Extreme monsoonal rainfall deficits in India

Summary Data from 306 stations in India, for the 70 years (1901–70) of summer (June–September) monsoonal rainfall, are grouped into 32 sub-regions. Extreme event theory is used to analyse the return periods of extreme rainfall deficits within each of these sub-regions, using the log-Pearson type III frequency distribution in a spatial rather than a temporal context. The resultant estimates for 2, 5 and 10 year return periods are compared with the patterns derived from the Gaussian frequency distribution applied to the 306 stations individually; the 50 and 100 year return period estimates are also considered.

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Zusammenfassung Die Daten über den sommerlichen Monsunregen (Juni–September) aus 70 Jahren (1901–70) von 306 Stationen in Indien werden in 32 Teilgebiete gruppiert. Zur Analyse der wiederkehrenden Perioden extremen Regendefizits in jedem dieser Teilgebiete wird die Theorie extremer Ereignisse verwendet, wobei die log-Pearson-Häufigkeitsverteilung vom Typ III eher in einem räumlichen als zeitlichen Zusammenhang verwendet wird. Die sich daraus ergebenden Schätzungen für wiederkehrende Perioden von 2, 5 und 10 Jahren werden mit den Mustern verglichen, die mit Hilfe der auf alle 306 Stationen einzeln angewandten Gaußschen Häufigkeitsverteilung gewonnen wurden. Die Abschätzung 50jähriger und 100jähriger Ereignisse wird ebenfalls besprochen.

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With 6 Figures     

An index to assess agricultural drought in India

Summary Crop drought or moisture stress is a function of the difference between actual evapotranspiration and evapotranspiration requirements of the crop under given atmospheric conditions.In the present work the climatic water balance approach is utilized to develop a crop moisture index for the kharif crop season over India.The difference between actual and climatologically derived evapotranspiration have been accumulated for different consecutive weeks of the crop season and made comparable in time and space through suitable weights. The lowest weighted deficit values have then been used for successive weeks to evolve the Crop Moisture Index. This index enables detection of degree of moisture stress experienced by the crop and can be used in drought monitoring.

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Zusammenfassung Dürre oder Feuchtestreß ist eine Funktion der Differenz zwischen tatsächlicher Verdunstung und dem Verdunstungsbedarf für bestimmte Kulturpflanzen unter gegebenen atmosphärischen Bedingungen. In vorliegender Studie wird die klimatische Wasserbilanz verwendet, um einen Feuchtigkeitsindex für die Kharif-Anbauzeit in Indien zu erstellen.Die Differenz zwischen aktueller und klimatologisch errechneter Verdunstung wurde für einige aufeinanderfolgende Wochen der Erntezeit aufsummiert und durch geeignete Gewichtungen in Zeit und Raum vergleichbar gemacht. Die am wenigsten veränderten Defizitwerte wurden dann für aufeinanderfolgende Wochen zur Errechnung eines Feuchtigkeitsindex herangezogen. Dieser Index ermöglicht die Quantifizierung des für die Pflanzen relevanten Feuchtestresses und kann für die Aufzeichnung von Dürren verwendet werden.

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With 2 Figures     

Valley winds and slope winds — Observations and elementary thoughts

Summary This paper presents a state-of-the-art account of valley wind research, with a bias towards a typical large Alpine valley and towards weak-gradient synoptic conditions. At the center of our attention is the quasiperiodic thermal forcing mechanism which drives the local wind system, in particular the role of slope winds and of topographic relief.Slope winds are at the small-scale end of a whole spectrum of thermally direct circulations which act to transmit the sensible heat input along the slopes to the valley atmosphere via compensating vertical motions. We surmise that the dynamics of slope winds, which react instantly to changes of the insolation or radiation balance, is characterized by local, instantaneous equilibria, rather than by conventional entrainment and boundary layer concepts.As described by Steinacker, the area-height distribution of a valley segment is a fundamental geometric factor which affords a quantitative measure of the slope area available for heat exchange, and of the air volume which must be heated or cooled. Using this concept, one can easily explain why the daily range of the valley mean temperature is, on average, more than twice as large as that of the atmosphere over the adjacent plain. This horizontal temperature contrast between plain and valley, reversing sign twice daily, builds up a corresponding pressure contrast hydrostatically, thereby causing up- and downvalley winds.

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Berg- und Tal- bzw. Hangwinde — Beobachtungen und grundsätzliche Überlegungen

Zusammenfassung Wir berichten über den aktuellen Stand der Talwindforschung mit besonderer Betonung der Verhältnisse in den Alpen und vorzugsweise gradientschwache Wetterlagen betreffend. Einen Schwerpunkt unserer Darstellung bilden die quasiperiodischen thermischen Antriebskräfte der lokalen Windsysteme, vor allem die Rolle der Hangwinde und des Reliefs.Am kleinräumigen Ende eines Spektrums thermisch getriebener direkter Zirkulationsformen stehen die Hangwinde. Sie vermitteln der Talatmosphäre die an den Hängen umgesetzte fühlbare Wärme mittels kompensierender vertikaler Strömungen. Es wird vermutet, daß die Dynamik der Hangwinde eher durch lokale und spontane Gleichgewichtszustände beschrieben werden kann als durch die üblichen Entrainment- und Grenzschichtkonzepte.Steinacker hat gezeigt, daß die Flächen-Höhen-Verteilung von Talabschnitten ein quantitatives Maß der für die Wärmeumsätze zur Verfügung stehenden Hangflächen liefert, und gleichzeitig der abzukühlenden oder zu erwärmenden Luftvolumina. Die in einem Tal im Vergleich zum Vorland mehr als doppelt so große Tagesschwankung der vertikalen Mitteltemperatur kann damit leicht erklärt werden. Dieser horizontale Temperaturunterschied zwischen Ebene und Gebirge mit seinem täglich zweimaligen Vorzeichenwechsel baut hydrostatisch die entsprechenden Druckunterschiede auf, welche die Talein- und Talauswinde antreiben.

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With 14 Figures     

Low level wind shear and baroclinic growth of monsoon depression scale waves

Summary A quasi-geostrophic, linear stability analysis was carried out to find the effect of low level wind shear on the baroclinic growth of monsoon depression scale waves. The low level wind shear of the mean monsoon flow is altered by varying the surface wind, the position and the magnitude of the westerly maximum. The growth rate and phase velocity of the short unstable waves for all the cases of wind profiles are obtained. It is noticed that the growth rate and phase velocity of the depression scale waves (L2000 to 2500 km) are not influenced by small variations in the position or magnitude of the westerly maximum. But the growth rate of depression scale waves does depend on the average wind shear between 850–500 mb region.

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Zusammenfassung Die Scherung des Windes in den unteren Schichten und das barokline Wachstum von kurzen Wellen der MonsundepressionEs wurde eine quasigeostrophische, lineare Stabilitäts-analyse durchgeführt, um die Auswirkung der Windscherung in den unteren Luftschichten auf das barokline Wachstum von kurzen Wellen der Monsundepression zu studieren. Die Windscherung der mittleren Monsunströmung wird durch wechselnden Wind am Boden sowie die Lage und die Stärke des Westwindmaximums verändert. Für alle Fälle von Windprofilen wurde die Wachstumsrate und die Phasengeschwindigkeit der kurzen labilen Wellen (L2000 bis 2500 km) bestimmt. Man erkennt, daß beide von kleineren Änderungen in Lage und Stärke des Westwindmaximums nicht beeinflußt werden. Dagegen hängt die Wachstumsrate der kurzen Wellen der Monsundepression wohl von der mittleren Windscherung im Niveau zwischen 850 und 500 mb ab.

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With 5 Figures     

Clear sky ultraviolet-B radiation in the English Midlands: A comparison of measured and modelled values

Summary Spectral measurements were made of solar ultraviolet-B (UVB) irradiance at Sutton Bonington (52° 50N, 1° 15W) under cloudless skies using a Licor LI 1800 scanning spectroradiometer. The finite bandpass of the instrument and the steep shape of the UVB spectra caused overestimation of irradiance at short wavelengths. Spectra were corrected mathematically for these effects.The corrected spectra were compared to estimates of global UVB irradiance as a function of zenith angle and amount of ozone. Comparisons were made at 300 nm, 310 nm and 320 nm. Estimates were significantly greater (p = 0.05) than the measurements except at 320 nm where differences were not significant. The differences may have been the result of overestimation of UVB at short wavelengths, since some of the assumptions on which the estimates were based may not be valid for Sutton Bonington conditions.

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Zusammenfassung Unter wolkenlosem Himmel wurden in Sutton Bonington (52° 50N, 1° 15W) mittels eines Licor LI 1800 Spektroradiometer-Scanners Spektralmessungen von Ultraviolett-B (UVB)-Strahlung durchgeführt. Die endliche Bandbreite des Instruments und der steile Anstieg der UVB-Spektren führten zu einer Überschätzung der Strahlung im kurzwelligen Bereich. Die Spektren wurden in dieser Hinsicht mathematisch korrigiert.Die korrigierten Spektren wurden mit den Schätzwerten der globalen UVB-Strahlung — als Funktion von Zenithwinkel und Ozonmenge — bei 300nm, 310nm und 320nm verglichen. Hiebei erwiesen sich die Schätzwerte wesentlich höher (p = 0,05) als die Meßwerte, nur bei 320nm waren die Unterschiede nicht signifikant. Die Unterschiede könnten aus der Überschätzung von UVB im kurzwelligen Bereich resultieren, da einige der Schätzungsvoraussetzungen auf die Bedingungen in Sutton Bonington nicht zutreffen dürften.

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On leave from Department of Agronomy and Soils, Washington State University, Pullman, WA, U.S.A.

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With 4 Figures     

Momentum flux variations at lower thermospheric levels as seen from mid-latitude meteor wind observations

Summary Computations of momentum flux were made for the meteor wind data collected at Atlanta (34°N), during the period August 1974–March 1978. Substantial transport of momentum due to diurnal tide during summer and semidiurnal tide during winter was observed over the station. Monthly mean momentum flux variations of diurnal and semidiurnal tides exhibited oscillations with periods of about six and four months respectively. The height variations of annual mean momentum flux due to diurnal and semidiurnal tides revealed poleward flux throughout the height region 82–98 km and severe damping of momentum flux due to diurnal tide between the heights 90 and 92 km. The results of the present study relating to the northern hemisphere mid-latitude station are compared with those of Adelaide (35°S), the southern hemisphere mid-latitude station.

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Zusammenfassung Es wurden Impulsflußberechnungen für die in Atlanta (34°N) von August 1974 bis März 1978 gesammelten Meteor-Winddaten gemacht. Über der Station wurde ein beträchtlicher Impulstransport, der durch Tagesgezeiten während des Sommers und Halbtagesgezeiten während des Winter verursacht wurde, beobachtet. Die monatlichen, mittleren Impulsflußvariationen der Tages- und Halbtagesgezeiten zeigten Schwankungen mit sechsbzw, viermonatlichen Perioden. Die Höhenschwankungen des jährlichen, mittleren Impulsflusses infolge der Tages- und Halbtagesgezeiten zeigten einen polwärts gerichteten Flß innerhalb der Höhenregion von 82–98 km und eine heftige Dämpfung des Impulsflusses infolge der Tagesgezeiten zwischen 90 und 92 m Höhe. Die Ergebnisse dieser Untersuchung, die sich auf eine Station der mittleren Breiten in der nördlichen Hemisphäre bezieht, werden mit jenen von Adelaide (35°S), einer Station der mittleren Breiten in der südlichen Hemisphäre verglichen.

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With 3 Figures     

On the duration of the rainy season over different parts of India

Summary Applying a new criterion, based on the average monthly precipitation, the start and the cessation dates of rains over different parts of India have been determined using data from 466 widely-spread stations. The duration of rains or the rainy season is found to vary from nil to the entire year in some parts of the country. Based on the duration of the rainy season and the amount of precipitation six precipitation zones have been demarcated in the country and the utility of this demarcation for practical purposes is discussed. The relationship between the annual precipitation variability and the duration of the rainy season is also discussed.

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Zusammenfassung Unter Verwendung eines neuen Kriteriums, das auf der mittleren Monatssumme beruht, wurden Beginn und Ende der Regenzeit mit Hilfe der Daten von 466 über dem Land verteilten Stationen für verschiedenen Teile Indiens bestimmt. Die Extreme lagen bei keiner bis zu einer ganzjährigen Regenzeit für einzelne Landesteile. Über Dauer und Niederschlagsmenge der Regenzeit wurden sechs Niederschlagszonen unterschieden. Die Brauchbarkeit dieser Einteilung für praktische Anwendungen sowie die Beziehung zwischen der Schwankung der Niederschlagsmenge und der Dauer der Regenzeit werden besprochen.

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With 8 Figures     

Recent changes in smoke/haze events in Phoenix,Arizona

Summary The recent explosive population growth in Phoenix, Arizona is forcing policy-makers to develop an increased understanding of air quality meteorology in the desert setting. In this investigation, the long-term smoke/haze data base from Phoenix is analyzed to determine the magnitude of temporal changes in smoke/haze frequencies and durations. The results reveal no changes in smoke/haze frequency and intensity, but significant increases in the duration of these events. The findings appear to be related to the impact of the growing urban heat island on the structure of local inversion layers. The results suggest a link between urban-induced temperature and wind changes and air quality levels within a growing metropolitan area.

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Zusammenfassung Das zuletzt explosive Bevölkerungswachstum in Phoenix/Arizona zwingt Politiker dazu, der Meteorologie der Luftbeschaffenheit im Wüstenraum gesteigerte Aufmerksamkeit zu widmen. In vorliegender Studie werden die Langzeitdaten von Rauch/Dunst in Phoenix analysiert, um das Ausmaß zeitlicher Veränderungen in Häufigkeit und Dauer des Auftretens von Rauch/Dunst zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigen, daß sich zwar die Häufigkeit und Intensität von Rauch/Dunst nicht geändert haben; wohl aber die Dauer ihres Auftretens. Diese Ergebnisse scheinen auf einen Einfluß der wachsenden urbanen Wärmeinsel auf die Struktur der örtlichen Inversionsschichten hinzuweisen. Die Resultate lassen auf einen Zusammenhang zwischen städtisch bedingten Temperatur-und Windveränderungen und unterschiedlicher Luftqualität über wachsenden städtischen Ballungsräumen schließen.

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With 2 Figures     

Über die Genauigkeit der Registrierungen des Sonnenscheinautographen Campbell-Stokes

Zusammenfassung Nach einem Hinweis auf die bekannten Mängel des Campbell-Stokesschen Sonnenscheinautographen werden die gleichzeitigen Registrierungen, die in Basel mit dem Maurerschen Heliochronographen und dem Campbell-Stokesschen Autographen durchgeführt wurden, eingehend besprochen. Zunächst wird der Einfluß der verschiedenen Schwellenintensität der Apparate (0,2 bis 0,4 cal cm^–2 min^–1) in verschiedener Hinsicht (Sonnenhöhe bei Registrierbeginn, Verlust der registrierten Sonnenscheindauer an wolkenlosen Tagen, der Tagesgang der Sonnenscheindauer für Intensitäten zwischen 0,2 und 0,4 cal cm^–2 min^–1) untersucht. Eingehend werden die Fehler besprochen, die durch das Überbrennen entstehen, und ihre Auswirkungen auf die gesamte Sonnenscheindauer und ihren Tagesgang, auf die Anzahl Stunden mit ununterbrochen registriertem Sonnenschein bestimmt. Nach Untersuchungen über die Häufigkeitsverteilung von Stunden mit bestimmter Sonnenscheindauer, über Tage mit bestimmten Tagessummen der Sonnenscheindauer und über das Verhalten der Summe von relativer Sonnenscheindauer und Bewölkung wird die Wünschbarkeit einer einheitlichen internationalen Standardisierung der Apparate und der Auswertevorschriften betont.

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Summary After an allusion to the well-known deficiencies of the Campbell-Stokes sunshine recorder, the author discusses the results of simultaneous records which have been carried through at Basle with this apparatus and the heliochronograph of Maurer. He studies the consequences of their unequal sensibilities with regard to the sun's elevation at the beginning of the registration, the loss of sunshine duration on cloudless days and the daily variation of sunshine duration for the intensities between 0,2 and 0,4 cal cm^–2 min^–1. The errors arising from an excessive burning and their consequences for the total duration of sunshine and for its daily variation are discussed as well as for the number of hours with uninterrupted insolation. The study of the frequency distribution of hours with a determined duration of sunshine, of days with determined totals of insolation, of the sum of relative insolation and cloudiness induce the author to advocate an international normalization of instruments and of evaluation methods.

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Résumé Après avoir rappelé les défauts connus de l'héliographe Campbell-Stokes, l'auteur compare les enregistrements simultanés de cet appareil et de l'héliochronographe de Maurer exécutés à Bâle. Il étudie les conséquences de leurs sensibilités différentes en considérant la hauteur du soleil au début de l'enregistrement, la perte d'insolation lors des jours sans nuages et la variation diurne de l'insolation pour des intensités comprises entre 0,2 et 0,4 cal cm^–2 min^–1. Les erreurs produites par une brûlure excessive du carton ont une répercussion sur l'insolation totale et sa variation diurne ainsi que sur le nombre d'heures à insolation ininterrompue. L'étude de la fréquence des heures présentant une durée d'insolation déterminée, des jours présentant des sommes d'insolation déterminées, de la somme de l'insolation relative et de la nébulosité conduisent enfin l'auteur à souhaiter une normalisation internationale des appareils et des méthodes de dépouillement.

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Mit 7 Textabbildungen

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

Die effektive Temperatur unter dem Aspekt „Schwüle” in 2 m und 175 m über Grund

Zusammenfassung Aus zehnjährigen kontinuierlichen Messungen der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit in Karlsruhe-Rheinhafen (2 m ü. Gr.) und Karlsruhe-Turmberg (175 m ü. Gr.) werden mittlere Tages- und Jahresgänge der effektiven TemperaturET berechnet.Die Auszählungen der Fälle mitET24,0°C (Schwülebereich) ergeben in beiden Höhen die größten Werte im Juli; die tageszeitlichen Maxima liegen dabei zwischen 15 und 18 Uhr und die Minima zwischen 3 und 6 Uhr. Von November bis März wurde dagegen je Dreistundenintervall die durchET24,0°C festgelegte Schwülegrenze nie überschritten.

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The effective temperature from the point of sultriness in 2 and 175 m over ground

Summary For every three hours the mean effective temperatureET is computed from the air temperature and the relative air humidity which are measured at Karlsruhe-Rheinhafen (2 m o. g.) and at Karlsruhe-Turmberg (175 m o. g.). From theseET-data mean diurnal and annual variations ofET are computed for ten years (1963 to 1972).At the two heights the greatest frequencies ofET24.0°C (region of sultriness) are in July with maximum between 15 and 18 o'clock and minimum between 3 and 6 o'clock. From November to March however the sultriness-boundary determined byET24.0°C never occured.

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Mit 2 Abbildungen     

Periodic variations in Stratospheric and low Mesospheric zonal wind in the two hemispheres

Summary The long-term, annual, semiannual and terannual waves in mean zonal wind in the Stratosphere and lower Mesosphere are analysed using data from rocket soundings for the region 70° S-80° N for the period 1969–1978. Differences between the hemispheres were obtained and possible reasons are discussed. The Northern middle latitude westerly belt of the long-term zonal wind is higher than that of the Southern middle latitude. The Southern maximum of the annual wave does not appear to be elongated much more than that of the Northern hemisphere. The semiannual double-lobed tropical center seems to be influenced by the lower Stratosphere of the Southern hemisphere. The results from the behaviour of the semiannual wave support the wave absorption hypothesis. The main maximum of the terannual wave is possibly larger in the Southern hemisphere. Differences from previous findings in the literature are discussed as each topic is presented.

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Zusammenfassung Es wurden langfristig bis zu dreijährige Wellen des mittleren zonalen Windes mit Hilfe von Raketendaten zwischen 70° S und 80° N der Periode 1969–1978 untersucht. Es ergaben sich Unterschiede zwischen den Hemisphären, deren mögliche Ursachen diskutiert werden: Das Westwindband der Nordhemisphäre liegt höher, während das Maximum der Jahreswelle auf der Südhalbkugel kaum länger andauert als auf der Nordhalbkugel. Das halbjährliche tropische Zentrum scheint von der unteren Stratosphäre der Südhalbkugel beeinflußt zu sein. Die Ergebnisse des Verhaltens der halbjährlichen Welle unterstützen die Wellenabsorptionshypothese. Das Maximum der dreijährigen Welle ist möglicherweise auf der Südhalbkugel größer. Die Unterschiede zu den bisherigen Ergebnissen werden in den entsprechenden Kapiteln besprochen.

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With 4 Figures     

Further evidence of the 11-year solar cycle in stratospheric-lower mesospheric ozone and temperatures

Summary The response of the stratosphere and lower mesosphere to the quasi-eleven-year solar activity cycle (indicated by sunspot variations) was studied using temperature data obtained from rockets which are mostly based on a datasonde system throughout the decade 1969–1978. It is suggested that the highest correlation between the long-term stratospheric-lower mesospheric temperature fluctuations and the Zürich sunspot number is obtained with a time lag of one year (sun leading). A comprehensive insight into the actual process accounting for the observed correlation would be gained from improved observational data, including observations of solar ultraviolet behavior.

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Zusammenfassung Die Reaktion der Stratosphäre und der niederen Mesosphäre auf den 11jährigen-Sonnenzyklus (ausgedrückt durch Sonnenflecken-Variationen) wurde anhand von Temperaturdaten untersucht, die mit Raketensonden während des Jahrzehnts 1969–1978 ermittelt worden waren.Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die maximale Korrelation zwischen langfristigen stratosphärischen bzw. niedermesosphärischen Temperaturfluktuationen und der Anzahl der Sonnenflecken in Zürich mit einer Zeitverzögerung von einem Jahr zu erhalten ist.Ein besseres Verständnis des tatsächlichen Vorganges, dem die betrachtete Korrelation zugeschrieben wird, kann durch verbesserte Beobachtungsdaten unter Berücksichtigung der Sonnenaktivität im Ultravioletten gewonnen werden.

     

Die relative Feuchtigkeit an Tagen mit Hochnebeldecke über dem schweizerischen Alpenvorland

Zusammenfassung Bei stabilem Hochdruckwetter liegt besonders im Winter häufig eine ausgebreitete Hochnebeldecke über der nördlichen Schweiz. Dieser Wettertypus ist besonders für Orte unter 1000 m Meereshöhe klimatologisch von Bedeutung; die dabei herrschenden Feuchtigkeitsverhältnisse werden diskutiert. Für 51 Tage mit einer derartigen Hochnebeldecke werden die Abweichungen der Tagesmittel der relativen Feuchtigkeit von den Normalwerten für 7 Orte zwischen 400 und 700 m Meereshöhe untersucht. Dabei ergibt sich, daß die relative Feuchtigkeit nur an Orten, die im Kondensationsniveau oder nicht mehr als 100 m unter der Untergrenze der Hochnebeldecke gelegen sind, abnormal hoch ist. Die Untergrenze der Hochnebeldecke liegt am häufigsten zwischen 600 und 800 m über dem Meeresspiegel, ihre Dicke variiert meist zwischen 300 und 400 m.

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Summary With stable anticyclonic weather a wide-spread stratus of fog in higher levels occurs very frequently in northern Switzerland, especially in winter. This type of weather is of climatological importance for places situated below an altitude of about 1000 m above sea-level. Its humidity conditions are discussed here.For 51 days, with such a high stratus of fog, the deviation of the diurnal mean of relative humidity from its normal value is studied for 7 places, situated between 400 and 700 m above sea-level. It results that the relative humidity is abnormally high only at places lying in this condensation layer or not more than 100 m under its lower limit. Most frequently the lower limit lies between 600–800 m a. s. l. and the thickness of the layer mostly varies between 300 and 400 m.

     

Long-range seasonal rainfall forecast for Zimbabwe and its relation with El-Niño/Southern Oscillation (ENSO)

Summary This investigation shows a fairly definite connection between the mean seasonal rainfall in a rainy season and the ground minimum temperature in the preceding two winter seasons in Zimbabwe. The latter is considered to represent the intensity of the over land high over Botswana and the corresponding degree of cooling of the subcontinent during the winter season. This over land high is related to the east-west overturning Walker Circulation. This relationship emphasizes that the rainfall variability over Zimbabwe is strongly linked to the ENSO phenomenon.The study brings out an empirical relationship between these two factors from which the mean seasonal rainfall over Zimbabwe can be predicted three months before the start of the rainy season. These approaches have been examined against independent data covering a period of 20 years and the results were very encouraging.

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Zusammenfassung Diese Untersuchung zeigt einen ziemlich deutlichen Zusammenhang zwischen dem durchschnittlichen Niederschlag während der Regenzeit und den Bodentemperatur-Minima während der beiden vorhergehenden Winter in Zimbabwe. Letztere Daten sollen die Intensität des Land-Hochs über Botswana repräsentieren und somit das Ausmaß der Abkühlung des Subkontinents während des Winters zeigen. Dieses Land-Hoch steht in Zusammenhang mit der auf Ost—West umschlagenden Walker-Zirkulation. Dies macht deutlich, daß zwischen der Niederschlags-Variabilität über Zimbabwe und dem ENSO-Phänomen ein enger Zusammenhang besteht.Die vorliegende Studie weist einen empirischen Zusammenhang zwischen den beiden Faktoren nach, wodurch eine Vorhersage des durchschnittlichen Niederschlags über Zimbabwe bereits drei Monate vor Beginn der Regenzeit möglich wird. Die genannten Ansätze wurden mit einem unabhängigen Datensatz von 20 Jahren überprüft und durch das Ergebnis in ermutigender Weise bestätigt.

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With 7 Figures     

The contribution of months and seasons to fluctuations of the mean annual temperature in eastern Minnesota

Summary The 164-year eastern Minnesota record was analyzed to determine the contribution that each month and season has made to the fluctuations in the annual mean temperature record. The contributions are considered at time scales of years, pentad averages, and decadal averages. Correlation analyses, Cramer tests, and linear trend analyses were used to determine the degreee of influence.The different analysis methods provide a convergence of evidence toward the major conclusion of this investigation: late summer and autumn months and the autumn season have been most influential in determining the fluctuations in the annual mean temperature for pentad and decadal averaging periods.

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Zusammenfassung Die Aufzeichnungen über einen Zeitraum von 164 Jahren aus dem östlichen Minnesota wurden analysiert, um festzustellen, welchen Beitrag jeder Monat und jede Jahreszeit zu den Schwankungen in den Aufzeichnungen über das Temperaturjahresmittel leistet. Die Beiträge werden in Jahreszeiträumen, und zwar im fünfjährigen und zehnjährigen Mittel betrachtet. Zur Bestimmung des Einflußgrades wurden Korrelationsanalysen, Cramertests und lineare Trendanalysen verwendet.Die unterschiedlichen Analysenmethoden liefern Ergebnisse, die auf die wesentliche Schlußfolgerung dieser Untersuchung zusammenlaufen: die Sommer- und Herbstmonate sowie die Jahreszeit Herbst hatten den größten Einfluß auf die Schwankungen im Temperaturjahresmittel für Mittelungsperioden von fünf und zehn Jahren.

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With 2 Figures     

Stochastic intervention analysis of rainfall

Summary Urbanization and industrialization are claimed to affect local climate and to increase precipitation in urban and surrounding rural areas. In the past, considerable meteorologic data have been collected in urban areas and the effects of urbanization on precipitation and other variables have been analyzed by using various techniques. In evaluating urban effects on precipitation, changes in precipitation due to urban effects must be distinguished from changes which are due to natural variability, noise effect, and sampling error. Stochastic intervention analysis is used in this study to establish the statistical significance of changes in monthly precipitation attributed to the effects of urbanization and industrialization and to investigate the nature of these changes. Intervention analysis is especially useful in the analysis of correlated and seasonal monthly rainfall data. Intervention analysis is used to determine whether changes have occurred in the overall mean value or in warm and cold seasons. Monthly rainfall data from Laporte and St. Louis areas are analyzed and the results are presented.

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Zusammenfassung Urbanisierung und Industrialisierung beeinflussen wahrscheinlich das Lokalklima und erhöhen dabei den Niederschlag in städtischen Gebieten sowie deren ländlicher Umgebung. In der Vergangenheit sind meteorologische Daten beträchtlichen Umfangs in städtischen Gebieten gesammelt worden und die Effekte der Urbanisierung auf den Niederschlag wurden mit Hilfe verschiedener Methoden untersucht. Bei der Abschätzung dieser Stadtklimaeffekte auf den Niederschlag müssen Varianten davon unterschieden werden, die natürlichen Ursprungs sind, einschließlich dem Rausch-Effekt und dem Probenahmefehler. In der vorliegenden Studie wird die stochastische Interventionsanalyse dazu benützt, die statistische Signifikanz der Änderungen des monatlichen Niederschlages herauszufinden, die der Urbanisierung und Industrialisierung zugeschrieben werden können und die Art dieser Änderungen zu untersuchen. Dié Interventionsanalyse ist insbesondere bei der Analyse korrelierter jahreszeitlich-monatlicher Niederschlagsdaten nützlich. Diese Interventionsanalyse wird nun dazu benützt, festzustellen, ob sich die Änderungen im Gesamtmittelwert oder aber in der warmen bzw. kalten Jahreszeit zeigen. Die monatlichen Niederschlagsdaten von Laporte und St. Louis (U.S.A.) werden analysiert und die Ergebnisse mitgeteilt.

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With 3 Figures     

Subsynoptic vertical heat fluxes from high-resolution synoptic budgets

Summary A recently designed diagnostic model for synoptic heat budgets is reviewed and is applied to selected ALPEX-SOP dates. The model uses the conservation equations for moisture, (sensible) heat and mass. All synoptically observable terms (including moisture and heat tendencies and surface rain) are specified from objective analyses. Quasi-observable terms (including , radiation, surface evaporation and surface heat flux) are also considered synoptic and are specified close to observations. The non-observable terms: rain, moisture and heat fluxes in the free atmosphere are considered subsynoptic; they are determined as residuals. The model includes a submodel for the errors, a closure assumption which couples the vertical moisture and heat fluxes and a variational 3D-mass flux modification. This is the minimum parameterization level possible with these data.Results over the ALPEX-domain are shown for 5 dates from 4–6 March 1982. Each budget is a 24 h-average, each diagnostic box has a horizontal/vertical resolution of 100 km/100 hPa. The presentation focusses upon the three vertical heat fluxes. The model separates signal (=subsynoptic fluxes, 0–600 W m^–2) from error (0–60 W m^–2), the fields are coherent both in space and time, and the different stages of the synoptic development are reproduced by the subsynoptic fields. While the rain is downward and the moisture flux upward everywhere, the heat flux is upward in the trough, weak in the ridge and downward ahead of the next trough. The rain flux vector is usually divergent but can occasionally be convergent in lower levels which indicates reevaporation. The great detail in the fields of rain, moisture and heat flux proves that diagnostic models of this kind are potentially useful for further synoptic research.

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Subsynoptische vertikale Wärmeflüsse aus hochauflösenden synoptischen Haushalten

Zusammenfassung Ein kürzlich entwickeltes diagnotisches Modell für synoptische Wärmehaushalte wird dargestellt und auf ausgewählte ALPEX-SOP-Termine angewandt. Das Modell verwendet die Erhaltungsgleichungen für Feuchte, (fühlbare) Wärme und Masse. Alle synoptisch beobachtbaren Glieder (einschließlich Feuchte- und Wärmetendenz sowie Bodenniederschlag) werden aus objektiven Analysen spezifiziert. Quasi-beobachtbare Glieder (einschließlich , Strahlung, Bodenverdunstung und Bodenwärmefluß) werden ebenfalls als synoptisch angesehen und beobachtungsnahe spezifiziert. Die nicht-beobachtbaren Glieder: Regen, Feuchtefluß und Wärmefluß in der freien Atmosphäre werden als subsynoptisch angesehen und als Residuum bestimmt. Das Modell enthält ein Untermodell für die Fehler, eine Schließungsannahme, welche den vertikalen Feuchte- und Wärmefluß koppelt, sowie eine, auf dem Variationsprinzip beruhende, Modifikation des 3D-Massenflusses. Dies ist der minimale Parametrisierungsaufwand, der mit den vorliegenden Daten möglich ist.Ergebnisse über dem ALPEX-Gebiet werden gezeigt für 5 Termine vom 4.–6. März 1982. Jeder Haushalt ist ein 24 h-Mittel, jede Diagnosebox hat eine horizontale/vertikale Auflösung von 100 km/100 hPa. Die Darstellung konzentriert sich auf die drei vertikalen Wärmeflüsse. Das Modell trennt Signal (=subsynoptische Flüsse, 0–600 W m^–2) und Fehler (0–60 W m^–2), die Felder sind räumlich und zeitlich kohärent, und die verschiedenen Stadien der synoptischen Entwicklung werden durch die subsynoptischen Felder wiedergegeben. Während der Regen überall abwärts und der Feuchtefluß überall aufwärts gerichtet sind, ist der Wärmefluß aufwärts im Trog, praktisch Null im Rücken und abwärts vor dem nächsten Trog. Der Regenflußvektor ist gewöhnlich divergent, aber kann gelegentlich in unteren Schichten konvergent sein, was Wiederverdunstung anzeigt. Die vielen Einzelheiten der Felder von Regen, Feuchte- und Wärmefluß beweisen, daß diagnostische Modelle dieser Art von potentiellem Nutzen für die weitere synoptische Forschung sind.

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With 14 Figures     

Rapid evolution of a jet streak circulation in a pre-convective environment

Summary An analysis of upper- and lower-tropospheric jet streaks and their associated vertical circulations prior to and during the Red River Valley severe weather outbreak of 10 April 1979 is presented utilizing the three-hourly SESAME data sets. The paper emphasizes the transformation of a transverse indirect circulation within the exit region of an upper-level jet streak (ULJ) in which the cross-contour components of the upper-level ageostrophic flow diminish in magnitude and reverse direction as the circulation's ascending branch shifts from the cyclonic-shear side to a position along the axis of the ULJ. The change in character of the vertical circulation over a 3- to 6h period appears to be related to the increasing cyclonic curvature associated with the propagation and amplification of a short-wavelength trough embedded within cyclonic flow.A low-level jet (LLJ) forms initially within the lower branch of the indirect circulation across Texas and later intensifies, in large part, as a response to a propagating and amplifying short-wavelength trough. However, the lack of a corresponding increase of upperlevel mass divergence during this period points to the possibility also influence the low-level Montgomery streamfunction (_m) tendencies that are a significant contributor to the forcing for the LLJ. The three-hourly data also indicate that differential advections associated with jet streak circulations and boundary layer heating can change markedly over very short periods of time and act to destabilize convectively relatively small regions immediately prior to convective outbreaks. The premise that pre-convective environments evolve over a synoptic time- and space-scale (while only the release of the convective instability occurs on the mesoscale) may, therefore, not be correct.

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Die schnelle Entwicklung einer Jetstreak-Zirkulation unter vorkonvektiven Bedingungen

Zusammenfassung Es wird eine Analyse von Jetstreaks der höheren und unteren Troposphäre und die damit verbundenen vertikalen Zirkulationen vor und während des Unwetters beim Red River Valley vom 10. April 1979 mit Hilfe der dreistündlichen SESAME-Daten vorgestellt. Die Arbeit betont die Transformation der Normalkomponente der indirekten Zirkulation im Endbereich eines Jetstreaks im oberen Niveau (ULJ). Hier verringert sich diese Komponente der ageostrophischen Strömung und kehrt ihre Richtung um, wobei der aufsteigende Ast sich von der Seite der zyklonalen Scherung auf eine Position bei der Achse des ULJ verschiebt. Diese änderung der vertikalen Zirkulation in 3 bis 6 Stunden scheint mit der vermehrten zyklonalen Krümmung, die mit dem Fortschreiten und der Verstärkung eines kurzwelligen in die zyklonale Strömung eingebetteten Troges verbunden ist, einherzugehen.Ein Jetstream im unteren Niveau (LLJ) entsteht zuerst im unteren Ast der indirekten Zirkulation über Texas und verstärkt sich später großteils aufgrund der Veränderung des kurzwelligen Troges. Das Fehlen einer entsprechenden Massendivergenz im oberen Niveau deutet jedenfalls darauf hin, daß Prozesse in der planetaren Grenzschicht (PBL) ebenfalls die Änderungen in der Montgomery Stromfunktion (_m) beeinflussen, die einen wichtigen Beitrag für den Antrieb des LLJ darstellen. Die dreistündlichen Daten weisen ebenfalls darauf hin, daß unterschiedliche Advektionen, die mit Jetstreak-Zirkulationen verbunden sind und die Erwärmung in der Grenzschicht sich in kurzer Zeit deutlich ändern und unmittelbar vor konvektiven Ausbrüchen relativ kleine Gebiete destabilisieren können. Daher mag die Annahme, daß sich vorkonvektive Bedingungen in einem synoptischen Zeit-und Raumscale entwickeln (während nur das Freiwerden der konvektiven Instabilität im Mesoscale auftritt) nicht richtig sein.

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With 18 Figures     

Gypsum crusts and fly ash particles on carbonatic outcrops

Summary A study of the alterations caused by chemical weathering on carbonatic outcrops in the South of France (near Marseille) has revealed the presence of gypsum crusts. An analogy with carbonatic surfaces (marbles and limestones) located in urban areas (monuments and buildings) has therefore been evidenced. An analytical investigation of the morphology, typology and inner structure of the crusts found is presented in this paper.Furthermore, reference is also made to the identification of fly ash particles embedded in the altered layer: this occurrence enables a limitation of the crust-growth period to the present century. Some hypotheses as to the role played by these particles in the formation of the altered layer have also been advanced. In this regard, the study of particles emitted by coal combustion, one of the major sources of energy, as far as their environment impact is concerned, is of unquestionable importance.

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Gipskrusten und Flugascheteilchen auf Carbonat-Schichtköpfen

Zusammenfassung Die Untersuchung der durch chemische Verwitterung verursachten Änderungen an Carbonat-Schichtköpfen im Süden von Frankreich (bei Marseille) hat das Vorhandensein von Gipskrusten gezeigt. Eine Analogie zu carbonaten Oberflächen (Marmor und Kalkstein) in Stadtgebieten (Monumente und Gebäude) ist damit erwiesen. Eine analytische Erforschung der Morphologie, Typologie und inneren Struktur der gefundenen Krusten wird in dieser Arbeit vorgelegt.Ferner wird auch Bezug genommen auf die Identifizierung der in die geänderte Schicht eingelagerten Flugascheteilchen. Dieses Vorkommen ermöglichte eine Begrenzung der Periode des Krustenwachstums auf das gegenwärtige Jahrhundert. Einige Hypothesen über die Rolle, die von diesen Teilchen bei der Bildung der geänderten Schicht gespielt wird, werden auch vorgebracht. In dieser Hinsicht ist die Untersuchung der bei der Kohleverbrennung — das ist eine der größten Energiequellen — ermittelten Teilchen, insofern ihr Einfluß auf die Umgebung betrachtet wird, unzweifelhaft von Bedeutung.

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With 4 Figures     

Statistische Untersuchungen über die Hagelhäufigkeit in der Schweiz und ihre Beziehungen zur Großwetterlage

Zusammenfassung Eine Untersuchung der langjährigen Beobachtungsreihen (1901 bis 1950) der Hagelfrequenz (Anzahl Hageltage) der Stationen des schweizerischen meteorologischen Netzes auf ihre Homogenität und Zuverlässigkeit mit Hilfe des Streuungsmaßes der Dezenniensummen ergibt eine nur beschränkte Brauchbarkeit des Materials. Anschließend wird das von der schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt mit Hilfe von Angaben der Hagelversicherungsgesellschaft zusammengestellte Material (1921 bis 1950) in bezug auf die Häufigkeit der Hageltage und die Anzahl der von Hagel betroffenen Gemeinden für die ganze Schweiz und nach einzelnen Landesteilen im allgemeinen und in Hinsicht auf den Jahresgang untersucht. Aus einer eingehenden Untersuchung der Abhängigkeit der Hagelhäufigkeit von der Großwetterlage werden an Beispielen die verschiedenen Auswirkungen auf die ganze Schweiz sowie auf die einzelnen Landesteile gezeigt, wobei diese Auswirkungen auch gesondert nach der flächenmäßigen Ausdehnung der Hagelfälle untersucht werden.Die folgenden Großwetterlagen begünstigen Hagelfälle in der Schweiz: Zyklonale Lage mit Hochdruck im Norden (Bezeichnung nachHess undBrezowsky:HN _z), Tiefdruck über Mitteleuropa (TM), Troglage über West-europa (TrW), Tiefdruck über den Britischen Inseln (TB) und Troglage über Mitteleuropa (TrM). Zum Abschluß wird das Verhalten des Luftdruckes, der Luftdruckänderungen und der Taupunkttemperatur an Hageltagen und deren Vortagen für die 25 stärksten Hagelfälle untersucht.

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Summary The series of observations of 1901 to 1950 of frequency of hail (number of days with hail) at the stations of the Swiss meteorological network are examined, by means of the ratio of dispersion of the sums of decades, as to homogeneity and reliability, and it is found that they have only a limited value. The material of 1921 to 1950 assembled by the Swiss Central Meteorological Station, together with statements of the insurance company for hail is investigated as to the frequency of days with hailstorm and of the number of hailstruck municipalities in the different regions of Switzerland and with regard to the annual variation. A thorough investigation of the dependency of the frequency of hailstorm from large scale weather situations leads to results which show the effects for Switzerland as a whole and for individual regions; these effects are also examined as to the square dimensions of hailstorms extension.The following large scale weather situations are favouring hailstorms in Switzerland: cyclonic situation with high pressure area in the North (abbreviation byHess andBrezowsky:HN _z), depression above Central Europe (TM), trough area above Western Europe (TrW), depression above the British Isles (TB), and trough area above Central Europe (TrM). Finally the conditions of atmospheric pressure and its variations, and of the dew point temperature at the days with and the days before hailstorm are studied for the 25 heaviest hailstorms.

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Résumé L'auteur a étudié les séries d'observations de la fréquence de la grêle (nombre des jours de grêle) des stations du réseau météorologique suisse de 1901 à 1950. L'examen de leur homogénéité et de leur comparabilité, fait à l'aide de l'indice de dispersion des sommes décennales, donne des résultats de valeur restreinte. L'auteur étudie ensuite les données rassemblées dans les annales de la Station Centrale Suisse de Météorologie de concert avec la société d'assurance contre la grêle qui concernent la fréquence des jours de grêle et le nombre des communes touchées dans toute la Suisse dans la période de 1921–50. Ces résultats sont examinés pour les différentes régions du pays ainsi que par rapport à la variation annuelle. En partant d'un examen approfondi de la dépendance de la fréquence de la grêle de la situation météorologique générale, l'auteur montre quels effets en résultent pour toute la Suisse et pour les différentes régions de celle-ci, et il examine ces effets en particulier quant à l'étendue topographique des chutes de grêle.Les situations météorologiques générales suivantes favorisent les chutes de grêle en Suisse: situation cyclonale avec haute pression au nord (désignation d'aprèsHess etBrezowsky:HN _z), basse pression au-dessus de l'Europe centrale (TM), situation de couloir au-dessus de l'Europe occidentale (TrW), basse pression sur les Iles Britanniques (TB), ainsi que situation de couloir au-dessus de l'Europe centrale (TrM). Pour finir, l'auteur examine les conditions de la pression barométrique et de ses variations ainsi que de la température du point de rosée pour les jours de grêle et pour les jours précédant ceux-ci, cela pour les 25 chutes de grêle les plus intenses.

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Mit 6 Textabbildungen.

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Im Auftrage der Eidgenössischen Kommission zum Studium der Hagelbildung und der Hagelabwehr.