A relation between the vectors of stress,wind, and current at water surfaces and between the shearing stress and velocities at solid boundaries

Summary The condition of a continuous transfer of mechanical energy from air to water may be satisfied not only by the equality of wind and current vectors at the surface but also by a difference of both vectors being perpendicular to the direction of the surface stress. It gives a simple explanation for the possible gliding of the air on water surfaces which gets evident by observed deflections between wind and surface currents not only in rivers and near the shore but also in the ocean.The work of the mean wind stress at the water surface may be transformed to turbulence and wave energy of the water and to eddy energy of the air. Near solid boundaries the work of the average shearing stress must be transformed into eddy energy flowing from the boundary into the fluid. In this way its turbulence may be maintained even in the presence of a very stable stratification.

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Eine Beziehung zwischen Wind-, Strom- und Spannungsvektor an der Wasseroberfläche und zwischen Schubspannung und Geschwindigkeit an festen Begrenzungen

Zusammenfassung Aus zweidimensionalen Grenzschichtbetrachtungen folgert man, da\ die Geschwindigkeitsvektoren von Luft und Wasser an dessen Oberfläche keine Differenz aufweisen. Doch die naheliegende Forderung nach Kontinuität des übergangs mechanischer Energie durch die Wasseroberfläche hat mit Rücksicht auf die dynamische und die kinematische Grenzflächenbedingung zur Folge, da\ in jedem Augenblick und somit auch im zeitlichen oder flächenhaften Mittel an dieser wie an jeder Grenzfläche das skalare Produkt zwischen dem Differenzvektor der Oberflächengeschwindigkeiten von Luft und Wasser und dem Schubspannungsvektor verschwindet. Diese Bedingung ist auf dem Wasser nicht nur dadurch erfüllbar, da\ die augenblickliche Differenz der Geschwindigkeitsvektoren ständig verschwindet, sondern ebenfalls dadurch, da\ ihre Tangentialkomponente senkrecht auf dem Schubspannungsvektor an der augenblicklichen Grenzfläche steht. Die Summe der Arbeitsleistungen der Normalspannungen oberhalb und unterhalb der Grenzfläche ist automatisch Null wegen der kinematischen Grenzflächenbedingung und daher in diesem Zusammenhang ohne Belang.Auch wenn die mittleren Richtungen von Strom, Wind und Schubspannung gleich sind, ist bei turbulenter Bewegung an der Grenzfläche die Kontinuität des Energieübergangs nur gewährleistet, wenn die Oberfläche unregelmä\ig (der Turbulenz entsprechend) deformiert ist, wobei eine Differenz in den Beträgen von mittlerem Strom und Wind möglich und ebenso physikalisch erklärbar wird wie die beobachteten — auf Flüssen und im Küstengebiet zwangsläufigen — Unterschiede ihrer mittleren Richtungen.Im Falle verschiedener Richtungen von Wind und Strom gibt es die Möglichkeit, da\ die mittleren Vektoren von Wind und Schubspannung annähernd gleichgerichtet sind, nur, wenn ein erheblicher Teil der Arbeitsleistung der mittleren Schubspannung an der Wasseroberfläche in Turbulenz- und Wellenenergie übergeführt wird. Sind die mittleren Vektoren von Wind und Strom senkrecht zueinander und im Betrage gleich, weichen beide von der Schubspannung um 45⁰ ab (was mit der Ekmanschen Theorie nichts zu tun hat). Es besteht bei Verschiedenheit der mittleren Richtungen von Strömung und Wind nicht die Möglichkeit, da\ Schubspannungs- und Windvektor gleichgerichtet sind und au\erdem die Arbeitsleistung des mittleren Windfeldes vollständig dem mittleren Stromfeld zugeführt und nicht teilweise in Turbulenzenergie verwandelt wird.Eine Bestimmung des Windschubs auf Grund der Prandtlschen Konzeption aus Beobachtungen vertikaler Windverteilungen nahe der Wasseroberfläche ist nicht mehr in Erwägung zu ziehen, weil dabei u. a. die Richtungen von Wind- und Schubspannungsvektor als gleich vorausgesetzt werden. Die mögliche Differenz der Richtungen von Wind und Schubspannung wäre auch in numerischen Berechnungen z. B. von Sturmfluten zu berücksichtigen, insbesondere, wenn der Oberflächenstrom infolge Küstennähe und Gezeitenstroms beträchtliche Richtungsabweichungen vom Wind aufweist.Nicht nur die mögliche Arbeitsleistung des turbulenten Zusatzfeldes durch seine Tangential-(und Normal-) Spannungen kann zur Erzeugung und Entwicklung von Windwellen beitragen. Auch eine direkte Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes wirkt schon bei schwachem Wind in derselben Weise; sie ist zur Erzeugung von Driftströmen sogar notwendig, da das turbulente Zusatzfeld des Windes durch seine Arbeitsleistung nur die Turbulenz- und Wellenenergie des Wassers, aber nicht die Bewegungsenergie seines mittleren Stromfeldes zu vergrö\ern vermag. Demgegenüber kann mit Hilfe der Fluktuationen an der Wasseroberfläche die (wie nahe festen Begrenzungen) mit einem Gleiten verbundene Arbeitsleistung des ausgeglichenen Windfeldes verwandelt werden in Turbulenzenergie. In der Randschicht von festen Begrenzungen mu\ dies vollständig geschehen, da an ihnen keine Arbeit geleistet werden kann. Das führt zu einem Strom von Turbulenzenergie von der Begrenzung in das Stromfeld hinein, wodurch auch bei sehr stabiler und Turbulenz dämpfender Schichtung eine Erhaltung des turbulenten Zusatzfeldes und ein Abbau der Stabilität in Grenzflächennähe gefördert wird.Die entwickelten Vorstellungen widersprechen teilweise den vorherrschenden, welche den vektoriellen Charakter des Geschwindigkeitsfeldes ungenügend berücksichtigen oder zu weitgehender Analogie zu bewährten Modellen von laminaren Strömungen ihre Entstehung verdanken. Man mag in der Strömungslehre mit diesen Unvollkommenheiten auskommen; dennoch lä\t sich nicht leugnen, da\ sie keine Erklärung bekanntester Beobachtungstatsachen der Meteoro-Hydrographie wie z. B. die Richtungsabweichung zwischen Strom und Wind an der Wasseroberfläche gestatten. Au\erdem erklären sie nicht die Entwicklung von Fluktuationen an der Oberfläche als Erfordernis für einen kontinuierlichen übergang von Bewegungsenergie bei Verschiedenheit der mittleren Vektoren von Strom und Wind. Es erscheint daher unumgänglich, die bisherige Konzeption in geophysikalisch nutzbringender Weise zu erweitern, was hier versucht wurde.

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Une relation entre le vecteur de la tension, le vecteur du vent et le vecteur du courant à la surface de l'eau d'une part et entre le frottement tangentiel et la vitesse auprès de limites solides, d'autre part

Résumé La supposition d'un transfert de l'énergie mécanique de l'atmosphère à la surface de l'eau peut Être satisfaite non seulement par l'égalité des vecteurs du vent et du courant mais encore par la différence des deux vecteurs qui s'élève perpendiculairement au sens de la tension superficielle. Les observations suivant lesquelles le courant du vent dévie du courant de l'eau, ce qui se manifeste non seulement au-dessus des rivières ou au voisinage de la cÔte mais aussi audessus de 1'océan, expliquent d'une manière simple 1'existence possible du mouvement glissant de l'air au-dessus de la surface de l'eau.La puissance du frottement tangentiel moyen dû au vent à la surface de l'eau peut se transformer en mouvement turbulent et en énergie des vagues ou en énergie tourbillonnaire de l'air. Au voisinage des limites solides, le frottement tangentiel moyen doit se transformer en énergie tourbillonnaire qui, partant de la limite solide, se propage vers la fluide. De cette manière 1'état turbulent peut se maintenir mÊme en présence d'une stratification stable.

     

Nachweis der allgemeinen Gültigkeit des Gefrierkernspektrums

Zusammenfassung Durch weitere experimentelle Untersuchungen wird festgestellt, dass das an destillierten Wassertropfen ermittelte Gefrierkernspektrum von speziellen Versuchsbedingungen unabhängig ist und auch für Wasserarten mit verschiedenen natürlichen oder künstlichen Verunreinigungen gilt. Es kann ausserdem in allen bisher im Laboratorium und in der Atmosphäre durchgeführten Untersuchungen über die Eiskeimbildung nachgewiesen werden. Dieser Befund stützt als notwendige Bedingung die Deutung des Gefrierkernspektrums durch Strukturänderungen des Wassers und besagt, dass im Laboratorium und in der Atmosphäre dieselben Gefrierkerne vorhanden sind und dass bei der atmosphärischen Eiskeimbildung auch nur die aus Untersuchungen im Laboratorium bekannten Besonderheiten des Gefrieveorgangs (im unterkühlten Wasser) vorliegen.

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Summary Further experimental investigations demonstrate the «Gefrierkernspektrum», which was found for droplets from destilled water, to be independent from special experimental conditions and valid for sorts of water containing natural or artificial impurities, too. Furthermore it can be pointed out from all existing investigations on ice-nucleation, made in laboratory and in the atmosphere. This result supports, as a necessary condition, the interpretation of the «Gefrierkernspektrum» by means of changes in the structure of water itself and proves, that there are the same freezing nuclei both in the laboratory and the fre atmosphere and that ice-nucleation in the atmosphere holds but the same peculiarities of freezing (of supercooled water), known from laboratory work.

     

Kinematics of refracted and reflected waves in inhomogeneous media with non-planar interfaces

Zusammenfassung Es werden die Grundbeziehungen für die Berechnung von Strahlen seismischer Wellen in inhomogenen Milieus abgeleitet, in denen die Geschwindigkeit allgemein von drei krummlinigen Koordinaten abhängt. Die angeführten Beziehungen stellen ein System von gewöhnlichen Differentialgleichungen erster Ordnung dar. Die numerische Lösung dieses Systems bietet eine Möglichkeit, die Strahlendiagramme, Laufzeitkurven und Isochronen für die gegebenen Geschwindigkeitsmodelle zu konstruieren. Aufmerksamkeit wird ebenfalls dem Einfall der Strahlen auf eine unebene Grenzschicht gewidmet. Die Beziehungen für die Berechnung reflektierter und refraktierter Strahlen werden abgeleitet. Anhand der abgeleiteten Beziehungen werden Strahlendiagramme und Laufzeitkurven für eine Geschwindigkeitsverteilung berechnet, die durch die vorläufige Interpretation der Ergebnisse von seismischen Tiefensondierungen am tschechoslowakischen Teil des Profils VI gewonnen wurden.     

Über die Bestimmung des Schneeanteils am Niederschlag

Zusammenfassung Der nach verschiedenen Verfahren berechnete Schneeantei am Gesamtniederschlag wird mit dem nach Registrierungen der winterlichen Niederschläge ermittelten wahrscheinlichen Schneeanteil verglichen. Ausgehend von den Niederschlagssummen ergibt sich gute Uebereinstimmung, wenn bei Mischniederschlägen die Hälfte dem Schneeanteil zugerechnet wird. Ausgehend von der Neuschneehöhe zeigt sich die geringste Abweichung, wenn der Anteil aus reinem Schnee der Niederschlagsmessung, der Anteil aus Mischniederschlägen dem Wasserwert der Neuschneedecke gleichgesetzt wird, für dessen Errechnung neue Monatsmittel der Schneedichte aus Mischniederschlägen mitgeteilt werden.

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Summary The part of snow of the total precipitation is finding out by different former methods and compounded with the probable part of snow according the records of the winter precipitations. Using the precipitation sums of every part it results a good concordance when the half of sleet is attributed to the part of snow. Going out from the depth of new snowcover the least deviation is demonstrated, if the part of pure new snow is taken from the precipitation measurement in the rain gage, and the part of sleet is equalized to the water equivalent of new snow cover. For these calculations new monthly means of density of snow from sleet are given to information.

     

Schwankungen im Wasserhaushalt der Ostsee

Zusammenfassung Durch die gleichzeitige Berücksichtigung aller Komponenten des Wasserhaushaltes der Ostsee wird das Zusammenwirken von Süßwasserzufuhr, Wasserstandsänderungen und Wasseraustausch mit der Nordsee einer Analyse unterzogen. Dabei wird der Einfluß der atmosphärischen Zirkulation und der Gang des Wasserstandes erklärt. Die Behandlung der vollständigen monatlichen Bilanz durch fünf Jahre zeigt, daß die Abweichungen von diesem Jahresgang erheblich sind. Der Wasseraustausch wird durch die Wasserbewegungen an der Oberfläche in den Belten und dem Sund repräsentativ wiedergegeben. Der Wasseraustausch ist intensiver als bisher angenommen. Die langjährigen Schwankungen der Haushaltsgrößen werden untersucht. Es wird gezeigt, daß die atmosphärische Zirkulation auf dem Wege über die Niederschläge und die Süßwasserzufuhr Schwankungen des Ausstroms bewirkt. Andererseits wirkt sie direkt auf den Wasserstand und durch Veränderungen der Intensität des Wasseraustausches auf den Salzgehalt ein. Eine Abschätzung des Salzhaushaltes der Ostsee wird gegeben.

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On fluctuations of the water volume of the Baltic

Summary The combined effects of fresh water influx, variations of sea level, and water exchange with the North Sea are analysed by simultaneously taking into account all components of the water volume of the Baltic Sea. The influence of the atmospheric circulation and of the variations of sea level are explained. The diseussion of the complete monthly water balance over a five years' period shows considerable departures from the annual variation of sea level. The surface currents in the Great and the Little Belt and in the Sound give a representative picture of the water exchange with the North Sea which is revealed to be more intensive than it was hitherto supposed to be. The secular fluctuations of the water volume are studied. Through the medium of precipitation and influx of fresh water the atmospheric circulation causes fluctuations in the outflow from the Baltic. On the other hand, the atmospheric circulation exercises a direct influence on the sea level and — owing to variations in the intensity of water exchange — an indirect one on the salinity. The salinity balance of the Baltic is evaluated.

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Sur les fluctuations du volume d'eau de la mer Baltique

Résumé En tenant compte de toutes les composantes du volume d'eau de la mer Baltique on fait l'analyse des effets réunis des affluences d'eau douce, des variations du niveau de la mer et le l'échange d'eau avec la mer du Nord. On explique l'influence de la circulation atmosphérique et de la variation du niveau de la mer. L'étude du bilan mensuel complet portant sur cinq années montre que les déviations de la marche annuelle sont considérables. Les courants de surface dans le Grand et le Petit Belt et le Sund donnent une image représentative de l'échange d'eau qui est plus intensif qu'on ne l'a supposé jusqu'ici. Les fluctuations séculaires des composantes du volume d'eau sont étudiées. On montre que par l'inter-médiaire des précipitations et de l'affluence d'eau douce la circulation atmosphérique donne lieu à des variations de l'écoulement de la mer Baltique. D'autre part, la circulation atmosphérique exerce une influence directe sur le niveau de la mer et, par suite des variations de l'intensité de l'échange d'eau, elle a une influence indirecte sur la salinité. Le bilan de la salinité est évalué.

     

Die Sturmfluten vom 9. und 10. Februar 1949 an der deutschen Nordseeküste

Zusammenfassung Es wird der Verlauf des Wasserstandes am 9. und 10. Februar 1949 an der deutschen Nordseeküste an Hand von Pegelaufzeichnungen mehrerer Orte verfolgt. Die zugehörige Wetterlage wird mittels besonderer, zeitlich engabständiger Wetterkarten für die Deutsche Bucht untersucht. Aus der Wetterentwicklung ist der ungewöhnliche Verlauf der Sturmfluten zu erklären. Sie wurden durch das Sturmfeld eines Tiefdrucktroges hervorgerufen, das sich an der nordfriesischen Küste besonders stark auswirken konnte, weil die zugehörige Zyklone im entscheidenden Entwicklungsstadium der Sturmflut am 9. Februar nördlich von Sylt nahezu stationär die Deutsche Bucht nach Norden hin absperrte. Die Wasserstandsaufzeichnungen von Husum und Hamburg, die besonders betrachtet werden, zeigen, da das meteorologische Geschehen den Gezeitenablauf völlig überdecken und Höchst wasserstände unabhängig von diesem erzeugen kann.

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The storm surges of February 9th and 10th, 1949 on the German coast of the North Sea

Summary By the aid of tide gauge records the development of the water level on the German coast of the North Sea on February 9th and 10th, 1949, is discussed. Special weather charts for the German Bight for short intervals are plotted in order to elucidate this unusual development of the tide. Its chief cause was the stormfield of a trough of low pressure whose greatest effect was on the coast of North Friesland, because on February 9 th, at the decisive stage of the tide wave, the storm centre was almost stationary off the Island of Sylt, blocking the outflow of water from the German Bight towards the north. Inspection of the tide curves of Husum and Hamburg demonstrates that the effect of air pressure and wind can mask the normal tides and produce maximum heights independently of the the tidal curve.

     

Ergebnisse der Registrierungen der Zahl der Kondensationskerne in Basel und seiner nächsten Umgebung

Zusammenfassung In Fortsetzung früher mitgeteilter Ergebnisse von Registrierungen mit demVerzár'schen Kernzähler in Basel wird der Einfluss der Luftmassenwechsel, des Sonnenscheins und der Niederschläge auf den Kerngehalt untersucht. Weiterhin werden die Ergebnisse gleichzeitiger Registrierungen im Stadtinnern und am Stadtrand, sowie am Stadtrand und einem Villenvorort eingehend diskutiert.Ein weiterer Vergleich zwischen Basel und Payerne ergibt Beziehungen zwischen den Tagesmitteln der Kernzahlen dieser fast 100 Km von einander entfernten Orte.

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Summary Continuing previously communicated results of recordings with theVerzár nuclei counter at Basle the influences of changes of air masses, of sunshine and precipitation on nuclei concentration are studied. Furthermore the results of simultaneous recordings in the centre of the city and on the outskirts, as well as on the out-skirts of the city and at a near-by village are thoroughly discussed. A further comparison between Basle and Payerne shows connections between daily means of nuclei concentration of these two towns, which are about 100 Km apart.

     

Lo strato base dell'atmosfera come determinante il clima delle Alpi

Zusammenfassung Die gewöhnlichen klimatologischen Betrachtungen insbesondere diejenigen mit Hilfe von Klimakarten beziehen sich auf das Makroklima der Erde. Als Extrem steht das Mikroklima in der üblichen Definition gegenüber. Die von beiden Betrachtungen behandelten Räume sind grössenordnungsmässig so verschieden, dass es zweckmässig ist, zwischen die genannten Klimabereiche noch das Mesoklima einzuschalten. Der Gültigkeitsbereich für die vorgenennten Begriffe wird für das Klima der Hochgebirge besprochen. Die Gebirgsatmosphäre wird als Gegenstand des Makroklimas anzusehen sein. Die Atmosphären der Berghänge und der Täler sind dagegen als Gegenstand des Mesoklimas anzusehen. 1) Die Schneedecke in den Hochgebirgen ist von besonderer Empfindlichkeit gegenüber der vertikalen Verteilung der Temperatur, daher ist die durchschnittliche Lage der Peplopause von entscheidender Bedeutung für die Andauer der Schneedecke in Hochgebirgen. 2) Die Peplopause ist entscheidend für die Vertikalgliederung der unteren Schichten der freien Atmosphäre, sie ist in ähnlicher Weise entscheidend für die Verteikalgliederung im Makroklima der Hochgebirge. Dies lässt sich durch die vertikale Verteilung der relativen Feuchtigkeit besonders deutlich zeigen. 3) Der Charakter der Grundschicht im Bereich der Gebirgsatmosphäre ist beispielsweise entscheidend für die Ausbildung der Gewitter in Hochgebirgen. 4) Die tiefsten Minimatemperaturen in Mitteleuropa wurden auf der Gestettneralm bei Lunz in Niederösterreich beobachtet. Neben den besonderen lokalen Verhältnissen war die Lage der Station oberhalb der Peplopause massgebend. 5) Der Temperaturgegensatz zwischen freier Atmosphäre und Berggipfeln ist verschieden für die Grundschicht einerseits und für die Peplopause und die darüberliegenden Schichten andrerseit. 6) Der Einfluss der Massenerhebungen auf die Gebirgsatmosphäre ist nach neueren Untersuchungen nicht mehr in einer thermischen Begünstigung zu sehen. Dass im Innern des Alpenmassivs Waldgrenze und alpine Schneegrenze höher liegen als in den Randzonen muss auf besondere Verhältnisse im Makroklima des Gebirges zurückgeführt werden und hier wird wiederum die durchschnittliche Lage der Peplopause von Einfluss sein.     

Sulla distribuzione delle precipitazioni a Milano e nella regione circostante

Riassunto Richiamate le condizioni pluviometriche medie cui è soggetta la regione milanese, vengono illustrati e discussi i risultati ottenuti nel biennio 1946–1947 per la distribuzione della pioggia nell'area cittadina, durante la primavera, l'estate e l'autunno. L'influenza alteratrice delle città in tale distribuzione appare evidente, particolarmente nella primavera.

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Zusammenfassung Ausgehend von den mittleren Niederschlagsverhältnissen in der Region von Mailand, wird die Verteilung der Niederschläge im Frühjahr, Sommer und Herbst der Jahre 1946 und 1947 im Stadtareal von Mailand dargestellt und diskutiert. Der Einfluss der Stadt auf die Niederschlagsverteilung tritt deutlich in Erscheinung, besonders im Frühjahre.

     

Untersuchungen über atmosphärische Spurenstoffe und ihre Bedeutung für die Chemie der Niederschläge

Zusammenfassung Nach einer kurzen Einführung über die Methoden der chemischen Analyse atmosphärischer Spurenstoffe und einer Übersicht über die natürlichen Quellen der verschiedenen Spurengase wird über Meßergebnisse an verschiedenen kontinentalen Meßplätzen berichtet. Die Ergebnisse werden denjenigen vonJunge an maritimen Orten gegenübergestellt. Insbesondere wurden die in 3000 m Höhe auf der Zugspitze ermittelten Daten in Abhängigkeit von der vertikalen Temperaturschichtung ausgewertet. In einem zweiten Abschnitt wird die Beziehung zwischen atmosphärischen Spurenstoffen und der Chemie der Niederschläge behandelt. Dabei wird die Bedeutung der Spurengase für den Gehalt des Regenwassers an verschiedenen chemischen Komponenten herausgestellt. Abschliessend werden die Auswertungen über den Zusammenhang zwischen der Konzentration natürlicher Spurenstoffe im Regen und der Niederschlagshöhe besprochen.

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Summary After a short introduction on the methods of chemical analysis of atmospheric trace substances and a survey on the natural sources of the different atmospheric trace gases, new results of measurements carried out at different continental locations are communicated. The results are compared with those gained byJunge at maritime stations. In particular the data gained on the summit of Zugspitze at 3000 m altitude, were evaluated with respect to the vertical temperature gradient of the atmosphere. In a second chapter the relation between atmospheric trace substances and the chemistry of precipitation is discussed. In this connection the importance of gas-traces for the concentration of chemical matter in rainwater is stressed. Finally the relationship between the concentration of trace-substances in rain and the amount of precipitation of individual rainfalls is presented.

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The research reported in this article has been sponsored and supported in part by the Geophysics Research Directorate, Air Force Cambridge Research Center, under contract AF 61 (052)-249 through the European Office, ARDC.-Erweiterte Fassung eines Vortrags, gehalten auf der XII. Generalversammlung der IUGG in Helsinki 1960.     

A condensation nuclei counter with photographic recording

Summary A condensation nuclei counter based onAitken's principle is described and depicted. It permits simultaneous observations of the graticule by two persons or the observation of the graticule by one person and the synchroeous photographic recording of the droplets on 35 mm film strip or single plates. With one exposure, the droplets on 24 squares of the millimetre graticule can be recorded so that a repetition of the necessary operations required by other counters in order to obtain an average count becomes superfluous and the time taken for one experiment is reduced to three quarters of a minute. The limitation to five droplets per square mm recommended for all hitherto existing nuclei counters with eye observations is removed when the droplets and the graticule are photographed. By the use of a special sealing arrangement and by employment of vacuum taps which proved most satisfactory with the previous construction of a photo-electric nuclei counter, leakages are practically impossible. The glass windows of the receiver are interchangeable with plates of conducting glass which can be heated by the passage of an electric current. The construction ensures that the 1 cm distance above the graticule is always maintained, independent of the tightening of the sealing arrangement. The receiver is equipped with a stirrer operated from outside by a permanent magnet. Two easily detached pumps are provided; one for purifying the air in the receiver and for the dilatation, the other for sucking the sample of impure air into the receiver. The adiabatic cooling in the receiver can be produced e. g. by means of an expansion pump. The method of measuring is discussed. Examples of records are reproduced. Applications and the development of a fully automatic recording nuclei counter are indicated.

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Zusammenfassung Ein Kernzähler, derAitkens Prinzip benützt, wird beschrieben und abgebildet. Er gestattet die gleichzeitige Beobachtung des Zählglases durch zwei Personen oder die Beobachtung des Zählglases durch eine Person und die gleichzeitige photographische Registrierung der Tröpfchen auf Kino-Normalfilm (von 35 mm) oder Platten. Miteiner Aufnahme können die Tröpfchen auf 24 Quadraten des in Quadratmillimeter geteilten Zählglases festgehalten werden, so dass eine Wiederholung der erforderlichen Operationen, welche bei allen anderen Kernzählern vorgeschrieben sind, um Mittelwerte der Einselzählungen zu erhalten, überflüssig ist und die Dauereines vollständigen Experimentes auf dreiviertel Minuten reduziert wird. Die Beschränkung auf fünf Tröpfchen per Quadratmillimeter, welche für die meisten bisherigen Kernzähler bei Augenbeobachtungen empfohlen wird, wird aufgehoben, wenn die Tröpfchen und das Zählglas photographiert werden. Durch eine spezielle Dichtungseinrichtung und durch Verwendung von Vakuum-Hähnen, welche sich bei der Konstruktion eines photo-elektrischen Kernzählers so sehr bewährt haben, ist Undichtwerden des Rezipienten praktisch unmöglich. Die Spiegelglasfenster des Rezipienten können gegen solche aus leitendem Glas ausgetauscht werden, welche mittels eines durch sie geschickten elektrischen Stromes geheizt werden können. Die Konstruktion gewährleistet, dass der Abstand (1 cm) oberhalb des Zählglases stets erhalten bleibt, unabhängig vom Drucke, der auf die Dichtung ausgeübt wird. Der Rezipient ist mit einem Rührer ausgestattet, der von aussen durch einen permanenten Magneten betätigt wird. Es sind zwei Pumpen vorgesehen, die leicht abnomontiert werden können; die eine ist für die Reinigung der Luft im Rezipienten und für die Dilatation zur Herbeiführung des Tropfenfalles bestimmt, die andere dient zum Einsaugen der zu untersuchenden Luftprobe in den Rezipienten. Die adiabatische Abkühlung im Rezipienten kann z.B. mittels der Dilatationspumpe erzeugt werden. Die Messmethode wird beschrieben. Probe von photographischen Registrierungen der Tröpfchen auf dem Zählglase werden reproduziert. Einige Anwendungen und die Entwicklung eines voll-automatisch registrierenden Kernzählers wird angedeutet.

     

Meteorologische Auswertung von Messungen der künstlichen Radioaktivität der Luft und des Niederschlags

Zusammenfassung Es werden deutsche, französische und amerikanische Messungen der Aktivität des Niederschlages und der Luft ausgewertet. Dazu werden Trajektorien vom Versuchsgelände für Atombombenteste in Nevada bis nach Westdeutschland gezeichnet. Durch die Zwischenwerte ist die Möglichkeit einer Ueberprüfung der zunächst nur zeichnerisch festgelegten Luftbahnen gegeben. Besonders wichtig erweisen sich «Depoträume» und meridionale Zirkulationen, die hauptsächlich in Divergenzgebieten von Bedeutung sind. Der Mechanismus der Aktivierung des Niederschlags wird diskutiert. Eine Beziehung zwischen Aktivität des Niederschlags und Luftmassen konnte nur in Einzelfällen gefunden werden. Die subtropischen Luftmassen scheinen jedoch gegenüber den polaren die höhere spezifische Aktivität zu besitzen.

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Summary German, freuch and american measurements of the rainfall and air activity are being evaluated. For that purpose trajectories of the experimental grounds for atomic bombtests in Nevada up to Western Germany are drawn. By means of intermediate values the test possibility of air paths — first only scheduled — is given. The so-called «Deposit spaces» and meridional circulations, which are significant particularly in divergence regions prove to be of especial importance. The mechanism of activation of precipitation is discussed. A connexion between the activity of precipitation and airmasses could only be found in individual cases. But it seems that the semitropical airmasses dispose of a higher, specific activity in comparison with the polar airmasses.

     

Comment on the effect of a vorticity centre on a frontal boundary

Zusammenfassung Es wird der Einfluss des sogenannten Vorticity-Zentrums auf die Grenzfläche zweier Luftmassen der mittleren geographischen Breiten studiert. Zwecks Aufklärung der Rolle des Bewegungs- und Druckfeldes in diesem Prozesse wurde ein einfaches Modell konstruiert und numerisch gelöst. Die sich entwickelnde frontale Welle kann beziehungsweise als ein Anfangswert beim Lösen der mit der Stabilität der Wellen verbundenen Probleme mittels der Gleichungen, linearisiert durch die Methode der kleinen Störungen, dienen. Bei der Konstruktion des Modells wird ausser anderem von der Geometrie der Bewölkung ausgegangen, wie sie auf den Aufnahmen der meteorologischen Satelliten erfasst ist.     

ПРИБЛИЖЕННОЕ РЕЩЕНИЕ ВАРИАЦИОННОГО ТИПА ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ТРАПЕЦИИ

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Methodik der approximativen Lösung des Variationstypes der Abbildung eines geographischen Trapezes nach dem Kriterium von Airy. Bei der Anwendung der Polynome nach dem Weierstrasschen Satze auf die Abbildungsgleichungen werden Koeffizienten gesucht, die das charakteristische Funktional minimalisieren. Wie es sich zeigt, kommt man zu einer approximativen Lösung bei der Anwendung von kubischen Polynomen und bei der Einführung der Symmetrie des abgebildeten geographischen Trapezes zum gegebenen mittleren Meridian. Als Kriterium für die erzielte Lösung wird der Wert des charakteristischen Funktionals sowie die Erfüllung natürlicher Randbedingungen benutzt. Die Methode wird als Beispiel auf das geographische Trapez angewandt, dessen Grenzen auf dem dreissigsten bis achzigsten geographischen Breitegrad liegen und die geographischen Längen einen Unterschied von 100° aufweisen. Es zeigt sich, dass bei der Benutzung der Zylinderprojektion des geographischen Trapezes das Variationskriterium von Airy durch die konforme (Mercatorsche) Abbildung exakt erfüllt ist. Bei der approximativen numerischen Lösung der Abbildung des gegebenen Trapezes resultiert bei der quadratischen Form der Abbildungsgleichungen ebenfalls die konforme Abbildung. M. Pick     

Verfahren zur Auswertung von Untertage-Seismogrammen

Zusammenfassung In den letzten Jahren wurden in den Erzgruben des Siegerlandes reflexionsseismische Messungen untertage ausgeführt. Für die Auswertung der hierbei erhaltenen Seismogramme sind besondere Verfahren erforderlich, die in der vorliegenden Arbeit entwickelt werden.Im ersten Teil werden die auftretenden geometrischen Probleme behandelt. Es wird gezeigt, daß man bei der Auswertung von Untertage-Seismogrammen zweckmäßigerweise jeden Reflexionseinsatz einzeln auswertet. Man erhält auf diese Weise eine Schar von Ellipsen, deren Häufungszone die Lage der reflektierenden Fläche erkennen lässt. Eine Möglickeit zur Berücksichtigung des Einfallwinkels wird durch geometrische Betrachtungen gefunden.Im zweiten Teil wird die Lage der Reflexionsebene durch rechnerische Methoden festgelegt. Zunächst wird dargelegt, daß hierzu die Korrelationsrechnung angewandt werden kann. Es ergeben sich jedoch einige Nachteile bei der praktischen Anwendung des Verfahrens.So wird die Aufgabe schließlich mit Hilfe der Fehlerrechnung gelöst. Hier kommt es darauf an, durch geeignete Näherungsformeln den Arbeitsaufwand auf ein erträgliches Maß zu bringen. Das erhaltene Ergebnis führt zu einer Festlegung von Lage und Streichrichtung der reflektierenden Fläche und liefert dabei eine Angabe über die Genauigkeit des erzielten Resultates. Schließlich wird angedeutet, wie man das statistische Verhalten der einzelnen Meßwerte untersuchen kann.

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Summary During the last years reflection-seismic measurements have been carried out in the ore mines of Siegerland. The special methods required for the interpretation of the seismograms obtained in this work are developed in the present paper.The first part deals with geometric problems arising. It is shown that in the interpretation of subsurface-seismograms each reflection event purposely is to be treated individually. In this way a family of ellipsoids is obtained whose zone of aggregation allows to recognize the position of the reflecting surface. A possibility of taking into account the angle of dip is found by geometrical considerations.In the second part the position of the reflecting surface is ascertained by arithmetical methods. At first, it is shown that correlation arithmetic may be adopted to this purpose. In employing this method practically some disadvantage will, however, be involved.Finally, for the solution of the problem the law of least squares is adopted. In doing so the question arises how to reduce the bulk of work to a reasonable amount by means of approximation formulas. The results thus obtained make it possible to determine the position and strike of the reflecting surface and yield data concerning the accuracy of the results obtained. Then, it is indicated how the statistical behaviour of the individual measurements can be analyzed.

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Gekürzte Fassung einer Dissertation, Bergakademie Clausthal 1954 (Berichterstatter Professor Dr.Karl Jung).     

Betrachtungen zur Aerologie des Indischen Monsuns

Zusammenfassung Wenn das Auftreten der Grundschicht eine planetarische Erscheinung ist, so muss sie im Bereiche grossräumiger Windgebiete leicht nachzuweisen sein. Die Passatströmung kann als Erscheinung der Grundschicht vollständig beschrieben werden; jetzt soll dieser Nachweis für die Monsunströmungen des tropischen und subtropischen Asiens geliefert werden.Der Monsun über Java ist das Beispiel einer monsunalen Strömung in einem äquatorialen Gebiet, in dem Auflösungen der Grundschicht durch Depressionsbildungen nicht vorkommen. Die Niederschläge in einem äquatorialen Monsun sind Niederschläge in Schauerluft (Böenwettertyp der Grundschicht) oder gewittrige Niederschläge (Gewittertyp der Grundschicht).Ein grossartiges Beispiel hierfür ist der NW-Monsun Javas, während der SE-Monsun — von lokalen Auflösungen abgesehen — Passatcharakter hat. Ähnliches gilt auch für den Monsun Indiens, der NE-Monsun ist eine flache Erscheinung (Normaltyp der Grundschicht), während der SW-Monsun in seiner Niederschlagsbildung durchaus dem Regenmonsun Javas ähnelt. Eine Umwandlung tritt erst im nördlichen Indien, insbesondere über Assam ein. Infolge des Staus der Luftmassen am Himalaja und des Beginnes der Bildung kleiner Depressionen, beginnt auch hier die grossräumige Auflösung der Grundschicht, was in lokalen Lagen zu dem extremsten Niederschlägen führen kann.

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Summary If the occurence of the ground layer is a planetary phenomenon, it must be easily traceable in the vicinity of broadscale wind areas.As a phenonenon of the ground layer the trade-wind stream can be fully explained, and this shall be done now for the monsoon streams of tropical and subtropical Asia.The monsoon over Java is the example of a monsoon stream in an equatorial area where a dissipation of the ground layer through formation of depressions does not occur. In an equatorial monsoon the precipitation is of the type occuring in showery air (squall-type of ground layer), or thundery precipitation (thunder-type of ground layer). The NW monsoon of Java is a striking example for that, while, apart from isolated local dissipation, the SE monsoon is of trade wind character. To some extent this is true also in the case of the monsoon of India, the NE monsoon in a shallow phenomenon (standart-type of ground layer), while in its precipitation the SW monsoon closely resembles the rain monsoon of Java. A transformation takes place only in North India, especially over Assam. With the Himalaya mountainrange blocking the further advance, and with minor depressions forming, the ground layer begins to dissipate on a broad scale. This can lead to precipitation of extreme abundance in isolated locations.

     

The electrolytical conductivity of precipitation water as an aid to the chemical analysis

Summary The possibility of the use of measurements of the electrolytical conductivity of precipitation water as an aid to the chemical analysis has been examined. The measured conductivity of rain-water and of water obtained by melting snow and rime was of the order of magnitude of that for more or less good distilled water, apart from some exceptions. Considerable variations of the conductivity of rain-water continuously measured during rainfalls were observed. The relation between the conductivity and the chemical composition of the precipitation water was discussed by using the data of the Scandinavian precipitation-chemistry project. The importance of pH measurements was also shown by this consideration.

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Zusammenfassung Die Möglichkeit, aus der Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit von Niederschlagswasser einen Beitrag zu der chemischen Analyse zu finden, wurde untersucht. Die gemessene Leitfähigkeit des Regenwassers und des Wassers von geschmolzenem Schnee und Frost war mit einigen Ausnahmen von der Grössenordnung des mehr oder weniger gut destillierten Wassers. Merkliche Variationen der Leitfähigkeit des Regenwassers wurden beobachtet bei kontinuierlichen Messungen während der Regenfälle. Ein Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit und der chemischen Zusammensetzung des Niederschlagswassers ist diskutiert unter Benutzung der Daten des Skandinavischen Dienstes für Niederschlagschemie. Auf die Bedeutung der pH Messungen in diesem Zusammenhang wurde hingewiesen.

     

Gestalt und Veränderung der Niederschlagsgebiete Nordamerikanischer Hurrikane

Zusammenfassung Für zwei nordamerikanische Hurrikane wurden aufeinanderfolgende Karten der stündlichen Niederschlagsmengen gezeichnet. Sie lassen eine Beurteilung der Entwicklung der Niederschlagsgebiete im Laufe der Entwicklung des Hurrikans zu. Nur anfangs ist das Niederschlagsgebiet annähernd kreisförmig. Sehr rasch deformiert es in der Art, daß auf der Rückseite das Regengebiet sehr rasch abbricht und auch links von der Zugrichtung keine sehr große Ausdehnung hat. Dagegen ist der Niederschlag sehr ausgedehnt nach vorn und nach rechts in der Zugrichtung gesehen. Im letzten Stadium löst sich der Niederschlag sogar vom Kern des Hurrikans ab. Eine Erklärung für diese Entwicklung wird dynamisch versucht, Einflüsse von Luftmassengegensätzen werden abgelehnt, solche des Untergrundes gering eingeschätzt. Konvergenzen, die zur Wolken-und Niederschlagsbildung führen können, entstehen einmal durch Abweichungen vom Gradientwind bei der Vertiefung des Wirbels und infolge des raschen Druckfalles vor dem wandernden Wirbelsturm, zum anderen als Strömungskonvergenzen im Einzugsgebiet. Divergenzen entstehen beim Auffüllen, ferner beim Druckanstieg hinter dem wandernden Kern und im Delta der Isobaren. Durch Ueberlagerung dieser Vorgänge lassen sich prinzipiell die Aenderungen des Niederschlagsgebietes erklären.

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Summary Maps of hourly precipitation were drawn for two hurricanes of North-America. The development of precipitation areas can be shown in the course of the development of the hurricane. The precipitation area is rather circular only in the beginning. It changes very quickly: The rain area ends suddenly on the rear; moreover it is not large on the left side of the path. But there is extended precipitation ahead and on the right side. In the last stage the precipitation area leaves the center of the hurricane. A dynamical explanation is tried; influences of different air masses are rejected; influences of the surface of the earth are supposed to be very small. Convergences which may lead to the formation of clouds or to precipitation are formed on the one hand by deviation from geostrophic wind with the deepening of the vortex and because of the falling of pressure in front of the hurricane, on the other hand by convergences of flow in the area of entrance («Einzugsgebiet»). Divergences are formed in filling up and in the rising of pressure behind the moving center and in the delta of the isobars. The changing of precipitation areas may be explained by superposition of these facts.

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Vortrag, gehalten am 24. April 1954 vor der 2. allgem. Versammlung der «Società Italiana di Geofisica e Meteorologia», Genova (23.–25. April 1954).     

Ergebnisse Mehrjähriger Kontinuierlicher Registrierungen der Zahl der Atmosphärischen Kondensationskerne in St. Moritz

Zusammenfassung Die über vier Jahreszeiten sich erstreckenden mit demVerzárschen automatischen Kondensationkernzähler durchgeführten kontinuierlichen Registrierungen in St. Moritz, die im ganzen rund 22 Monate umfassen, werden under Berücksichtigung der besonderen Verhältnisse von St. Moritz bearbeitet. Hauptsächlich werden die Beziehungen der Kernzahlen mit den meteorologischen Elementen untersucht: Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Sonnenscheindauer, Sichtweite, rel. Feuchtigkeit und Niederschläge. Am Schlusse wird auf die Zusammenhänge zwischen weitentfernten Orten hingewiesen.unter Mitarbeit vonJ. Kunz, stud. phil. (Vorläufige Mitteilung)     

Precipitazioni intense al margine meridionale delle Alpi

Riassunto In questo lavoro sono studiate specialmente le precipitazioni intense (quantità giornaliere 50 mm) del periodo 1901–1950, mediante 6 stazioni del margine meridionale delle Alpi, confrontate con una stazione del nord delle Alpi (Zurigo) e una della Lombardia (Milano). Si trova che le precipitazioni intense sul versante sud delle Alpi sono molto più frequenti che nelle stazioni di confronto e che al margine meridionale delle Alpi è considerevole l'apporto delle precipitazioni intense alla somma totale.

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Summary In the present paper is being examined particularly the frequency of large precipitations (daily amounts 50 mm) on the southern side of the Swiss Alps (period 1901–1950). For this purpose the conditions of precipitation of six stations in Southern Switzerland are compared with those of one station on the northern side of the Alps (Zürich) and of one in Lombardy (Milan). It is shown that the frequency of large precipitations is much higher on the southern slope of the Alps than on the stations mentioned in comparison. Also that the share of the amount of large precipitations on the total amount is rather considerable.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden vor allem die grossen Niederschläge (Tagesmengen 50 mm) der Periode 1901–1950 anhand von 6 Stationen auf der Alpensüdseite untersucht und mit je einer Station auf der Alpennordseite (Zürich) und in der Lombardei (Mailand) verglichen. Dabei zeigt sich, dass grosse Niederschläge an der Südabdachung der Alpen viel häufiger sind als an den Vergleichstationen und dass der Anteil der grossen Niederschläge an der Gesamtmenge am Alpensüdfuss beträchtlich ist.