec l'activité solaire, bien qu'une incertitude plane encore sur cette interprétation.La corrélation pourrait s'établir dans ce sens qu'au minimum de taches solaires correspond le plus grand déplacement vers le Sud de la zone de fréquences, et au maximum de taches le plus grand déplacement vers le Nord (fig. 5). Mais il est aussi possible de renverser les rôles, comme l'indique la fig. 6, bien que cela paraisse moins naturel.Si l'on reporte sur la carte les différences de fréquences des positions des centres de basse pression aux époques respectives des maxima et des minima de l'activité solaire pour les années classées parKullmer (comme sélectives ou de contrôle) on obtient des courbes compliquées sur l'Atlantique nord et on ne retrouve plus les dispositions régulières apparaissant sur le continent américain. Toutefois les différences importantes de fréquences des centres dépressionnaires dans la région du Groenland entre les maxima et les minima de l'activité solaire (fig. 7) pourraient faire supposer une influence solaire. L'application du «testt» à la distribution des fréquences des cyclones sur l'Atlantique nord fait apparaître une influence solaire, au moins aux latitudes comprises entre 50° et 60° N; ce fait est confirmé par l'application de la même méthode aux fréquences de trajectoires dépressionnaires en Amérique du Nord parKullmer.

---

---

With 7 Figures.     

Photochemical,advective and turbulent effects on the meridional distribution of ozone

Summary A time-dependent study of the formation, distribution and destruction of atmospheric ozone is made for a meridional plane between 15 km and 45 km under the assumption of zonal symmetry. Included are time-effects of photochemistry, advection and turbulence, using presently available information on theoretical and observational data. The attempt is made to investigate the important part played by pure photochemistry, by the various transport processes and by the combination of both.In the photochemical calculations the equations of a pure oxygen photochemistry and solar ultraviolet energy data obtained from recent rocket observations are used.Murgatroyd andSingleton's results of a possible meridional circulation andPrabhakara's pattern of large-scale eddy diffusion, derived from the spread of radioactive tungsten in the stratosphere, are assumed to be the basic transport meachanisms.Several combinations of these non-photochemical processes are tested in the model and compared with recent observations.The relatively largest seasonal variations of the O₃-concentration take place in the upper stratosphere with a maximum concentration in the high-latitude winter-hemisphere. In the midstratosphere the maximum concentration appears over the equatorial latitudes following the sun's position. In the lower stratosphere the highest O₃-concentrations are over the polar latitudes throughout the year.The seasonal variation of the total ozone at middle and high latitudes can be explained by photochemical effects, the increase of total ozone with increasing latitude by the combined effects of photochemistry and transport processes only. With an advective transport of 70% ofMurgatroyd andSingleton's circulation we have reasonably well reproduced an observed spring distribution of O₃ in the northern hemisphere.

---

Zusammenfassung Die Bildung, Ausbreitung und Zerstörung des atmosphärischen Ozons wird in einem meridionalen Profil zwischen 15 km und 45 km unter der Annahme zonaler Symmetrie als nichtstationäres Problem untersucht. Die Einflüsse der Photochemie, der Advektion und der Turbulenz werden als Funktionen der Zeit behandelt. Es wird versucht, die Bedeutung der photochemischen Einflüsse, der verschiedenen Transportprozesse sowie der Kombination beider in einem numerischen Modell zu studieren; gegenwärtig verfügbare theoretische und experimentelle Daten finden Verwendung.In den photochemischen Berechnungen werden die Gleichungen der reinen Sauerstoff-Photochemie und mit Raketen ermittelte Daten der verfügbaren Sonnenenergie verwendet.Murgatroyds undSinlgetons Ergebnisse einer möglichen meridionalen Zirkulation und die vonPrabhakara benützten Werte der großräumigen Turbulenz, die aus der Verbreitung des radioaktiven Wolframs abgeleitet worden sind, werden als Transportmechanismen betrachtet. Verschiedene Kombinationen dieser Transportgrößen werden im Modell getestet und mit neueren Beobachtungen verglichen.Die relativ größten jahreszeitlichen Schwankungen der Ozonkonzentration treten in der oberen Stratosphäre auf mit einer maximalen Konzentration in der Winterhemisphäre hoher Breiten. In der mittleren Stratosphäre befindet sich das Maximum über den äquatorialen Breiten. In der unteren Stratosphäre findet man die höchsten Ozonkonzentrationen während des ganzen Jahres über den polaren Breiten.Der Jahresgang des Gesamtgehaltes an Ozon über mittleren und hohen Breiten kann durch photochemische Einflüsse erklärt werden, die Zunahme des Gesamtozons mit zunehmender Breite nur durch ein Zusammenwirken von photochemischen und Transport-Prozessen. Mit 70% der Advektion vonMurgatroyd undSingleton haben wir eine beobachtete Frühjahrsverteilung des Ozons in der nördlichen Hemisphäre mit guter Annäherung reproduziert.

---

Résumé On examine ici la formation, la propagation et la destruction de l'ozone atmosphérique dans un profil méridien entre 15 et 45 km d'altitude. Pour cela, on admet une symétrie zonale et qui'il s'agit d'un problème non stationnaire. On considére les influences de la photochimie, de l'advection et de la turbulence en fonction du temps. On essaie d'étudier au moyen d'un modèle numérique l'importance des influences de la seule photochimie, des différents processus de transport ainsi que la combinaison des deux phénomènes. Dans ce but, on utilise les valeurs théoriques et expérimentales disponibles actuellement.Dans le calcul photochimique, on utilise aussi bien les équations de la photochimie pure de l'oxygène que des valeurs de l'énergie solaire disponible, obtenues au moyen de mesures effectuées avec des fusées. Comme mécanismes de transport, on prend en considération les résultats des études deMurgatroyd etSingleton sur une circulation méridionale possible ainsi que les valeurs de la turbulence des grands espaces utilisées parPrabhakara. Ces dernières découlent de la dissémination du wolfram radioactif. On fait figurer dans le modèle diverses combinaisons de ces grandeurs de transport et on compare les résultats ainsi obtenus aux observations les plus récentes.Les variations saisonnières relativement les plus importantes de la concentration d'ozone se rencontrent dans la stratosphère supérieure. La concentration maximale se situe dans les hautes latitudes de l'hémisphère hivernal. Dans la stratosphère moyenne, le maximum se rencontre au voisinage de l'équateur. Dans la basse stratosphère, on note les plus fortes concentrations d'ozone au voisinage des pôles et cela durant toute l'année.On peut expliquer par des influences photochimiques les fluctuations annuelles de la teneur globale en ozone dans les latitudes moyennes et élevées. L'augmentation de la teneur totale de l'ozone avec la latitude ne s'explique que par les effets conjugués des processus photochimiques et de transport. On a assez bien pu reproduire une répartition de l'ozone observée au printemps sur l'hémisphère nord en utilisant le 70% de l'advection calculée selonMurgatroyd etSingleton.

---

---

With 18 Figures

---

This investigation was begun while the author was on leave at the National Center for Atmospheric Research in Boulder, Colorado, USA.     

Messung der atmosphärischen Gegenstrahlung und Wasserdampfabsorption auf der Hochalpinen Forschungsstation Jungfraujoch

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

---

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

---

---

Mit 6 Textabbildungen

---

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

Glazial-meteorologische Untersuchungen im Karakorum

Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung werden weitere glazial-meteorologische Beobachtungen am Chogo Lungma-Gletscher anläßlich der Frankfurter Himalaya-Expedition 1955 bearbeitet. Die Beobachtungen umfassen: Ablation, Windgeschwindigkeit in 20, 100 und 300 cm Höhe. Temperatur und Feuchtigkeit in 20 und 100 cm Höhe, Oberflächentemperatur, Temperaturdifferenz 20–100 cm, Niederschlag, Verdunstung, sowie den in einer früheren Arbeit publizierten kurz- und langwelligen Strahlungsumsatz an der Gletscheroberfläche.Die erste Meßreihe (Station I, Seehöhe zirka 4000 m) erfaßt das Abschmelzen eines Restes von Winterfirn (51 cm) im Verlauf von 6 Tagen. Die zweite Meßreihe (Station II, Seehöhe zirka 4300 m) beschreibt die Ablation von insgesamt 120 cm Blankeis mit einer mittleren Albedo von 0,30. Beide Stationen liegen unterhalb der Firnlinie auf der flachen Gletscherzunge.Der Tagesgang der Ablation ist ähnlich wie in den Alpen und läßt auch hier a priori auf einen sehr hohen Anteil der Strahlungsablation schließen. Der Gletscherwind des Chogo Lungma ist besonders schwach, was sich vermutlich aus seinen morphologischen Eigenheiten (Mustagh-Typ) erklärt. Eine Erklärung seines täglichen Ganges ergibt sich aus der Differenz Lufttemperatur-Eistemperatur.Die mittleren vertikalen Verteilungen von Windgeschwindigkeit, Temperatur und Feuchtigkeit lassen sich gut durch logarithmische Gesetze annähern. Die vertikalen Ströme von fühlbarer und latenter Wärme werden mit Hilfe des adiabatischen Austauschkoeffizienten berechnet, weil die Berücksichtigung der Stabilität nachLettau die Anwendung nicht-logarithmischer Gesetze für die Temperatur- und Feuchteverteilung erfordern würde (höhenkonstanter Wärmestrom) und die Abweichung in den untersten Dezimetern klein ist.Der mittlere tägliche Wärmehaushalt an den Stationen I und II ist in Tabelle 6 gegeben. Die Übereinstimmung zwischen beobachteter und berechneter Ablation ist befriedigend und rechtfertigt die angewendeten Methoden. Der Anteil der Strahlung an der Ablation beträgt 88% (Firn) und 95% (Blankeis). Wie zu erwarten, ist die konvektive Wärmezufuhr von der gleichen Größenordnung wie auf anderen temperierten Gletschern. Die Ablation durch Verdunstung ist verschwindend klein.Die Rolle der Verdunstung im glazialen Wärmehaushalt wird im Zusammenhang mit dem Büßerschnee-Problem näher diskutiert. Es ergibt sich, daß die Verdunstung für den glazialenWärmehaushalt unter Umständen eine gewisse Bedeutung erlangen kann, für denMassenhaushalt (Verdunstungsablation) wegen ihres hohen Wärmebedarfs im Ablationsgebiet von Gletschern der gemäßigten Zone aber immer weit hinter der Schmelzung zurückstehen wird. Eine qualitative Erklärung der Bildung von Büßerschnee ergibt sich auf Grund des unterschiedlichen Wärmehaushalts der Kleinformen der Eisoberfläche.Die Möglichkeiten vereinfachter Wärmehaushaltsmessungen, besonders für Expeditionszwecke, werden unter Berücksichtigung der bisherigen Erfahrungen diskutiert.Schließlich wird das Ergebnis der Wärmehaushaltsmessungen in hoher, mittlerer und niedriger Breite nach allgemeinen Gesichtspunkten verglichen und erneut auf die Bedeutung der sommerlichen Witterung (Albedoänderungen durch temporäre Schneedecken, Sonnenscheindauer) für die Größenänderungen an Gletschern der gemäßigten Zone hingewiesen.

---

Summary The present paper deals with further glacial-meteorological observations on Chogo Lungma Glacier carried out during the Frankfurter Himalaya-Expedition 1955. These observations comprise: ablation, wind velocity at 20, 100, and 300 cm height, temperature and humidity at 20 and 100 cm height, surface temperature, temperature gradient between 20 and 100 cm, precipitation, evaporation, as well as the short and long wave radiative heat exchange at the surface as published in a previous paper.The first series of measuremnts (Station I, altitude about 4000 m) covers the melting of the remains of winter firn (51 cm) in the course of 6 days. The second series (Station II, altitude about 4300 m) covers the ablation of 120 cm of bare ice with an average albedo of 0,30. Both stations were situated below the firn line on the flat glacier tongue.The daily varation of ablation closely resembles that found in the Alps and indicates a very high percentage of radiative ablation. The glacier wind on Chogo Lungma is exceptionally weak which is probably due to its morphological features (Mustagh-Type). An explanation of the daily course of glacier wind is given by considering the temperature difference between air and ice.The mean vertical distributions of wind velocity, temperature and humidity may well be represented by logarithmic laws. The vertical flux of perceptible and latent heat are calculated by means of the adiabatic Austausch coefficient. To account for stability according toLettau's formula would necessitate the application of non-logarithmic laws for the temperature and humidity distribution in order to give a constant heat flux. However, the deviations in the lowermost decimetres are small.The mean daily heat economy at Stations I and II is given in Table 6. The correspondence between observed and computed ablation is satisfactory and justifies the methods applied. Radiation balance (long and short wave) contributes 88% over firn and 95% over bare ice to the total ablation. As is to be expected, convective heat supply is of the same order of magnitude as on other temperate glaciers. Ablation by evaporation is negligible.The part of evaporation in the glacial heat economy is discussed in connection with the problems of nieve de los penitentes. It is shown that, under certain conditions, evaporation may achieve some importance in thethermal budget but that its importance in themass budget (ablation by evaporation) in the ablation area of temperate glaciers will always be negligible compared to the ablation by melting, due to the great amount of heat required for evaporation. Based upon the small local differences of the heat budget of sun-cupped firn an explanation is given of the formation of nieve de los penitentes.The possibilities of simplified measurements of heat economy, especially on expeditions, are discussed.Finally, the glacial heat budget in high, middle, and lower latitudes is compared, and the predominant importance for glacier shrinkage and advance of summer weather (changes of albedo by temporary snow covers, duration of sunshine) is stressed.

---

Résumé Les observations glaciologiques et météorologiques effectuées au glacier de Chogo Lungma lors de l'expédition himalayenne de Francfort en 1955 font l'objet ici de nouvelles élaborations. Les mesures concernent: l'ablation, la vitesse du vent à 20, 100 et 300 cm au-dessus du sol, la température et l'humidité à 20 et 100 cm, la température superficielle, la différence de température entre 20 et 100 cm de hauteur, les précipitations, l'évaporation ainsi que l'économie des rayonnements à courtes et longues ondes à la surface du glacier, étudiée dans une publication antérieure.La première série de mesures (Station I, altitude env. 4000 m) comprend la fusion d'un reliquat de névé hivernal (51 cm) en 6 jours. La 2ème série (Station II, 4300 m env.) concerne l'ablation de 120 cm de glace compacte avec un albédo moyen de 0,30. Les deux stations se trouvent au-dessous du névé, sur le plateau glaciaire.La variation diurne de l'ablation est semblable à celle des Alpes et permet là aussi de conclure a priori à une part prépondérante du rayonnement. Le vent du glacier du Chogo Lungma est particulièrement faible ce qui probablement s'explique par ses particularités morphologiques (type Mustagh). Sa variation diurne s'explique par la différence entre la témperature de l'air et celle de la glace.Les distributions verticales moyennes de la vitesse du vent, de la température et de l'humidité peuvent aisément se représenter par des fonctions logarithmiques. Les courants verticaux de chaleur réelle et latente se calculent à l'aide du coefficient d'échange turbulent adiabatique, parce que le recours à la stabilité selonLettau exigerait l'emploi de lois non logarithmiques pour la répartition de la température et de l'humidité (flux de chaleur constant selon la verticale) et parce que l'écart est petit dans les premiers décimètres inférieurs.L'économie thermique diurne moyenne aux stations I et II figure dans le tableau 6. L'accord entre l'ablation observée et calculée est satisfaisant et justifie l'emploi de la méthode. La part du rayonnement dans l'ablation s'élève à 88% (névé) et à 95% (glace compacte). Comme il faut s'y attendre, l'apport convectif de chaleur est du même ordre de grandeur que sur d'autres glaciers des régions tempérées. L'ablation par évaporation est extrêmement faible.Le rôle de l'évaporation dans l'économie thermique des glaciers est discuté en rapport avec le problème de la «neige des pénitents». On constate que l'évaporation peut avoir une certaine importance dans l'économie calorifique du glacier, mais que dans le bilan de masse (ablation par évaporation) son effet reste minime en regard de la fusion, vu les quantités de chaleur mises en jeu dans la zone d'ablation des glaciers tempérés. On peut trouver une explication qualitative de la formation des la «neige des pénitents» dans les différences d'économie calorifique des micro-formes de la surface de la glace. On examine les possibilités de simplifier les techniques des mesure de l'économie calorifique, en particulier pour les expéditions d'exploration.Enfin l'auteur compare les résultats de mesures de l'économie calorifique aux latitudes hautes, moyennes et basses et attire à nouveau l'attention sur l'importance du temps qu'il fait en été (modifications d'albédo par neige fraîche temporaire; durée d'insolation) pour les changements de masse des glaciers des régions tempérées.

---

---

Mit 9 Textabbildungen     

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

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

---

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

---

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

---

---

Mit 16 Textabbildungen     

Glazial-meteorologische Untersuchungen im Karakorum

Zusammenfassung Es werden die Ergebnisse von Registrierungen der Globalstrahlung an zwei Stationen im Ablationsgebiet des Chogo Lungma-Gletschers (Karakorum) mitgeteilt. Im Vergleich mit den sommerlichen Strahlungsverhältnissen auf alpinen Gletschern zeichnet sich das Strahlungsklima im untersuchten Gebiet durch besonders hohe Globalstrahlungssummen aus. Dies ist weniger eine Folge intensiverer Sonnenstrahlung, als vielmehr ein Effekt der im Vergleich zu den Alpen viel langsameren Abnahme der Globalstrahlung mit zunehmender Bewölkung (=0,5). Ein Zusammenhang zwischen den Tagessummen der Global-, Sonnen- und Himmelsstrahlung mit dem Tagesmittel der Bewölkung für Juni/Juli wird abgeleitet. Aus zahlreichen Messungen der Albedo der Gletscheroberfläche werden die kurzwelligen Strahlungsbilanzen von Firn und blankem Eis ermittelt. Die Gegenstrahlung der Atmosphäre wird aus einer angenommenen mittleren Verteilung von Temperatur und Feuchtigkeit in der freien Atmosphäre mit Hilfe desElsasser-Diagramms und aus den beobachteten Bodenwerten nach derÅngströmschen Formel berechnet, wobei sich gute Übereinstimmung ergibt. Die Ausstrahlung der Gletscheroberfläche wird aus ihrer Temperatur berechnet. Mit den so bestimmten kurz- und langwelligen Strahlungsströmen werden die Gesamt-Strahlungsbilanzen ermittelt. Die weitaus größten und für den Massenhaushalt des Gletschers wichtigen Schwankungen des Strahlungsumsatzes an seiner Oberfläche werden von Änderungen ihrer Albedo hervorgerufen. Abschließend werden die Ergebnisse von einigen Messungen der Globalstrahlung in größerer Seehöhe mitgeteilt. Eine Abschätzung des Strahlungshaushalts in der Höhenzone von 6.000 bis 7.000 m ergibt, daß unter der Annahme einer Albedo von 0,75 in dem dort herrschenden Klima (kein Sommermonsun) ein Schmelzen des Schnees nur mehr unter seltenen Umständen möglich erscheint.

---

Summary Records of radiation in the ablation area of Chogo Lungma Glacier (Karakorum) show that, in comparison with corresponding conditions in the European Alps, the radiation climate in the Karakorums during summer is characterized by high daily totals of global radiation. This is less due to stronger solar radiation but to a slower decrease of global radiation with increasing cloudiness (=0.5). A relation between the daily sums of global, solar, and sky radiation with cloud amount is given. The short wave radiation balance of firn and bare ice is evaluated from numerous measurements of the albedo. Long wave radiation from the atmosphere is computed from an assumed distribution of temperature and moisture in the free atmosphere by means ofElsasser's diagram, as well as from observed surface values withÅngström's formula, what leads to a good agreement. The outgoing radiation from the glacier's surface is computed according to its temperature. From these data the total radiation balance during the period of observations is derived. By far the greatest, and for its mass balance important, variations of the radiative energy exchange of the glacier is caused by variations of the reflectivity of its surface. Finally, the results of several radiation measurements at higher altitude are given. An estimate of the radiation balance at an altitude of 6.000 to 7.000 m shows that assuming an albedo of 0.75, melting of the snow in this climatic regime (no summer monsoon) seems only possible under rare conditions.

---

Résumé L'auteur expose les résultats de mesures du rayonnement global faites en deux stations de la zone d'ablation du glacier de Chogo Lungma (Karakoroum). Les valeurs du rayonnement sont dans cette région nettement plus élevées que sur les glaciers alpins en été ce qui est moins le fait d'un rayonnement solaire plus intense que d'une décroissance plus lente de celui-ci lorsque augmente la nébulosité (=0,5). On donne une relation entre les totaux journaliers du rayonnement global, solaire et céleste et les moyennes journalières de la nébulosité en juin et juillet. De nombreuses mesures de l'albédo de la surface du glacier permettent d'établir le bilan du rayonnement à corute longueur d'onde du néve et de la glace pure. Le contrerayonnement de l'atmosphère se calcule à partir d'une distribution moyenne supposée de la température et de l'humidité de l'atmosphère libre tirée du diagramme d'Elsasser et des observations au sol d'après la formule d'Ångström, les deux méthodes donnant des résultats concordants. L'émission de la surface du glacier se calcule à l'aide de sa température. Ainsi s'obtient le bilan radiatif total. Les plus fortes variations de l'échange radiatif à la surface du glacier et en même temps celles qui jouent le plus grand rôle dans l'économie de masse du glacier sont produites par les variations de son albédo. On donne encore quelques résultats de mesures du rayonnement global à grande altitude. Une estimation du bilan radiatif de la zone comprise entre 6.000 et 7.000 m. montre que dans ce climat sans mousson d'été et en admettant un albédo de 0,75, la fusion de la neige n'est possible que dans de rares circonstances.

---

---

Mit 8 Textabbildungen

---

Herrn Prof. Dr.H. Ficker zum 75. Geburtstag gewidmet.     

Bemerkungen zu W. Dammann „Untersuchung über Schwankungen der Winterniederschläge in Deutschland”

Zusammenfassung An der Methode wird die physikalische Unwirklichkeit der Zusammenfassung der Monate Januar, Februar, März und November und Dezember des gleichen Kalenderjahres als Winter und die Unterdrückung wesentlicher Zusammenhänge mit dem Sonnenfleckenzyklus durch Bildung übergreifender Fünfjahresmittel bemängelt. Hinsichtlich des Ergebnisses wird die behauptete Ähnlichkeit der erhaltenen Kurven mit der Sonnenfleckenwelle widerlegt.

---

Summary It is shown that the practice to define the months of January, February, March and November, December of the same calendar year as winter is not justifiable, from a physical point of view. By using running 5-yearly means important relations to the cycle of sun-spots are suppressed. A proposed similarity of the curves obtained byDammann with the solar cycle is disproved.

---

Résumé L'auteur montre que l'hiver défini par la période de janvier à mars et de novembre à decembre de la même année est une irréalité physique et que l'emploi de la moyenne mobile de cinq ans masque le cycle des taches solaires; les courbes obtenues parDammann ne correspondent pas rythme des taches.

     

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

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

---

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

---

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

---

---

Mit 3 Textabbildungen.     

Zur Struktur der Wolken

Zusammenfassung Auf dem Feldberg (1493 m NN) im südlichen Schwarzwald wurden von Januar 1953 bis Mai 1953 und von September 1954 bis Februar 1955 Messungen von Tropfengröße, Wassergehalt und Sichtweite in Wolken durchgeführt. Die Tropfen der einzelnen Spektren haben einen mittleren Durchmesser zwischen 6 und 30 ; die Durchmesser der größten gemessenen Tropfen liegen zwischen 50 und 60 . Der Wassergehalt hat Werte zwischen 0,003 und 1,54 g/m³, wobei über 90% aller Messungen einen Wassergehalt unter 0,50 g/m³ zeigen. Ein einfacher Zusammenhang zwischen Sichtweite, Tropfengröße und Wassergehalt nach derTrabertschen Formel besteht nicht.Eine enge beziehung wurde zwischen der Form der Spektren und dem Niederschlag gefunden. In Zeiten ohne Niederschlag und bei geringfügigem Niederschlag überwiegen schmale ( < 12,0 ), in Zeiten mit länger andauerndem Niederschlag breite Spektren ( > 12,0 ). Eine Ausnahme machen alle Messungen in Hochnebel, die breite Spektren mit zwischen 13 und 17 zeigen, ohne daß Niederschlag fällt.Das gleichzeitige Vorhandensein der drei Phasen Wasserdampf, flüssiges Wasser und Eisteilchen über längere Zeiträume hinweg wurde festgestellt; somit kann die Eiskristall-Niederschlagstheorie vonBergeron und vonFindeisen für den Mechanismus der Niederschlagsbildung nicht im allgemein angenommenen Ausmaß zutreffen. Es erscheint notwendig, die Frage der Wolkenphysik nicht nur thermodynamisch, sondern auch in vermehrtem maß kolloidphysikalisch im Sinne vonSchmauss zu untersuchen.

---

Summary Measurements of drop size, water content and visibility in clouds have been carried out from January till May 1953 and from September 1954 to February 1955 on the Feldberg (1493 m. a. s. 1.) in the southern Black Forest. The drops of the different spectra have a mean diameter between 6 and 30 ; the diameters of the largest measured drops lie between 50 and 60 . The water content shows values between 0.003 and 1.54g/m³ whereby more than 90 per cent of all measurements lead to a water content below 0.50 g/m³. A simple relation between visibility, drop size and water content according to the formula ofTrabert does not exist.A closed connection between the form of the spectra and the precipitations has been found. In periods without or with only slight precipitation narrow spectra ( < 12.0 ) prevail, in periods with persistent precipitation broad ones ( > 12.0 ). All measurements in elevanted fog make an exception, showing broad spectra with between 13 and 17 without any precipitation.The simultaneous existance of the 3 phases: water vapour, liquid water and ice particles over alonger periods has been stated; the ice crystall precipitation theory ofBergeron andFindeisen for the mechanism of precipitation can therefore not hold in the generally accepted extent. The examination of the problems of cloud physics appears to be necessary, not only in thermodynamical respect, but also in the sense of coloid physics according toSchmauss.

---

Résumé On a effectué de janvier à mai 1953 et de septembre 1954 à février 1955 au Feldberg (1493 m.) en Forêt-Noire des mesures de grosseur de gouttelettes, de teneur en eau et de visibilité dans les nuages. Les gouttelettes ont und diamètre moyen compris entre 6 et 30 ; les plus grosses mesurent 50 à 60 . La teneur en eau varie de 0,003 à 1,54 g/m³; dans plus de 90% des mesures, elle reste inférieure a 0,5g/m³. Il n'y a pas de relation simple, qui suivrait la formula deTrabert, entre visibilité, grosseur des gouttelettes et teneur en eau.Il existe par contre une relation étroite entre la forme du spectre de fréquence et les précipitations. Lorsque celles-ci sont nulles ou très faibles ce sont les spectres étroit ( < 12,0 ) qui dominent; par précipitations durables, ce sont les spectres larges ( > ). Dans le stratus, sans pluie, les spectres larges ( entre 13 et 17 ) prédominent.On a constaté l'existence simultanée des trois phases solide, liquide et gazeuse pendant d'assez longs intervalles de temps, de sorte que le théorie deBergeron et deFindeisen concernant la genène des précipitations n'a pas la généralité qu'on lui prête. Il apparaît nécessaire d'aborder les problèmes de la physique des nuages non seulement du point de vue thermodynamique, mais aussi de celui de l'état colloïdal au sens deSchmauss.

---

---

Mit 9 Textabbildungen.

---

Hinsichtlich der Wiedergabe von Tabellen und Tropfenspektren stark verkürzte Fassung einer bei der Technischen Hochschule in Karlsruhe eingereichten und genehmigten Dissertation; die hier weggelssene Dokumentation kann zur Einsichtnahme bezogen werden bei den Bibliotheken der Technischen Hochschule Karlsruhe und des Deutschen Wetterdienstes, Offenbach (Main).     

Der Verlauf der jährlichen Erwärmung und Abkühlung im Klima Europas

Zusammenfassung Unter Verwendung der vonKöppen eingeführten relativen Temperaturen wird die Form der Jahresgänge der Temperatur in Europa untersucht. Für diesen Zweck werden die Änderungen der 30jährigen Normalwerte der Temperatur von Monat zu Monat in Prozenten der Jahresamplitude ausgedrückt.Es wird festgestellt, daß die Frühjahrserwärmung im Mitteleuropa zwischen Januar und April von Südwesten gegen Nordosten fortschreitet und im Siebenbürger Becken verhältnismäßig am stärksten ausgeprägt ist. Die relative sommerliche Erwärmung im Juni ist in der westlichen Ukraine am schwächsten. Das Zentrum der stärksten Abkühlung schreitet von Nordeuropa stufenweise gegen Südwesten fort. Für die Entwicklung der Erwärmungs-und Abkühlungszentren sind außer der Einstrahlung auch advektive und besonders monsunale Einflüsse von Bedeutung.

---

Summary Using the relative temperature introduced byKöppen the shape of the annual variations of temperature in Europe is investigated. To do this, the variations from month to month of the 30-year normal values are expressed in percents of the annual amplitude.It is found that in Central Europe the warming between January and April proceeds from southwest to northeast, and is most pronounced in the Basin of Transylvania (Roumania). Relative heating in June has a minimum in the western Ukraine. The center of cooling proceeds from Northern Europe towards southwest. The development of warming and cooling centers is determined by insolation, advection, and particularly by monsoon effects.

---

Résumé Etude de la marche annuelle de la température en Europe en utilisant la température relative introduite parKöppen. On exprime dans ce but les variations de mois en mois des moyennes trentenaires en pourcent de l'amplitude annuelle.On constate qu'en Europe centrale le réchauffement printanier, entre janvier et avril, se propage du Sud-Ouest au Nord-Est et se manifeste plus nettement qu'ailleurs sur le Plateau de Transylvanie. Le réchauffement relatif d'été, en juin, est le plus faible en Ukraine occidentale. Le centre du refroidissement maximum se déplace progressivement du Nord de l'Europe vers le Sud-Ouest. Le développement des centres de réchauffement et de refroidissement dépend du rayonnement, mais aussi des processus advectifs, en particulier de ceux qui relèvent de la mousson.

---

---

Mit 6 Textabbildungen.