Strahlstrom und der durch Turbulenz verursachte Transport der mechanischen Energie in der Atmosphäre

Zusammenfassung Es wird auf einige Einflüsse der Turbulenz auf die Konzentration der kinetichen Energie in der Atmosphäre hingewiesen. Die mechanische Energie (Enthalpie + potentielle Energie der Schwere + kinetische Energie) ist bei adiabatischen Bewegungen in der Atmosphäre eine konservative Grösse. Deswegen kann unter verschiedenen Bedingungen in der Atmosphäre zur Konzentration der kinetischen Energie auf Kosten, der gesamten potentiellen Energie kommen. Im Zusammenhang mit diesem wird gezeigt, dass die Dicke einer turbulenten stabilen Schicht einen Minimalwert erstrebt. Die entsprechenden Energietransformationen sind diskutiert.

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Summary Some influences of the turbulence on the concentration of the kinetic energy in the atmosphere are indicated. The mechanical energy (enthalpy + gravitational potential energy + kinetic energy) is for frictionless adiabatic motions in the atmosphere a conservative quantity. That is the reason why under different conditions in the atmosphere may appear a concentration of the kinetic energy on the count of the total potential energy. In connection with this it is shown that the thickness of a turbulent and stabil layer tends to a minimum. The corresponding energy transformations are discussed.

     

Das diffuse Himmelslicht in der hohen Atmosphäre

Summary Devices developped in our laboratory for measurement of the diffuse sky light were shot with the French rocket Véronique into the sky over the Sahara. The measurements are discussed in detail. The final result is given in Fig. 6 with a plot of the diffuse sky light of a unit air mass as a function of altitude. At first the emission decreases to a minimum value in the tropopause due to the Rayleigh scattering of air molecules. Then the values increase to a maximum at an altitude of 25 km that is attributed to solid particles existing in a zone over the tropopause. The periods for rotation and precession of the rocket could be determined owing to the sun looking into the device.     

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

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

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

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

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

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

     

Physiko-chemische Vorgänge bei der Kondensation von Wasserdampf in der freien Atmosphäre

Zusammenfassung Ausgehend von der Erkenntnis, dass bei endlicher Temperatur allein durch elastischen Zusammenstoss von Wasserdampfmolekülen in der freien Atmosphäre keine Kondensation stattfinden kann, werden diejenigen zwischenmolekularen Kräfte besprochen, die nach der heutigen Kenntnis als die entscheidenden Faktoren für die Entstehung oder das Wachstum von Kondensationskernen angeommen werden müssen. — Die Kerne werden nach der physikochemischen Natur der die Kernbildung verursachenden Substanzen bzw. nach der Kernbeständigkeit in Dauer-, Initial- und Mischkerne unterteilt. Die Mischkerne entstehen durch Koagulation der beiden anderen Arten, wobei die Initialkerne die Hauptwassermenge zuführen. Infolge des Dominierens der Mischkerne können die Initialkerne mit optischen Verfahren oder Konimeter praktisch nur selten erfasst werden, sodass ihi Studium vermittels chemischer Vergleichsuntersuchungen durchgeführt werden muss. — Es wird darauf hingewiesen, dass die chemischen Kernstoffe im Hochgebirge qualitativ die gleichen sind wie in der Luft über den Ebenen, dass aber eine wesentliche quantitative Verschiebung der chemischen Kernbildner mit zunehmender Höhe eintritt. Das Aerosol im Hochgebirge ist infolgedessen kein «verdünntes» Aerosol der Niederungen, sondern eine Kernmischung mit einem chemisch andersartigen Charakter.

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Summary When starting from the knowledge that at finite temperatures only by elastic impact forces of water-vapour-molecules in the free atmosphere a condensation cannot take place, those intermolecular forces are discussed which according to the to-day-knowledge must be taken for the final component parts for the formation or increase of condensation nuclei. — The nuclei are subdivided according to the physico-chemical nature of the substances, respectively according to the persistance of the nuclei by which the formation of the nuclei is caused into duration-, initial- and mixed nuclei. The mixed nuclei result from the coagulation of the two other kinds in the couise of which the initial nuclei supply the chief water quantity. On account of the predominance of the mixed nuclei the initial nuclei can be seized pratically seldom by optical methods or conimetre, so that the study of them must be carried out by chemical comparison methods. — It must be pointed to the fact that the chemical nuclei substances in the high mountains are in quality the same as in the air over the plain, but that a remarkable displacement in quantity of the chemical components of nuclei takes place with increasing height. Consequently the aerosol in the high-mountains is not a rarefied aerosol of the plains, but a composition of nuclei with a chemical different character.

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Résumé La condensation ne peut se produire, dans l'atmosphère libre et aux températures finies, par le seul choc élastique des molécules de vapeur d'eau. Il est ainsi nécessaire d'admettre, selon les données actuelles, des forces intermoléculaires agissant comme facteurs déterminants dans la formation et la croissance des noyaux de condensation. Ces noyaux se répartissent en trois catégories: noyaux permanents, initiaux et mixtes. Cette répartition est basée sur la nature physico-chimique des substancs dont se composent les noyaux ou selon la stabilité de ces derniers. Les noyaux mixtes naissent de la coagulation d'unités des deux autres catégopries. Les noyaux initiaux apportent à la nouvelle composition la plus grande partie de l'eau. Comme les noyaux mixtes dominent, il est rare dans la pratique de pouvoir déterminer les noyaux initiaux par voie optique ou conimétrique. On devra donc les étudier par le moyen de recherches comparatives. L'auteur remarque que les substances chimiques dont sont composés les noyaux sont qualitativement les mêmes en haute montagne qu'en plaine. Un décalage quantitatif de ces composants chimiques intervient cependant en fonction de l'altitude. On ne rencontre par conséquent pas en montagne un aérosol de plaine diffus, mais au contraire un mélange de noyaux ayant une composition chimique différente.

     

Die Anlagerung von natürlichen Radionukliden an Aerosolpartikel und Niederschlagselemente in der Atmosphäre

Zusammenfassung Es wird die Anlagerung der Zerfallsprodukte des, Radons und Thorons an das atmosphärische Aerosol infolge von Diffusion und elektrostatischer Dipolanziehung diskutiert. Die berechnete Grössenverteilung, des gebildeten, radioaktiven Aerosols stimmt weitgehend mit den Ergebnissen von Diffusionsmessungen überein. Die Aktivierung von Wolken-und Niederschlagselementen erfolgt im wesentlichen durch die Anlagerung trägerfreier, frisch gebildeter RaA-Atome; nur bei langlebigen Zerfallsprodukten spielt die Koagulation mit dem radioaktiven Aerosol eine Rolle. Die Anlagerungsgeschwindigkeit von RaA und ThB an fallende Regentropfen wurde durch Modellversuche bestimmt. Hiernach ist der Auswascheffekt von Regentropfen klein gegenüber der primären Aktivierung der Wolkenelemente. Es wird ein, Verfahren zur kontinuierlichen Messung der RaB- und RaC-Aktivität im Niederschlag beschrieben; die gemessene, mittlere spezifische Aktivität von 3·10^–5 c/cm³ kann mit Hilfe der angegebenen Aktivierungsprozesse befriedigend erklärt werden.

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Summary The attach of Rn- and Tn-decay-products to the atmospheric aerosol is discussed, taking into account diffusion and electrostatic forces. The computed size distribution of the produced radioactive aerosol agrees with the results of diffusion measurements. The activation of cloud and rain droplets with short-lived decay products happens chiefly due to the diffusion of fresh, carrier-free RaA-atoms. The collection efficiency of falling rain droplets for RaA and ThB was measured in model experiments; it is small compared to the activation of cloud elements. A method for the continuous measurement of RaB- and RaC-activity during rainfall is described; the measured, mean specific activity of 3·10^–5 c/cm³ can be explained by the theory of activation processes.

     

Zu den beziehungen für den fluktuativen und mittleren Wassertransport in der Atmosphäre

Zusammenfassung Die Gleichungen für den mikro- und makroturbulenten Austausch und Transport von Wasser in gasförmiger, flüssiger und fester Form werden unter Benutzung abgewogener Augenblicks- und Mittelwerte des Geschwindigkeitsvektors dargestellt. Fragwürdigkeiten bei der Behandlung des bodennahen Wasserdampfaustausches nach dem Vorgang vonWilh. Schmidt und einige Probleme bei der Ermittlung von Verdunstung minus Niederschlag größerer Gebiete aus dem atmosphärischen Wassertransport werden erörtet.

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Summary The equations concerning the micro- and macroturbulent «austausch» and transport of water in its three phases are represented by using weighted vectors of instantaneous and average velocities. Usual defects in treating the eddy diffusion of water vapour next to the bottom by applying the theory ofWilhelm Schmidt are discussed as well as some problems in the estimation of evaporation minus precipitation of large areas from the transport of water in the atmosphere.

     

Über die Anwendung der technischen Turbulenzlehre auf die Reibungsschicht der Atmosphäre

Zusammenfassung Die Turbulenz der atmosphärischen Reibungsschicht unterscheidet sich von den technisch vorkommenden Turbulenzen nicht nur durch die Weiträumigkeit und Rotation der Atmosphäre sondern auch durchwetterhafte Einwirkungen (Impulsübergänge) aus der «freien» Atmosphäre in die Reibungsschicht. Dieser Umstand erfordert gewisse Änderungen der Turbulenztheorie welche bisher nicht genügend Beachtung gefunden haben. Nachstehend wird gezeigt, daß dieser neue Gesichtspunkt (neben Erdrotation und statischer Stabilität) in der Tat eine bessere Übereinstimmung zwischen Theorie und Erfahrung zu bringen geeignet ist.

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Summary The turbulence of the atmospheric friction-layer differs from the technical turbulences not only by means of the large scale of space and the rotation of the atmosphere but also by means of the weather-made influences given from the free atmosphere into the friction layer. This fact demands certain modifications of the turbulence-theory, which have not been noticed enough until now. It will be mentioned that this new point of view (and the rotation of the earth and the static stability) is indeed able to get a better agreement between the theory and the experience.

     

Zur Kenntnis des Klimas der Freien Atmosphäre über Sizilien

Zusammenfassung Auf Grund einer 21 Monate (Oktober 1941–Juli 1943) umfassenden Messreihe von deutschen Radiosonden und Höhenwindmessungen in Catania werden die mittleren Temperatur- und Druckverhältnisse bis 20 (bzw. 22) km Höhe über Sizilien abgeleitet. Die Bearbeitung der Höhenwinde nach Häufigkeit, Richtung und Geschwindigkeit beschränkt sich auf die orographisch nicht mehr gestörte Troposphäre zwischen 3 und 12 km. Vergleichende Betrachtungen beziehen sich auf die Temperaturunterschiede in meridionaler und zonaler Richtung, sowie auf die Windverhältnisse in Mittelmeergebiet.

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Summary On the base of german radio-soundings and pilot-balloons during a 21-month-period (1941, October to 1943, July) at Catania the average temperatures and pressures over Sicily up to 20 (or 22) km were derived. The discussion of upper wind deals with frequence, direction and velocity in the orographically undisturbed troposphere between 3 and 12 km, comparing the meridional and zonal differences of temperature and the distribution of wind in the Mediterranean area.

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Riassunto Nei 21 mesi dall'Ottobre 1941 al Luglio 1943 il Servizio Meteorologico Tedesco eseguì a Catania radio-sondaggi e misure del vento in quota, dalle quali è possibile deduree le condizioni termiche e bariche medie regnanti sulla Sicilia fino all'altezza di 20 (o 22) km. L'elaborazione dei venti in quota, secondo la frequenza, la direzione e la velocità si limita a quella parte della troposfera orograficamente non perturbata fra 3 e 12 km d'altezza. L'analisi comparativa dei risultati riguarda particolarmente le differenze di temperatura nella direzione meridionale e zonale, nonchè le condizioni anemologiche dominanti nel Mediterraneo.

     

Die Bildung ionosphärischer Schichten bei beliebiger Temperaturverteilung in der Atmosphäre

Zusammenfassung Die Theorie der Schichtbildung durch eine monochromatische Strahlung wird für beliebige Temperaturverteilungen in der Atmosphäre erweitert. Unter gewissen Voraussetzungen ergeben sich durch Ionisation einer einzigen Komponente des Luftgemisches bereits zwei Maxima der Ionenbildung. Es wird vermutet, daß dieser Vorgang bei der häufig beobachteten Aufspaltung der F-Schicht in dieF ₁- undF ₂-Schicht vorliegt; aus der Theorie ergibt sich dann, daß die Temperatur in derF ₂-Schicht tiefer sein muß als in derF ₁-Schicht, weiters können verschiedene bisher bestandene Schwierigkeiten hinsichtlich derF ₂-Schicht behoben werden.

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Summary The ion-production of a monochromatic radiation in an atmosphere with variable temperature in various heights is considered. A stratification ofF-layer intoF ₁-andF ₂-layer appears by a heat zone between these layers. But always the temperature of theF ₂-layer is lower as this ofF ₁-layer. Thus some difficulties ofF ₂-layer can be removed.

     

Atmosphärische Fronten und Vertikalaustausch

Zusammenfassung Die vom Verfasser aufgestellten fünf Typen von Kaltfronten, die als wesentliches Unterscheidungsmerkmal die vertikale Temperaturschichtung im Frontbereich benutzen, sowie stabile und labile Warmfronten zeichnen sich in den Wetterkarten durch typische Wettererscheinungen aus. Für jeden dieser Fronttypen, die nach diesen Erscheinungen aus den Wetterkarten des Jahres 1950 für Hamburg ausgesucht wurden, wurde das Jahresmittel des vertikalen Austauschkoeffizienten in 35 m Höhe und der Oxydationswert der Bodenluft bestimmt. Die Ergebjisse bestätigen die Berechtigung der gegebenen Frontenklassifikation.

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Summary The five cold front types adopted by the author, with the vertical lapse rate of temperature in the frontal area as the essential characteristic, and stable und unstable warm frontal systems are distinguishable in the weather maps by specific weather phenomena connected with them. Based on the weather maps for Hamburg Germany, in 1950, the annual mean coefficient of vertical exchange at the 35-m level and the oxydation value of the surface air layer were determined for each of these frontal types. The results obtained are confirming as justified the adopted classification.

     

Untersuchung über die Verteilung von Spurengasen in der freien Atmosphäre

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit behandelt die Ergebnisse von Messflügen zur Bestimmung der Konzentrationsverteilung von Spurengasen in der freien Atmosphäre. Auf Grund dieser Aufstiege war es erstmals möglich, den Gehalt der Atmosphäre an Schwefeldioxyd und Stickstoffdioxyd bis in Höhen von 6000 m zu erfassen. Die gewonnene mittelere Konzentrations-verteilung bietet die Basis zu Abschätzungen über den Haushalt und die mittlere Verweilzeit von SO₂ und NO₂ in der Troposphäre.

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Summary This paper deals with the results of aircraft ascents for the measurement of the vertical distribution of atmospheric trace gases in the free atmosphere. The aircraft ascents permitted for the first time to measure the SO₂- and NO₂-concentration up to 6000 m. On the basis of the average distribution assumptions on the tropospheric budget of SO₂ and NO₂ as well as on the average tropospheric residence time of these gases were made.

     

Die Höhenlage der hochstratosphärischen Nullschicht

Zusammenfassung Folgende Eigenschaften der hochtroposphärischen Nullschicht sind bisher nachgewiesen: Verbindung mit Windmaximum, Umkehr des horizontalen Temperaturgradienten, isohypsenüberquerender Massenfluß vom Tief- zum Hochdruckgebiet, höhere Lage der Nullschicht über wärmeren Gebieten, umso stärkere Windgeschwindigkeit, je mehr im Einzelfall die Nullschicht sich ihrer mittleren Höhenlage nähert. Für die hochstratosphärische Nullschicht, die dieselbe Dynamik aufweisen muß, sind bisher nur die beiden erstgenannten Eigenschaften nachgewiesen. Die vorliegende kurze Untersuchung macht es wahrscheinlich, daß auch die hochstratosphärische Nullschicht über warmen Gebieten höher liegt als über kalten.

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Summary The following characteristics of the upper-troposheric null layer have previously been established: Connection with a wind maximum; inversion of the horizontal temperature gradient; flow of mass across contour lines from low to high; higher position of the null layer above warmer areas; the greater the wind speed, the more, in single cases, the null layer nears its average height. Only the two first mentioned characteristics have been proved for the upper-stratospheric null layer which forever must present the same dynamic. The following short investigation makes it probable that also the upper-stratospheric null layer occurs higher above warm than above cold areas. In the adjoining illustration the probable yearly course of the altitude of the upper stratospheric null layer is represented on the basis of the missile wind measurements available to the author. This illustration indicates that the reversal of the stratospheric wind direction in spring and autumn begins in the upperstratospheric null layer.

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Die Durchführung dieser Untersuchung wurde unterstützt vom US Department of the Army, European Research Office, Frankfurt/Main unter Kontrakt Nr. DA-91-591-EUC-1668 (OI-7330-61).     

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

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

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

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

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

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

     

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

Zusammenfassung Es werden Beziehungen abgeleitet zwischen dem vertikalen Gradienten des modifizierten BrechungsindexM (für Centimeter- bis Meterwellen) in der maritimen Grenzschicht der Atmosphäre und der Temperatur- und Wasserdampfdifferenz Luft-Wasser. Diese Beziehungen ergeben sich aus unseren Kenntnissen von dem Einflusse der Temperaturschichtung und der Windgeschwindigkeit auf die vertikale Wasserdampfschichtung über See und ermöglichen die Absehätzung der Refraktionsschichtung (Duct-Dicke,mittlerer Gradient u.a.) für elektromagnetische Wellen (Cm- bis M-Band) in den unteren Dekametern über dem Meer. Es werden Tabellen und Diagramme für eine praktische Anwendung des Verfahrens angegeben.Als Beispiel werden Häufigkeitsverteilungen der Duct-Dicke und des mittleren Brechungsindexgradienten für Sommer und Winter gezeigt, die sich aus vierjährigen Beobachtungen auf einem nordatlantischen Wetterschiff ergaben.

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

Summary Correlations between the vertical gradient of the modified refractive indexM (of centimetre- to metre-waves) in the maritime boundary layer of the atmosphere and the difference air-water in temperature and water vapour are stated. The correlations are known from the influences exercised by the temperature stratification and the wind velocity on the vertical stratification of water vapour above the sea surface; they allow to estimate the refractive stratification (thickness of duct, medium gradient etc.) of the electro-magnetic waves (centimetre- to metre-waves) in the lower decametres above the ocean surface. Tables and diagrams are stated in the paper for a practical application of the method under discussion.As an example, the author included in this paper data of frequency distribution of the duct thickness and of the medium gradient of the refractive index for summer and winter which are derived from four years' observations on board of a weather ship in the North Atlantic.

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Sur le gradient de l'indice de réfraction des ondes électromagnétiques (de 0,01 m á 1m) présentes dans la couche limite maritime de l'atmosphère

Résumé On révèle des corrélations entre le gradient vertical de l'indice modifié de réfractionM (par rapport aux ondes de 0,01 à 1 m) et la différence: air eau de la température et du vapeur d'eau. Ces corrélations, nous le savons, résultent de l'effect que la stratification de la température a sur la stratification verticale du vapeur d'eau au-dessus de la surface de la mer. La connaissance de ces corrélations nous permet d'estimer la stratification de réfraction (l'épaisseur du duct, gradient moyen etc.) des ondes électromagnétiques présentes dans les bas décamètres voisins de la surface de l'océan. Des tableaux et des diagrammes permettant d'appliquer au travail pratique la méthode discutée ici, sont indiqués.Pour offrir un exemple, l'auteur décrit dans cet article la distribution en fréquence de l'épaisseur du duct et du gradient moyen de l'indice de réfraction pour l'hiver et pour l'été en se basant sur les observations faites à bord d'un bateau météorologique en Océan Atlantique Nord pendant une période de quatre ans.

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Herrn o. ö. Professor Dr. Paul Raethjen, Direktor des Geophysikalischen Instituts der Universität Hamburg, zum 60. Geburtstag gewidmet.     

Gegenläufiges Verhalten des Verlaufes von Druck und Temperatur in der Unteren Troposphäre

Zusammenfassung Der vertkkale Temperaturgradient hat bei ausgewahlten Stationen einen jährlichen Gang, der nicht durch den täglichen Temperaturgang erklärbar ist. Die jährliche Temperaturschwankung in Abhängigkeit von der Höhe zeigt ein gegenläufiges Verhalten zwischen den unteren und den mittleren Schichten der Troposphäre. Beide Erscheinungen weisen darauthin, dass man die Troposphäre nicht als eine Schicht von einheitlichem Aufbau ansehen kann. Die interdiurnen Anderungen von Druck und Temperatur in den einzelnen Höhenschichten und ihr gegenläufiges Verhalten zwingen dazu eine untere Schicht in der Troposphäre auszusondern, die scho gelegentlich früher beobachtet und dann als Störungsschicht bezeichnet wurde. Diese Beobachtungen sind aber einer Verallgemeinerung fähig, indem diese untere Schicht als planetarische Erscheinung aufzufassen und als Grundschicht der Atmosphäre zu kennzeichnen ist.

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Summary The vertical temperature gradient for selectet stations shows an annual variation which cannot be explained by the diurnal variation of temperature. The annual variation of temperature at fixed levels in the lower layers of atmosphere shows a trend opposite to these variations at fixed elevations in the middle layers. This fact indicates that the troposphere cannot be regarded as a layer of uniform structure. The interdiurnal variations of pressure and temperature for the individual levels and their opposite trend compel us to postulate within the troposphere a lower layer as has been observed before in various occasions and then called the layer of disturbation. It is possible to generalize these observations and to conceive of the lower layer as a planetary phenomenon and as the ground layer of the atmosphere.

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Riassunto Il gradiente termico verticale presenta una variazione annuale che non può venir spiegata con la variazione diurna della temperatura. La variazione annuale della temperatura a livelli determinati nei bassi strati dell'atmosfera rivela un andamento opposto a quello che si riscontra negli strati centrali della troposfera. I due fatti dimostrano che la tropofera non può venir considerata come uno strato avente struttura uniforme. Le variazioni interdiurne della pressione e della temperatura nei singoli strati verticali ed il loro comportamento inverso conducono all'esistenza di uno strato inferiore in seno alla troposfera, già prima occasionalmente osservato e definito strato di perturbazione. Simili osservazioni sono atte a venir generalizzate in quanto questo strato inferiore è concepibile come fenomeno planetärio e come strato base dell'atmosfera.

     

Zur Umstellung der grossräumigen Zirkulation in der Stratosphäre

Zusammenfassung Aufgrund theoretischer Überlegungen wird gefolgert, daß die Umstellung der stratosphärischen Zirkulation in deren Heizfläche (Obergrenze der Ozonschicht) und zwar in Nähe des Pols ihren Ausgang nimmt und sich dann nach Süden und gleichzeitig auch nach oben und unten ausdehnt. Nur bei der Umstellung von der winterlichen Westoströmung zur sommerlichen Ostwestströmung greift die äquatoriale Ostströmung etwas nach Norden aus, so daß dieser Wechsel über die ganze Erdhalbkugel weniger Zeit in Anspruch nehmen dürfte als die nur vom Pol ausgehende Umstellung von Ostwest- auf Westostzirkulation. Die Ergebnisse zeitlich verschiedener Darstellung des mittleren Windprofiles der Stratosphäre über der Nordhalbkugel, gewonnen aus Radiosondenaufstiegen und aus Forschungsraketenmessungen, stimmen mit dem erhaltenen Bild überein.

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Summary On basis of the theoretical considerations it will be inferred that the change of stratospheric circulation starts in the heating levels (upper boundary of ozone layers) in the region of the pole, and then spreads southward and at the same time upward and downward. Only at the time of change from the winterly west-east flow to the summerly east-west flow does the equatorial east flow spread out somewhat toward the north. Thus this change probably takes less time to spread over the hemisphere than the change from east-west to west-east starting only at the pole. The results representing different periods of time of the average wind profile of the stratosphere over the northern hemisphere, received from radiosonde and research missile measurings, confirm the maintained picture.

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Diese Arbeit wurde unterstützt vom US Department of the Army, European Research Office, Frankfurt (Main) unter Kontrakt Nr. DA-91-591-EUC-1668 (OI-7330-61).     

Bemerkungen zur Meteorologie der Ionosphäre

Zusammenfassung In Köln wurden in den Jahren 1941 bis 1942 Ionosphärenstörungen beobachtet, die in der E-Schicht eine bevorzugte Zugrichtung aus NNE aufwiesen. In der F-Schicht liess sich eine solche Bevorzugung einer Zugrichtung nicht erkennen. Wenn man die Wanderung dieser Ionosphärenstörungen als Bewegung materieller Teile deutet, so steht die Richtungsverteilung in einem klaffenden Widerspruch zur Richtungsverteilung der vonHoffmeister beobachteten Leuchtstreifen in rund 120 km Höhe. Es muss allerdings eingeräumt werden, dass es sich bei Leuchtstreifen um Nacht-, bei den Ionosphärenstörungen um Tagesbeobachtungen handelt. Eine Aufklärung dieser Unterschiede und eine einwandfreie Deutung des Mechanismus dieser Ionosphärenstörungen ist umso notwendiger, als die Ionosphäre steigendes Interesse auch für die synoptische Meteorologie gewinnt.

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Summary From 1941 to 1942 at Cologne ionospheric interferences have been observed, which showed a specially favoured flow from NNE in the E-layer. In the F-layer such favoured flow were not to recognize. If one interpret the movement of these ionospheric interferences as a motion of material particles, this direction distribution is incompatible with the direction distribution ofHoffmeister's «Leuchtstreifen» (glowing stripes) at 120 km. Of course it is to concede, that the «Leuchtstreifen» were observed at night, while the ionospheric interferences are day observations. An explanation of these differences and an unobjectionable interpretation of the mechanism of the ionospheric interferences are so much the more necessary as the synoptic meteorology is more and more interested in the ionosphere.