The hemispheric eddy flux of water vapor and its implications for the mechanics of the general circulation

Summary A study of the vertically integrated eddy flux of water, vapor in the northern hemisphere for summer, winter and the entire year of 1950 is presented. Tables and graphs of zonally averaged numerical values extracted from maps of the analyses of the zonal eddy and meridional eddy components for the hemisphere are reproduced and discussed in the light of various meteorological considerations. It is found that the southward transport of water vapor by theHadley type meridional circulation in the tropics does not imply a comparable importance of this cell for hemispheric momentum and zonal kinetic energy considerations as is assumed in classical general circulation theories.

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Zusammenfassung Es wird eine Untersuchung über die vertikale, integrierte Störungsbewegung von Wasserdampf in der nördlichen Halbkugel für den Sommer, für den Winter und für das ganze Jahr 1950 vorgelegt. Tabellen und graphische Darstellungen zonaler Durchschnittszahlenwerte, die aus analysierten Karten abgeleitet wurden, werden im Hinblick auf verschiedene meteorologische Beziehungen diskutiert. Es wurde festgestellt, daß der nach Süden gerichtete Transport von Wassrdampf durch eine meridionale Zirkulation in derHadleyschen Art in den Tropen dieser Zelle keine besondere Bedeutung für die Betrachtungen der hemisphärischen Bewegung und der zonalen kinetischen Energie verschafft, wie im allgemeinen in der klassischen Zirkulationstheorie angenommen wird.

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Résumé On présente une étude du transport perturbé de la vapeur d'eau intégré verticalement dans l'hémisphère nord pour l'été, l'hiver et l'année 1950 entière. Les tableaux et diagrammes des valeurs numériques, moyennes zonales, extraits des cartes d'analyses des transports zonal et méridional perturbés pour l'hémisphère, sont reproduits et discutés à la lumière des diverses considérations météorologiques. On a trouvé que le transport de la vapeur d'eau effectué par la circulation méridionale du typeHadley dans les régions tropicales n'implique pas une importance comparable à celle de la même cellule quand on considère la quantité du mouvement et de l'énergie cinétique zonale comme il est assumé dans les théories classiques de la circulation générale.

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With 8 Figures

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The research reported in this paper has been made possible through the support of the U.S. Air Force Cambridge Research Laboratories under contract AF 19 (628)-2408.     

On forecasting of cyclogenesis in the West Mediterranean and other areas bounded by mountain ranges by baroclinic model

Summary Changes occurring in the thermal structure of air masses in the Alps area and the West Mediterranean region, during cyclonic developments in the Gulf of Genoa, have been considered. The effect of the height and the form of the mountain ranges as well as that of the nonadiabatic processes, on the deformation of the thickness pattern, have been discussed. These factors have been further taken into consideration for a modification of the equations used inEstoque's method for the baroclinic model, and a new method has been developed for forecasting cyclogenesis in regions bounded by mountain ranges.

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Zusasmmenfassung Es werden die Änderungen der thermischen Struktur der Luftmassen im Alpengebiet und im westlichen Mittelmeerraum bei der Entwicklung von Zyklonen im Golf von Genua aufgezeigt und die Einflüsse von Höhe und Form der Gebirgszüge sowie von nichtadiabatischen Vorgängen auf die Deformation der relativen Topographie besprochen. Diese Faktoren werden auch zur Modifikation der in der Methode vonEstoque für ein baroklines Modell verwendeten Gleichungen in Betracht gezogen und damit wird eine neue Methode zur Vorhersage der Zyklogenese unter dem Einfluß von Gebirgszügen entwickelt.

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Résumé On expose dans ce mémoire à quelles modifications la structure thermique des masses d'air est soumise dans la région des Alpes et dans le bassin occidental de la Méditerranée lors du développement de dépressions sur le Golfe de Gênes. On y discute en outre l'influence de la hauteur et de la forme des chaînes de montagnes ainsi que celle des processus non-adiabatiques sur des déformations de la topographie relative. Tous ces éléments sont pris en considération pour leur adapter les équations utilisées dans le modèle baroclined'Estoque. Par là, on accède à une nouvelle méthode de prévision de la cyclogénèse, méthode qui tient compte de l'influence des chaînes de montagnes.

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With 5 Figures     

Détermination de la nature chimique des aérosols

Résumé L'auteur discute birèvement les résultats obtenus à la suite de l'étude de quelques types de particules microscopiques et submicroscopiques au moyen de la réaction de LIESEGANG et de procédés de sensibilisation. En même temps il indique quelles possibilités il y a lieu d'attendre de la réaction de LIESEGANG et de certains processus particuliers dans la gélatine pour l'étude des aérosols atmosphériques.

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Summary The results found in investigations on some kinds of microscopic and submicroscopic particles, performed by means of the LIESEGANG reaction and of processes of sensibilisation, are referred. There is pointed at the possibilities arising from the LIESEGANG reaction and from special processes in gelatine for the investigation of atmospheric aerosols.

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Zusammenfassung Es wird kurz über die Ergebnisse berichtet, die bei der Untersuchung einiger Arten mikroskopischer und submikroskopischer Partikel mit Hilfe der LIESEGANGschen Reaktion und von Sensibilisierungsprozessen gefunden werden; dabei wird auf die Möglichkeiten hingewiesen, die die LIESEGANGsche Reaktion und spezielle Prozesse in Gelatine für die Erforschung atmosphärischer Aerosole bieten.

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Riassunto Si riportano brevemente i risultati ottenuti nello studio della rivelazione di alcuni tipi di particelle microscopiche e submicroscopiche per mezzo della reazione di LIESEGANG e dei processi di sensibilizzazione utilizzati: si accenna alla possibilità che la reazione di LIESEGANG e reazioni particolari in gelatina offrono per l'indagine sugli aerosoli atmosferici.

     

Untersuchungen der Strahlungsbilanz von Wien auf Grund langjähriger Radiosondenmessungen

Zusammenfassung Unter Verwendung der Ergebnisse der Radiosondenmessungen der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien-Hohe Warte wurde mit Hilfe des Strahlungsdiagrammes vonW. M. Elsasser ein mittlerer Jahresgang der Strahlungsbilanz von Wien für das Jahr 1956 und ein fünfjähriges Mittel für die Periode 1953 bis 1957 berechnet. Ferner wurde die Strahlungsbilanz bei typischen Wetterlagen und Luftmassen im Jahre 1956 untersucht.

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Summary Using radiosonde observations of the Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Vienna, Hohe Warte, the mean annual variation of radiation balance in 1956, and the 5-year mean for the period 1953 to 1957 were determined by means ofElsasser's radiation chart. The total net radiation for typical weather situations and air masses is investigated.

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Résumé Utilisant les résultats des radiosondages de la Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik à Vienne, l'auteur a établi la marche annuelle moyenne du bilan de rayonnement à Vienne pour 1956 et une moyenne pour la période de 1953 à 1957 à l'aide des diagrammes deW. M. Elsasser. Il a étudié en outre ce même bilan pour des situations météorologiques typiques et des masses d'air particulières en 1956.

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Mit 2 Textabbildungen     

Postglacial uplift in the Great Lakes region

Summary New data concerning the uplift in northern North America and in Fennoscandia are combined with earlier findings. The main quantities involved in the hypothesis of postglacial uplift are of the same order of magnitude for Fennoscandia and for the Great Lakes-Hudson Bay regions. Whereas the hypothesis of postglacial uplift is readily accepted for Fennoscandia, it has been rejected in several publications for the present uplift in North America, partly as a consequence of misinterpretation of data. Actually, it offers the best explanation by far for the uplift in both areas.

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Zusammenfassung Neue Ergebnisse über die Geländehebung im nördlichen Nordamerika und in Fennoskandien werden zusammen mit früheren Ergebnissen diskutiert. Die weitaus beste Erklärung bietet die Hypothese, daß die Hebung in beiden Gebieten durch Fließbewegungen in der Erdkruste verursacht wird mit der Tendenz, das isostatische Gleichgewicht wiederherzustellen, das durch das Abschmelzen der während der Eiszeit angehäuften Eismassen gestört worden war. Die wesentlichen für diese Hypothese in Frage kommenden Größen sind in beiden Gebieten von der gleichen Größenordnung. Trotzdem wird diese Hypothese in mehreren Veröffentlichungen für die gegenwärtige Landhebung in Nordamerika abgelehnt, während sie für die Hebung in Fennoskandien mit ganz wenigen Ausnahmen angenommen wird, wofür Gründe diskutiert werden.

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Résumé L'auteur discute les anciens et les nouveaux résultats des recherches concernant les mouvements ascendants du sol dans le nord de l'Amérique septentrionale et en Fennoscandie. La meilleure explication en est fournie par l'hypothèse que ces phénomènes sont provoqués par des courants à l'intérieur de l'écorce terrestre tendant à rétablir l'équilibre isostatique, qui avait été rompu par la fonte des glaces diluviales. Les éléments entrant en ligne de compte sont du même ordre de grandeur pour les deux régions. Malgré cela, la même hypothèse, généralement admise en ce qui concerne la Fennoscandie, est rejetée, dans plusieurs publications, pour l'Amérique du Nord, en partie à la suite de l'interprétation erronée de certaines données.

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With 2 Figures.

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California Institute of Technology, Division of the Geological Sciences, Contribution No. 650.     

A simplified approach to solving a particular atmospheric diffusion equation

Summary The most generally accepted solution to the problem of dissemination of suspended matter in the lower layers of the atmosphere from an instantaneous point-type source is discussed. A brief review of the diffusion problem as approached bySutton through both the mixing length concept and the statistical method is then given, and consistency of results is mentioned. An equation for dosage from an instanteneous point source, equivalent to concentration from a particular form of a continuous point source, as formed bySutton, is stressed so as to attempt its solving by a graphical concept. A useful relationship is evolved by means of a nomogram formed from using a determinant procedure. A rarely used diffusion equation is thus found to be quickly solvable, in particular, while the basis of utilizing such a tool for solving difficult and lengthy atmospheric diffusion equations is shown in general.

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Zusammenfassung Es wird die allgemein angenommene Lösung des Problems der Ausbreitung suspendierter Stoffe in den tieferen Schichten der Atmosphäre, die von einer kurzzeitig wirkenden Punktquelle ausgehen, diskutiert. Nach derSuttonschen Theorie wird ein kurzer Überblick über das Diffusionsproblem gegeben, wobei sowohl die Methode des Mischungsweges als auch die statistische Methode angewandt wird; die Übereinstimmung der Resultate nach beiden Methoden wird gezeigt. Eine Gleichung vonSutton für den Ausstoß aus einer kurzzeitig wirkenden Punktquelle, die äquivalent ist der Konzentration nach einer kontinuierlich wirkenden Punktquelle von besonderer Form, wird so umgeformt, daß sie graphisch lösbar wird. Es wird eine brauchbare Beziehung mittels eines Nomogramms abgeleitet, das aus einer Determinantenrechnung folgt. Es wird gezeigt, daß eine sonst selten verwendete Diffusionsgleichung im Einzelfall rasch zu lösen ist; darüber hinaus wird die Grundlage für die Verwendung solcher Hilfsmittel bei der Lösung der schwierigen und umfangreichen atmosphärischen Diffusionsgleichungen allgemein dargelegt.

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Résumé Dans cet article, l'auteur discute la solution apportée généralement au problème de la dispersion des matières en suspension dans les basses couches de l'atmosphère et provenant d'une source ponctuelle émettant par intermittence. Il donne tout d'abord une brère vue générale du problème de la dispersion en partant de la théorie deSutton. Pour cela, il se sert aussi bien de la méthode du parcours de mélange que de la méthode statistique. Il en conclut que ces deux méthodes coïncident très bien. Il transforme alors l'une des formules deSutton afin de pouvoir la résoudre graphiquement. Il s'agit de la formule dans laquelle une source ponctuelle émettant par intermittence est équivalente à une autre source ponctuelle de forme particulière, mais émettant sans solution de continuité. L'auteur établit ainsi une relation utilisable au moyen d'un nomogramme tiré du calcul de facteurs déterminants. Il démontre qu'il est alors possible de résoudre rapidement dans chaque cas particulier l'équation de la dispersion; celle-ci n'étant, sans cela, que rarement utilisée. L'auteur établit ainsi la base de l'utilisation généralisée de méthodes auxiliaires dans la solution des équations longuest et compliquées de la dispersion dans l'atmosphère.

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With 2 Figures     

Der Tagesgang des Energiehaushaltes der bodennahen Luftschicht

Zusammenfassung Die Vorgänge in der bodennahen Luftschicht, wie Erwärmung, Abkühlung, Nebelbildung und-auflösung, werden durch die Divergenz der Strahlungsbilanz und die Divergenzen der durch Austausch bedingten Ströme fühlbarer und latenter Wärme verursacht. Diese Divergenzen besitzen wie die Temperatur und die Wärmeströme selbst einen charakteristischen Tagesgang. Für eine Luftschicht hängen die Tagesgänge dieser Divergenzen und der zeitlichen Änderung von fühlbarer und latenter Wärme über den Satz von der Erhaltung der Energie eng miteinander zusammen; sie bilden in ihrer Gesamtheit den Tagesgang des Energiehaushaltes der Luftschicht. Für zwei verschiedene Fälle wird der Tagesgang des Energiehaushaltes für die untersten 6 m der Atmosphäre berechnet und diskutiert. Dabei wird das Zusammenspiel von Strahlungs- und Austauschvorgängen bei den Ereignissen in der bodennahen Luftschicht deutlich.

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Summary The phenomena in the air layer near the ground like heating, cooling, formation and dissolution of fog, are caused by the divergence of the radiation balance and the divergences of fluxes effected by exchange of sensible and latent heat. These divergences show a characteristic daily variation like temperature and heat fluxes. The daily variations of these divergences and of the variations of sensible and latent heat in a given air layer are in close relation according to the law of the maintenance of energy. In their totality they constitute the daily variation of the energy economy of that air layer. The author computes and discusses the daily variation of the energy economy of the six first meters of the atmosphere for two different cases. The combined acting of the processes of radiation and exchange is thus demonstrated by the phenomena in the air layer near the ground.

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Résumé Les phénomènes qui peuvent être observés dans les couches d'air voisines du sol, tels que réchauffement, refroidissement, formation et dissolution du brouillard, sont provoqués par des divergences du bilan radiatif et par des divergences des flux provoqués par l'échange de chaleurs soit sensible soit latente. Ces divergences présentent une évolution journalière caractéristique tout comme la température et les courants de chaleur euxmêmes. Dans une couche d'air déterminée, les courbes journalières de ces différences ainsi que dos variations des chaleurs sensible et latente sont en étroite relation par l'équation du maintient de l'énergie. Elles constituent dans leur ensemble la variation journalière de l'économie d'énergie de la dite couche d'air. L'auteur calcule et discute l'évolution journalière de l'économie énergétique des six premiers mètres de l'atmosphère et cela pour deux cas différents. L'action combinée des processus de rayonnement et d'échange est ainsi démontrée par les phénomènes se produisant dans les couches d'air proches du sol.

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Mit 4 Textabbildungen     

Micro-climatological investigations in India

Summary The paper summarises some of the interesting results regarding the climate of the air layers near the ground at Poona (India), under subtropical conditions. The shimmering phenomenon, the thickness of the shimmering layer as estimated from the decay of short period temperature fluctuations with height, the diurnal variation of temperature in the soil and in the air layers near the ground surface, and the growth and decay of the inversion layer in relation to the shimmering layer are discussed. An instrument for recording the heat loss by convection from the insolated ground and the phenomenon of the invisible condensation of water vapour in the soil surface compensating the loss by evaporation during a part of the day are next referred to. The correlation between the vertical gradient of temperature and of wind velocity is found to be quite significant.Considerable progress has also been made in investigating the microclimates of plant communities like crops. Each crop shows a typical microclimate. The canopy effect in sugarcane resulting in a forced inversion of temperature during day time is of particular interest. Variations of wind velocity and evaporation both with height above ground and from crop to crop are also discussed.

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Zusammenfassung Es wird ein Überblick über einige interessante Resultate über das Klima der bodennahen Luftschicht in Poona (Indien) in subtropischen Verhältnissen gegeben. Der Szintillationseffekt, die Dicke der Schlieren bildenden Schicht, die sich aus der Abnahme der kurzperiodischen Temperaturschwankungen mit der Höhe abschätzen läßt, die Tagesschwankung der Temperatur im Boden und in den bodennahen Luftschichten sowie die Zu- und Abnahme der Inversionsschicht im Vergleich mit der Szintillationsschicht werden diskutiert. Sodann wird ein Instrument zur Registrierung des Wärmeverlusts durch Konvektion vom besonnten Boden beschrieben und die Erscheinung der unsichtbaren Wasserdampfkondensation an der Bodenoberfläche besprochen, durch die der Wärmeverlust durch Verdunstung während eines Teils des Tages kompensiert wird. Die Korrelation zwischen vertikalem Temperaturgradienten und Windgeschwindigkeit erweist sich als ziemlich signifikant.Bedeutende Fortschritte konnten auch bei der Erforschung der Mikroklimate von Pflanzengesellschaften, wie Getreide, erzielt werden; jede Getreideart zeigt ein typisches Mikroklima. Der Oberflächeneffekt bei Zuckerrohr, der zu einer erzwungenen Temperaturinversion während des Tages führt, bietet besonderes Interesse. Auch Schwankungen von Windgeschwindigkeit und Verdunstung mit der Höhe über dem Boden wie auch für Getreidearten werden diskutiert.

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Résumé On expose quelques résultats intéressants concernant le microclimat des basses couches d'air à Poona (Inde) dans des conditions subtropicales. On discute l'effet de scintillation, l'épaisseur de la couche produisant des stries, épaisseur que l'on peut estimer grâce à la diminution avec la hauteur des variations de température à courte période, la variation diurne de la température dans le sol et dans la couche d'air voisine de celui-ci, et enfin l'accroissement et l'amincissement de la couche d'inversion comparée à la couche de scintillation. Puis on décrit un appareil enregistreur de la perte de chaleur par convection du sol exposé au soleil; on discute le phénomène de la condensation invisible de la vapeur d'eau dans la surface du sol grâce à la quelle la perte de chaleur par condensation est compensée pendant une partie du jour. La corrélation entre le gradient vertical de température et la vitesse du vent se révèle assez significative.On a pu également enregistrer d'importants progrès dans l'étude du microclimat d'associations végétales telles que les céréales; chaque espèce de céréale présente un microclimat typique. Un intérêt particulier s'attache à l'effet de surface chez la canne à sucre qui conduit à une inversion forcée de température pendant le jour. On discute encore les variations de la vitesse du vent et de l'évaporation selon la verticale au-dessus du sol et cela en rapport avec les espèces de céréales.

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With 13 figures.     

On the electrical conductivity of air inside buildings

Summary Simultaneous measurements of the electrical conductivity of air inside and outside of buildings have been performed with continuously recording electronic instruments of high sensitivity and short time constant. It appears that the electrical conductivity, a measure of the natural ionization of air, is one atmospheric-electric parameter that can manifest itself inside occupied buildings without appreciable difference in physical character from outside values.The probable importance of these experimental results for the field of bioclimatology is pointed out and the possibility is discussed that the electrical conductivity of air might be one of the searched—for parameters in associating physiological phenomena with weather changes.

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Zusammenfassung Gleichzeitige Messungen der luftelektrischen Leitfähigkeit im Freien und innerhalb von Gebäuden wurden mit kontinuierlich registrierenden Röhreninstrumenten von großer Empfindlichkeit und kurzer Zeitkonstante durchgeführt. Es wurde gefunden, daß die Leitfähigkeit als Maß der natürlichen Luftionisierung eine luftelektrische Größe darstellt, die ohne wesentliche physikalische Beeinflussung in bewohnte Gebäude einzudringen vermag.Die mögliche Bedeutung dieser experimentellen Ergebnisse für das Gebiet der Bioklimatologie wird angedeutet und die Wahrscheinlichkeit diskutiert, daß die luftelektrische Leitfähigkeit einen der noch unbestimmten Faktoren des Zusammenhanges physiologischer Erscheinungen mit Wetterveränderungen darstellen könnte.

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Résumé Des instruments électroniques à enregistrement continu de haute fidelité et ayant une constante de courte durée ont permis de prendre des mesures simultanées de la conductivité électrique de l'air à l'intérieur et à l'extérieur de bâtiments. Il semble que la conductivité électrique, mesure de l'ionisation naturelle de l'air, soit un paramètre de l'électricité atmosphérique qui peut se manifester à l'intérieur de bâtiments habités sans différence appréciable de caractéristiques physiques avec celles des valeurs extérieures.L'importance probable de ces résultats expérimentaux dans le champ de la bioclimatologie est indiquée, et la possibilité que la conductivité atmosphérique puisse être un des paramètres recherchés dans l'association des phénomènes physiologiques avec des changements du temps est étudiée.

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With 1 Figure.

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Publication No. 25 of the Institute of Geophysics, University of California at Los Angeles. The research reported in this paper 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)-254.     

Zur graphischen Integration der Wirbelgleichung mit Berücksichtigung orographischer Effekte

Zusammenfassung Es wird eine Methode angegeben, die gestattet, die Wirbelgleichung unter Berücksichtigung orographischer Effekte graphisch zu integrieren; dabei werden barokline thermodynamische Prozesse nicht berücksichtigt. der Arbeit liegt folgende Vorstellung zu Grunde: Ein jedes Luftquantum, das einen Gebirgskamm überquert, erhält eine zusätzliche Vorticity. Demnach müssen alle diejenigen Teile des Wirbelfeldes, die zu Beginn der graphischen Integration stromaufwärts vom Gebirgskamm liegen-und zwar bis zur Entfernung, die dem Windweg des zur graphischen Integration verwendeten Zeitschrittes (24 Stunden) entspricht —, eine Korrektur erfahren. Mit Hilfe von Angaben vonKüttner über das durchschnittliche Verhalten der Vertikalgeschwindigkeit bei orographischer Beeinflussung gelingt es, die oben geforderten Korrekturen zu berechnen. Dadurch ist man in der Lage, die im Lee eines Gebirges bei Strömungsübersetzung auftretende Niveausenkung der 500 mb-Fläche zwanglos zu erklären.An einem Beispiel wird die Methode veranschaulicht. Der Alpenkamm und der Karpathenbogen werden von einer kräftigen Nordwestströmung überquert. Im Lee der Gebirge — Raum Italien-Griechenland—tritt innerhalb von 24 Stunden eine maximale Niveausenkung von 20 gpdm ein. Mittels der graphischen Integration der barotropen Wirbelgleichung kann man nur 10 bis 20%, mit Hilfe der hier angeführten Methode dagegen nahezu 100% der Senkung der 500 mg-Fläche arklären.

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Summary A procedure is developed for graphical integration of the vorticity equation incorporating orographic influences. Baroclinic effects due to thermodynamic processes are not considered. The investigation is based upon the following idea: Each air particle crossing the mountain range receives additional vorticity. Hence those parts of the vorticity distribution lying streamupwards from the mountain range up to a distance corresponding to the movement of the air particle during the timestep used for the integration have to be corrected. The magnitude of these corrections is evaluated usingKüttners results for the average changes of vertical velocity by orographic features. Thus it is possible to explain the decrease of height of the 500 mb surface in the lee of the mountain range.The method is illustrated by an actual example: The Alps and the Carpathians are crossed by a strong north-westerly flow. In the lee of the mountain range (Italy and Greece) a maximum decrease of height of the 500 mb surface of 20 gpdm within 24 hours is observed. The graphical integration of the barotropic vorticity equation explains only 10 to 20% of the depression, while the present method renders a result in almost complete agreement with the observations.

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Résumé L'auteur expose une méthode permettant d'intégrer graphiquement l'équation de tourbillon en tenant compte d'effets orographiques, mais en excluant des processus thermodynamiques barocliniques. Chaque quantum d'air franchissant une montagne reçoit une vorticity supplémentaire, de sorte que les parties du champ tourbillonnaire situées en amont d'une chaîne montagneuse, à une distance de 24 h. de chemin, doivent subir une correction. Celle-ci se calcule à l'aide de données deKüttner qui a établi l'allure moyenne de la composante verticale de vitesse au-dessus d'un obstache. On se trouve ainsi à même d'expliquer l'abaissement de la surface de 500 mb à l'aval d'une chaîne de montagnes.Un exemple illustre la méthode décrite. Par fort vent de Nord-Ouest au-dessus des Alpes et des Carpathes, il se produit sous le vent, dans la région Italie/Grèce, un abaissement maximum de 200 gpm de la surface de 500 mb. L'intégration graphique de l'équation barotrope de tourbillon rend compte de 10 à 20% seulement de cet abaissement, mais la méthode ici décrite l'explique entièrement.

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Mit 5 Textabbildungen     

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

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

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

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

     

The taylor diagram (temperature against vapor pressure) for air mixtures

The diagram having temperature as one coordinate and partial pressure of aqueous vapor as the other was introduced byG. I. Taylor in his study of condensation due to mixing and is now called the Taylor diagram. The diagram fulfills almost exactly the property of mixtures, i. e., that mixtures of two samples of air are represented by the straight line joining the two points representing the samples, and that the relative distance from the point for either sample to the point for any mixture equals the proportion of the other sample in the mixture.The psychrometric formula, which determines wet-bulb temperature on the diagram, is expressed in a new approximate form that is both convenient for calculation and accurate. It shows that the isotherms of wet-bulb temperature (or equivalent temperature) can be drawn straight with good accuracy. The isosteres are straight lines exactly.By merely changing the designations of the axes to potential temperature and potential vapor pressure, the diagram is made to fulfill the property of mixtures even for air samples at different pressures.

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Zusammenfassung Das Diagramm, das die Temperatur als eine und den Partialdruck des Wasserdampfs als andere Koordinate verwendet, ist vonG. I. Taylor bei seiner Untersuchung über Mischungskondensation eingeführt worden und wird daher als Taylor-Diagramm bezeichnet. Es befriedigt fast exakt die Eigenschaft von Luftmischungen, daß nämlich Mischungen von zwei Luftproben durch die Gerade dargestellt werden, welche die zwei den Proben entsprechenden Punkte verbindet; dabei ist der relative Abstand des Punktes einer beliebigen Mischung vom Punkte der einen Probe dem Anteil der andern Probe in der Mischung gleich.Die Psychrometerformel, durch die die Feuchttemperatur im Diagramm gegeben ist, wird in einer neuen Näherungsform dargestellt, die gleichzeitig hinreichend genau und für die Rechnung praktisch ist. Es ergibt sich dabei, daß die Isothermen der Feuchttemperatur (oder Äquivalenttemperatur) mit genügender Genauigkeit als Gerade gezogen werden können. Die Isosteren sind strenge Gerade.Lediglich durch Änderung der Bezeichnungen der Achsen in dem Sinne, daß sie die potentielle Temperatur und den potentiellen Dampfdruck darstellen, kann das Diagramm auch zur Charakterisierung der Mischung von Luftproben von verschiedenem Druck verwendet werden.

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Résumé G. I. Taylor dans son étude sur la condensation par mélange a établi un diagramme dont les coordonnées sont la température et la pression de vapeur d'eau. Ce diagramme satisfait presque exactement la particularité de mélanges qui consiste dans le fait que des mélanges de deux masses d'air sont représentés par la droite reliant les deux points correspondants à l'état de ces deux masses; la distance relative d'un point quelconque de cette droite à l'un des points extrêmes est, dans un mélange donné, proportionnelle à la fraction de la masse dont l'état est représenté par l'autre borne du segment. La formule psychrométrique qui fournit la température du thermomètre humide dans le diagramme est mise sous une forme approximative simplifiée, exacte et paratique. Il s'ensuit que les isolignes de la température humide (ou équivalente) peuvent être représentées assez exactement par des droites. Les isostères sont des droites en toute rigueur. En introduisant simplement la température potentielle et la pression potentielle de vapeur, le diagramme peut également être employé pour caractériser le mélange de masses d'air de pressions différentes.

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With 4 figures.

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Contribution No. 482.     

Tages- und Jahresgänge der luftelektrischen Elemente in Arosa

Zusammenfassung Die Verfasser berichten über die Ergebnisse luftelektrischer Registrierungen in drei Höhenlagen von 1840, 2050 und 2650 m ü. M. während der Jahre 1957 bis 1959 in und bei Arosa. Die Tages- und Jahresgänge von Potentialgradienten, polarer Leitfähigkeit und Vertikalstromdichte werden diskutiert. Es zeigt sich ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Jahresgang des Potentialgradienten und dem mit dem Dobson-Spektrometer gemessenen Ozongehalt; auf eine mögliche Erklärung wird hingewiesen.

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Summary The authors report on the results of records of atmospheric electricity in the levels of 1840, 2050, 2650 m above sea level during the years 1957 to 1959 at Arosa and nearby (Switzerland). The diurnal and annual variation of potential gradient, polar conductivity and air-earth-current density are discussed. It is demonstrated that there is a clear relation between the annual variation of the potential gradient and ozone content measured by a Dobson spectrometer; a plausible explanation is discussed.

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Résumé On discute des enregistrements de l'électricité atmosphérique pour les années 1957, 1958, 1959 éffectuées aux altitudes de 1840 m, 2050 m et 2650 m à et au-dessus d'Arosa. Les variations diurnes et annuelles du gradient du potentiel, de la conductibilité polaire et de la densité du courant électrique vertical sont analysées. Les auteurs mettent en évidence une relation entre les variations annuelles du gradient du potentiel et de la concentration en ozone mesurée avec un spectromètre Dobson; une interprétation possible de cette constatation est envisagée.

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Mit 7 Textabbildungen     

Kondensationswärme und Strahlungsbilanz in einem mittleren Meridionalschnitt der Troposphäre

Zusammenfassung Ausgehend von der theoretischen Untersuchung des Verfassers über das mittlere meridionale Temperaturprofil in der Troposphäre (0 bis 11 km) wird ein mittlerer Meridionalschnitt des Wärmehaushaltes gewonnen. Dieser enthält den Einfluß der innerhalb der Troposphäre frei werdenden Kondensationswärme und nunmehr unter entsprechend vorgenommener Verfeinerung der früheren Theorie [1] auch denjenigen der Strahlungsbilanz (Einstrahlung—Ausstrahlung). An die Gewinnung dieses Meridionalschnittes des Wärmehaushaltes schließt sich eine Untersuchung über die Änderung des mittleren Temperaturgradienten mit der Höhe an. Die Grundzüge des mittleren Temperaturaufbaues und Wärmeaufbaues der Troposphäre sind damit in Verbindung mit Niederschlag (Kondensation) und Strahlung, sowie Wirkung des vertikalen und horizontal-meridionalen Austausches einer in vieler Hinsicht befriedigenden Darstellung zugeführt.Anschließend wird ein Vergleich dieser Ergebnisse mit gleichgearteten, aber auf gänzlich anderem Wege (in der Hauptsache durch aus Temperaturbeobachtungen der freien Atmosphäre berechnete Strahlungsbilanzen) gewonnenen Resultaten vonF. Albrecht [7] vorgenommen, die sich in bezug auf die Änderung des Temperaturgradienten mit der Höhe als nicht annehmbar erweisen, in anderer Hinsicht aber ähnliche Ergebnisse liefern.

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Summary Starting from a theoretical investigation of the author on the mean meridional temperature profile in the troposphere (0–11 km) the mean meridional profile of heat balance is established implying the influence of condensation heat liberated within the troposphere and, by improvement of the earlier theory [1], also the influence of radiation balance (incoming minus outgoing radiation). An investigation on the vertical distribution of the mean temperature gradient follows. The principles of the mean temperature distribution and thermal structure of the troposphere in relation to precipitation (condensation) and radiation as well as the effect of meridional exchange (Austausch) both vertical and horizontal are presented in a way satisfactory in many respects. The paper concludes with a comparison of these results with analogous ones obtained byF. Albrecht with entirely different methods (principally from the radiation balance calculated from temperature observations in the free atmosphere) which run generally along the same lines, but cannot be accepted with regard to the vertical variation of the temperature gradient.

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Résumé A partir de l'étude faite par l'auteur, du profil méridien moyen de température dans la troposphère (0–11 km), on dresse ici le profil méridien moyen du bilan thermique. Celui-ci comprend l'effet de la chaleur de condensation libérée à l'intérieur de la troposphère ainsi que le bilan du rayonnement émis et reçu, après perfectionnement de la théorie antérieure [1]. Suit une recherche sur la variation du gradient moyen de température avec l'altitude. On arrive ainsi à relier très convenablement les structures thermique et calorique moyennes de la troposphère aux précipitations (condensation) et au rayonnement, ainsi qu'à l'effet de l'échange turbulent vertical et horizontal. On compare enfin ces résultats à ceux qu'a obtenusF. Albrecht [7] par une voie toute différente (en principe par le bilan de rayonnement calculé d'après des observations de température dans l'atmosphère libre) et qui mènent à certains égards à des conclusions analogues, bien qu'ils se révèlent inacceptables en ce qui concerne la variation du gradient de température avec l'altitude.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Zur Theorie einfacher und mehrfacher räumlicher Mittelbildungen

Zusammenfassung Die Arbeit stellt einen Beitrag zur Theorie der einfachen und mehrfachen räumlichen Mittelbildung einer Feldfunktion dar. Es werden Formeln für die verschiedenen Mittelbildungen angegeben. Ferner wird gezeigt, daß eine zweifache räumliche Mittelbildung durch eine einfache mit einer entsprechend anderen Gitterdistanz ersetzt werden kann. Weiter wird die Genauigkeit der Approximation des Differentialoperators der Mittelung durch einen Differenzenoperator an Hand von Rossby-Wellen diskutiert. Dabei wird nachgewiesen, daß nur, wenn die Gitterdistanz der räumlichen Mittelbildung gegenüber der Wellenlänge von Rossby-Wellen klein verbleibt, eine hinreichend genaue Näherung erzielt werden kann.

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Summary The paper is a contribution to the theory of single and multiple space means of a field function. Formulae for the derivation of various types of means are given. It is shown that a double space mean can be replaced by a single one, provided an appropriate grid distance is used. For the case ofRossby waves, the degree of approximation of the mean attained by using an operator with finite increments and the accurate differential operator is discussed. Sufficient approximation can only be obtained when the grid distance is small compared to the length of theRossby waves.

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Résumé Ce mémoire est une contribution à la théorie de l'établissement dans l'espace des moyennes simples et multiples d'une fonction de champ. On y indique des formules pour l'établissement des diverses moyennes. On montre ensuite qu'une moyenne spaciale double peut être remplacée par une moyenne simple par la seule modification de la distance séparant les mailles du réseau. On discute au moyen d'ondes deRossby la précision de l'approximation obtenue par les moyennes issues d'un opérateur différentiel et d'un opérateur de différences. On démontre ainsi que l'approximation ne peut être suffisante que si la grandeur des mailles du réseau servant à l'établissement des moyennes reste petite par rapport à la longueur des ondes deRossby.

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Mit 4 Textabbildungen     

An investigation of a method for predicting dew duration

Summary A method is described for the prediction of dew duration with the aid of a nomogram involving synoptic parameters. In order to enter the nomogram, knowledge of the net radiation, a characteristic dew point depression, and the wind speed near the surface is required. Methods for estimating the net radiation and the dew point depression are described.Data collected in 1954 at 18 stations representing a variety of climatic zones in the United States were analysed in nomogram form. The characteristics of the nomograms are found to be dependent on the thermal characteristics of the underlying surface. An attempt is made to relate the synoptic parameters employed to the physical processes of heat exchange at the interface. Difficulties of the forecasting problem are discussed.

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Zusammenfassung Eine Nomogramm-Methode zur Vorhersage des Auftretens und der Andauer von Tau wird beschrieben. Zur Anwendung dieser Methode werden Angaben über die Strahlungsbilanz an der Erdoberfläche, über eine charakteristische Differenz zwischen Luft- und Taupunktstemperatur sowie über die Windgeschwindigkeit in Bodennähe benötigt. Verfahren zur Abschätzung der Strahlungsbilanz und der Taupunktsdepression werden beschrieben.Die Ergebnisse umfangreicher Taubeobachtungen, welche im Sommer 1954 an 18 Stationen in verschiedenen Klimagebieten der Vereinigten Staaten gesammelt wurden, werden in Nomogrammform analysiert. Die Charakteristiken der Nomogramme erweisen sich als abhängig von den thermischen Eigenschaften der Bodenunterlage. Es wird der Versuch gemacht, die Nomogrammparameter zu den physikalischen Prozessen des Wärmeumsatzes an der Erdoberfläche in Beziehung zu setzen. Die Schwierigkeiten des Problems einer Tauvorhersage werden erörtert.

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Résumé On décrit une méthode de prévision de la durée de rosée basée sur des nomogrammes. Pour appliquer cette méthode il faut connaître le bilan radiatif à la surface du sol, une différence caractéristique entre la température de l'air et celle du point de rosée, ainsi que la vitesse du vent près du sol. On décrit également des procédés pour estimer le bilan radiatif et la dépression du point du rosée.Les résultats d'un grand nombre d'observations de rosée, qui ont été faites pendant l'été 1954 à 18 stations dans diverses régions climatiques des Etats-Unis, sont analysés à l'aide de nomogrammes. Les caractéristiques de ceux-ci ont été reconnues comme dépendantes des conditions thermiques du sol. On tente de mettre en rapport les paramètres de ces nomogrammes avec les processus physiques de l'économie thermique à la surface du sol. Pour terminer on discute les difficultés du problème de la prévision de la rosée.

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With 11 Figures     

Die luftelektrischen Verhältnisse im Küstenaerosol II

Zusammenfassung Die luftelektrischen Untersuchungen an der Nordseeküste wurden fortgesetzt mit dem Ziel, vor allem die großen Schwankungen des luftelektrischen Feldes aufzuklären. Die Registrierungen und Beobachtungen der Feldstärke und der elektrischen Raumladung unmittelbar an der Küste und in verschiedener Entfernung von ihr auf dem Lande wurden ergänzt durch eine Feldmessung auf See außerhalb der Brandungszone und führten zu dem wichtigen Ergebnis, daß die Feldschwankungen offenbar nicht in der Brandung entstehen, sondern bereits auf freier See vorhanden sind. Als Ursache kommt der Elektrodeneffekt in Betracht, durch welchen Raumladungen gebildet werden. Die turbulent strömende Luft bringt starke Schwankungen der Raumladungsdichte hervor. Als eine andere Ursache kann die elektrische Ladungsbildung durch aufsteigende Luftblasen oder eine Ladungsbildung bei Verdunstung angesehen werden. Die vielseitigen Meßergebnisse werden hinsichtlich dieser Hypothesen und ihrer Folgerungen diskutiert.

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Summary The investigations of atmospheric electricity at the coast of the North Sea have been continued with the purpose to explain the great fluctuations of the electrical field. Records and observations of the potential gradient and of the electrical space charge at the coast and in various distances from it have been completed by a potential measurement at sea beyond the surf-zone and have led to the important result that apparently the field fluctuations do not originate in the surf but are already existing on open sea. The cause may be the electrode effect which gives rise to space charges. The turbulent air produces great fluctuations of the space charge density. Another cause could be the formation of an electrical charge by rising airbubbles or by evaporation. The author discusses the varied results of the measurements with regard to this hypotheses and its consequences.

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Résumé L'auteur a poursuivi ses recherches concernant l'électricité atmosphérique sur les bords de la Mer du Nord. Son but était plus spécialement de déterminer les causes des importantes fluctuations du champ électrique. Il a complété les enregistrements et observations du gradient de potentiel ainsi que de la charge spatiale sur la côte elle-même et à différentes distances à l'intérieur des terres par une mesure du potentiel en mer, au-delà de la zone du ressac. Ces mesures permettent d'affirmer que les variations du champ électrique ne prennent pas naissance dans le ressac, mais existent déjà en haute mer. On peut en rechercher la cause dans un effet d'électrodes qui donne naissance à des charges spatiales. Le mouvement turbulent de l'air provoque de très grandes variations dans la densité de ces charges. Une autre cause peut en être recherchée dans les mouvements ascendants de «gouttes d'air» ou dans l'évaporation. L'auteur discute les différents résultats de ses mesures en fonction de ces hypothèses et de leurs conséquences.

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Mit 3 Textabbildungen     

Time variation of the size-distribution of stored condensation nuclei

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

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

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

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With 1 Figure     

Zur Luftverunreinigung durch turbulente Diffusion

Zusammenfassung Nach einer kurzen Diskussion der theoretischen Grundlagen für die Berechnung der Ausbreitung von schädlichen Beimengungen der Luft auf Grund der Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Diffusion wird mit Hilfe der vonPasquill angegebenen empirischen Beziehungen zwischen Streuungsmaßen und Quelldistanz die Formel für die Immissionskonzentration am Boden abgeleitet. An Hand einer Reihe von Beispielen wird das Bodenkonzentrationsfeld relativ zu dem Punkt maximaler Immissionskonzentration berechnet, wobei eine feste Schornsteinhöhe von 40 m und eine für mittlere Emittenten zutreffende Auswurfmenge an schädlichen Gasen vorausgesetzt wird. Die Abbildungen zeigen die starke Modifikation des Konzentrationsfeldes durch die meteorologischen Verhältnisse, je nachdem, ob ein stabiler, indifferenter oder labiler Ausbreitungstyp vorliegt.

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Summary After a short discussion of the theoretical background for the calculation of the spreading of the noxious pollutants of the air based on the laws of turbulent diffusion a formula is derived for the concentration of the immisison on the ground with help of the empirical relations between the dispersion measures and the distance from the source given byPasquill. In some examples the concentration field at the ground relative to the point of maximum immission is calculated, considering a fixed height of the funnel of 40 m and a quantity of noxious gases as usually found with average emittents. The figures show a strong modification of the concentration field by the meteorological situation according to whether the spreading type is stable, indifferent or unstable.

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Résumé On discute tout d'abord brièvement les fondements théoriques permettant de calculer la propagation des pollutions atmosphériques; pour ce faire, on se base sur les lois de la diffusion turbulente. On en tire ensuite une formule de calcul de la concentration des immissions à l'aide des relations empiriques dePasquill, relations existant entre les quantités répandues et la distance de la source. On calcule au moyen d'une série d'exemples le champ des concentrations au sol par rapport au point de concentration maximum; pour ce faire, on admet und chemineé fixe de 40 mètres de hauteur et une quantité de gaz nocifs correspondant à une moyenne de polluants. Les figures montrent la forte modification que subit la répartition des concentrations selon les conditions météorologiques, en d'autres termes si l'on a affaire à un type de propagation stable, indifférent ou instable.

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Mit 5 Textabbildungen     

Zum Abbau der Schneedecke

Zusammenfassung Ausgehend von der Wärmehaushaltsgleichung einer Schnee- bzw. Eisoberfläche wird der durch Verdunsten und Schmelzen bewirkte Abbau in Abhängigkeit von den meteorologischen Parametern errechnet. Die Ergebnisse werden in Diagrammen dargestellt und diskutiert. Es zeigt sich, daß vor allem zwischen nichtschmelzender und schmelzender Oberfläche unterschieden werden muß, die sich nicht nur in den Formeln, sondern auch in den Abbaubeträgen erheblich unterscheiden. Die Diskussion des Einflusses der Oberflächenform auf den Abbau zeigt dann, daß bei passenden meteorologischen Verhältnissen ein kantenfördernder Abbau auftritt, der zu Büßerschnee und ähnlichen Ablationsformen führen kann.

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Summary Starting from the equation of heat economy of a snow or ice surface the decomposition effected by evaporation and melting is computed in dependence on the meteorological parameters. The results are shown in diagrams and are discussed. It turns out that there should be distinguished between non-melting and melting surfaces, which differ considerably not only in formulae but also in the amount of decomposition. A discussion of the influence of the surface shape on the decomposition shows that under suitable meteorological conditions a decomposition occurs, which leads to the production of edges and may finish up in the formation of penitents or other forms of ablation.

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Résumé Partant de l'équation du bilan calorifique de la surface d'une couche de neige, respectivement de glace, on calcule l'ablation due à l'évaporation et à la fonte en rapport aux paramètres météorologiques. Les résultats de ces calculs sont reproduits sur des diagrammes et discutés. Il en ressort qu'il faut distinguer les surfaces fondantes des autres. Celles-ci se différencient nettement, non seulement dans les formules, mais encore dans les quantités d'ablation. La discussion de la forme de la surface sur l'ablation elle-même montre que, par suite de situations météorologiques adéquates, il se produit une ablation favorisant les arêtes vives. Ce cas particulier peut conduire à la formation de «pénitents» et à des formes semblables d'ablation.

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Mit 7 Textabbildungen