Über das elektrische Feld in der bodennahen Luftschicht

Zusammenfassung Die stationäre vertikale Spannungsverteilung des elektrischen Feldes wird unter Annahme horizontaler Homogenität untersucht. Dabei wird die Leitfähigkeit als bekannt angenommen. Für die Änderung des vertikalen Austauschkoeffizienten mit der Höhe wird ein Zweischichten-Potenzgesetz angesetzt. Die erhaltene Lösung wird auf die bodennahe Luftschicht angewandt, für welche die Struktur nachMonin undObuchov zugrunde gelegt wurde.

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The atmospheric layer near the ground and its influence on the vertical electric field

Summary The stationary vertical distribution of the electric field is considered supposing a horizontal homogeneity. It is assumed, that the electrical conductivity is known. A two-layer exponent law of the height is accepted for the vertical turbulent diffusion coefficient. The obtained solution is applied to the surface layer using the results ofMonin andObuchov.

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Relations entre la couche atmosphérique au sol et le champ électrique vertical

Résumé On examine la répartition verticale stationnaire du champ électrique sans poids en admettant une homogénéité horizontale. On suppose, que la conductibilité est connue. On admet une loi potentielle en deux couches pour la modification du coefficient vertical d'échange avec l'altitude. La solution obtenue est appliquée à la couche voisine du sol pour laquelle on utilise une structure selonMonin etObuchov.

     

On the stationary vertical distribution of a weightless radioactive substance in the surface air layer

Summary The stationary vertical distribution of a weightless radioactive substance is considered supposing a horizontal homogeneity. A two-layer exponent law of the height is accepted for the vertical turbulent diffusion coefficient. The obtained solution is applied to the surface layer using the results ofMonin andObukhov about its structure.

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Zusammenfassung Es wird die stationäre vertikale Verteilung gewichtloser radioaktiver Substanzen unter der Annahme einer horizontalen Homogenität untersucht. Für die Änderung des vertikalen Austauschkoeffizienten mit der Höhe wird ein Zweischichten-Potenzgesetz angenommen. Die erhaltene Lösung wird auf die bodennahe Luftschicht angewendet, für die eine Struktur nachMonin undObukhov zugrunde gelegt ist.

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Résumé On examine la répartition verticale stationnaire de substances radioactives sans poids en admettant une homogénéïté horizontale. On admet une loi potentielle en deux couches pour la modification avec l'altitude du coefficient vertical d'échange. La solution obtenue est appliquée à la couche voisine du sol pour laquelle on utilise une structure selonMonin etObukhov.

     

The diurnal temperature wave for quadratic and exponential variation of the austausch coefficient

Summary Solutions of the heat conduction equation applied to the diurnal temperature wave are derived for two new cases: austausch increasing (a) quadratically and (b) exponentially with height. These solutions are compared with each other and with solutions for other cases where austausch is also unbounded with height. This procedure clarifies the applicability of all such solutions, and they are found to have serious limitations. The results indicate that the austausch coefficient at higher levels in theoretical models should be bounded as it is in nature.

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Zusammenfassung Die Wärmeleitungsgleichung der täglichen Temperaturwelle in der Luft wird für zwei neue Bedingungen gelöst, nämlich 1. für eine quadratische und 2. für eine exponentielle Zunahme des Austausches mit der Höhe. Die Lösungen werden miteinander und mit Lösungen für andere Fälle verglichen, wo der Austausch ebenfalls nicht mit der Höhe begrenzt ist. Unsere Methode wirft ein Licht auf die Anwendbarkeit aller derartigen Lösungen und zeigt, daß diese nur beschränkte Anwendbarkeit haben. Es geht daraus hervor, daß für theoretische Modelle der Austauschkoeffizient mit der Höhe begrenzt bleiben sollte, was den Verhältnissen in der Natur entspricht.

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Résumé L'équation de conductibilité thermique de la variation diurne de la température de l'air est résolue par l'auteur pour deux cas nouveaux; dans le premier l'échange turbulent augmente au carré, dans le second exponentiellement avec l'altitude. L'auteur compare ensuite ces solutions entre elles et avec celles provenant d'autres cas, où l'échange n'est pas non plus limité par l'altitude. Cette méthode donne de précieux renseignements sur les possibilités d'applications de ce genre de solutions, qui se montrent passablement limitées. Il en ressort également que pour des modèles théoriques le coefficient d'échange reste limité en altitude, ce qui correspond d'ailleurs aux conditions naturelles.

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With 2 Figures

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Contribution No. 16, Department of Meteorology and Climatology, University of Washington, Seattle, Washington.     

On the role of eddy mechanisms in the meridional energy transports

Summary Meridional transports of sensible and latent heat associated with standing eddies were computed from climatic mean data, and are compared with information available in the literature. The standing eddy flux of latent heat has a main maximum in the latitude of the subtropical anticyclones, where longitudinal contrasts in the latent heat content of the atmosphere are also pronounced. The standing eddy flux of sensible heat has, in winter, a main maximum in the latitude of the subpolar lows, where marked land-sea contrasts in temperature occur. Longitudinal variations in the energy content of the atmosphere account for constrasts in the latitudinal and seasonal pattern of the standing eddy fluxes of sensible and latent heat.

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Zusammenfassung Mit ortsfesten Störmechanismen verbundene Meridionaltransporte von fühlbarer und latenter Wärme werden auf Grund klimatologischer Daten berechnet und mit den in der Literatur verfügbaren Werten verglichen. Die Störungsbewegung von latenter Wärme hat ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subtropischen Hochdruckzellen, wo auch die zonalen Unterschiede im latenten Wärmegehalt der Luft ausgeprägt sind. Die entsprechende Störungsbewegung der fühlbaren Wärme hat im Winter ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subpolaren Tiefdruckgebiete, wo auch starke ozeanisch-kontinentale Temperaturgegensätze auftreten. Zonale Unterschiede im Energiegehalt der Atmosphäre bedingen breitenmäßige und jahreszeitliche Gegensätze in der Störungsbewegung von fühlbarer und latenter Wärme.

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Résumé On calcule ici au moyen de données climatologiques les transports méridiens de chaleurs latente et sensible liés à des mécanismes perturbateurs immobiles. Les valeurs ainsi obtenues sont comparées à celles que l'on trouve dans la littérature. Le mouvement perturbateur de la chaleur latente a un maximum principal dans les latitudes des cellules anticycloniques subtropicales. C'est là aussi que l'on rencontre de grandes différences zonales du contenu de l'air en chaleur latente. Le mouvement perturbateur correspondant de la chaleur sensible a, en hiver, un maximum principal dans les latitudes des dépressions subpolaires où l'on rencontre aussi de fortes oppositions de températures entre les continents et les océans. Des différences zonales du contenu de l'atmosphère en énergie provoquent des contradictions saisonnières et en latitude du mouvement perturbateur des chaleurs latente et sensible.

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With 4 Figures     

On the annual variation of evaporation from lakes in the middle latitudes

Summary It is concluded from heat balance considerations that in the middle latitudes, the form of the annual variation of evaporation from nonshallow lakes is a double wave. In addition to the accepted winter minimum of evaporation, a second (but not necessarily secondary) minimum of evaporation occurs in spring or in summer about the time when the rate of heating of the lake waters is at its greatest. Thus the annual variation of evaporation resembles that from the oceans in similar latitudes except for a phase difference whose magnitude is to an extent an inverse function of the lake depth. In support of the above statements, observational data and results of studies are cited from the U. S. A., Switzerland and Israel.

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Zusammenfassung Aus Wärmebilanzbetrachtungen wird geschlossen, daß in mittleren Breiten der Jahresgang der Verdunstung von nicht seichten Seen eine Doppelwelle aufweist. Zusätlich zum bekannten Winterminimum der Verdunstung tritt ein zweites (aber nicht notwendig sekundäres) Minimum der Verdunstung im Frühling oder im Sommer zur Zeit der raschesten Erwärmung des Seewassers auf. Damit ähnelt der Jahresgang der Verdunstung der Seen dem der Verdunstung von Ozeanen gleicher Breiten bis auf eine Phasenverschiebung, deren Größe zu einem gewissen Grad eine invese Funktion der Seetiefe ist. Zur Stütze dieser Ansicht werden Beobachtungsdaten und Untersuchungsergebnisse aus USA, aus der Schweiz und aus Israel angeführt.

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Résumé En considération du bilan de chaleur appliqué aux latitudes moyennes, on est arrivé à la conclusion que, dans les lacs qui ont une certaine profondeur, la variation annuelle d'évaporation est une onde double. En addition au minimum hibernal accepté d'évaporation, un second (mains pas necessairement secondaire) minimum d'évaporation se trouve en printemps ou en été environ au temps où la vitesse de réchauffement des eaux de lac atteint son maximum. Ainsi la variation annuelle d'évaporation ressemble à celle des océans de latitude similaire, à l'exception d'une différence de phase dont la magnitude est jusqu'à un point une fonction inverse de la profondeur du lac. Pour supporter la thèse ci-dessus, des données observées et les résultats d'études faites aux Etats-Unis, en Suisse et en Israël sont citées.

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Mit 1 Figure.     

Schmerzempfindung und Wetter

Zusammenfassung Bei 13000 Einzelbestimmungen wurden an kranken und gesunden Versuchspersonen gleichsinnige, wetterabhängige Änderungen der Druckschmerzempfindlichkeit festgestellt. Eine befriedigende Korrelation drückte sich dabei nicht im Vergleich mit bekannten meteorologischen Einzelfaktoren aus, sondern eher in der Beziehung der Veränderlichkeit der Relativzahlen biologischer Wetterwirkung zu Veränderungen der Druckschmerzempfindlichkeit.

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Summary 13000 tests have been determined with sick and healthy persons experimented upon for changes of sensibility for pains by pressure dependent on weather. A satisfying correlation was not stated in comparison with the common meteorological elements but rather in connexion with the variability of the relative numbers of biological weather effects on variations of the sensibility upon pressure pains.

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Résumé On a procédé à 13000 examens de personnes malades et en bonne santé et on a constaté que la sensibilité à l'égard de la douleur provoquée par le test de pression varie dans le même sens et qu'elle dépend du temps qu'il fait. On n'a pas pu trouver de corrélation satisfaisante avec les facteurs météorologiques connus, mais plutôt entre la variabilité des nombres relatifs de l'effet biologique du temps avec celle de la sensibilité à la douleur du test de pression.

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Mit 5 Textabbildungen.     

A low latitude general circulation model

Summary The primitive equations of motion are solved to find peak latitudes of families of trajectories of air moving from low latitudes towards the pole from a state of rest under the action of a constant meridional pressure gradient. The general case is discussed first and then calculations are applied to the 20° West meridian in January and July for the Northern Hemisphere.The resulting mass transposition indicates that a belt of convergence should occur at about 32° N in January; this agrees well with the latitude of the axis of the mean sub-tropical high pressure belt at that time of year.The nature of the climatological model in low latitudes suggested by the calculation is then discussed.

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Zusammenfassung Die vereinfachten Bewegungsgleichungen werden gelöst, um Scheitelbreiten für Trajektorienscharen der Luftbewegungen zu finden, die ausgehend von dem Ruhezustand unter Einwirkung eines konstanten meridionalen Druckgradienten polwärts gerichtet sind. Der allgemeine Fall wird diskutiert und es werden Berechnungen für den 20. westlichen Längengrad der Nordhemisphäre für Januar und Juli durchgeführt.Der resultierende Massentransport zeigt, daß im Januar in 32° N ein Konvergenzgürtel auftreten sollte. Dies stimmt gut überein mit der geographischen Breite der Achse des mittleren subtropischen Hochdruckgürtels zu dieser Jahreszeit.Schließlich wird die Form des klimatologischen Modells für niedere Breiten, das durch diese Berechnungen nahegelegt wird, diskutiert.

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Résumé Résolution des équations simpflifiées du mouvement pour déterminer l'origine des faisceaux de trajectoires des courants aériens qui, partant du repos, sont dirigés vers le pôle sous l'effet d'un gradient constant de pression méridien. Discussion du cas général; calcul pour le 20^e méridien Ouest de l'hémisphère Nord en janvier et en juillet.Le transport de masse résultant montre qu'il doit y avoir en janvier, a 32° de latitude Nord, une ceinture de convergence ce qui concorde bien avec la latitude de l'axe de la zone moyenne des hautes pressions subtropicales en cette saison.Forme du modèle climatologique aux basses latitudes suggéré par ces calculs.

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With 1 Figure     

Über die Verteilung der Windgeschwindigkeit auf der Erde

Zusammenfassung Die Windverhältnisse der Meere sind schon oft beschrieben worden. Auch für einzelne Länder gibt es Windkarten. Hier aber werden Tabellen und Karten der Geschwindigkeit des Bodenwindes für die ganze Erde gebracht, und zwar für Januar und Juli, sowie Kurven des Durchschnittswindes für das Jahr in Abhängigkeit von der geographischen Breite von Pol zu Pol. Der mittlere Bodenwind der ganzen Erde beträgt 5,85 m/sec. Die gebiete maximaler Windstärke (mit mehr als 10 m/sec) sind a) das ganze Jahr hindurch die Westwindzone der Südhalbkugel, b) im Winter Teile des Nordatlantik, des Nordpazifik sowie des Eismeeres nördlich von Europa, c) im Sommer ein Teil des Indischen Ozeans. Die windschwächsten Gebiete (weniger als 2 m/sec) liegen im Winter in den Antizyklonen Sibiriens und NW-Kanadas sowie das ganze Jahr über in der Kalmenzone, jedoch ausschließlich auf den Festländern, besonders in Brasilien und im Kongogebiet. In einer weiteren Arbeit wird auf Grund dieser Windkarten die Verteilung derL. Hillschen Abkühlungsgröße auf der Erde besprochen werden.

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Summary The distribution of wind on the oceans has already been described. Wind charts for a few countries have also been constructed. In this paper, tables and charts for the surface wind velocity of the whole earth are given, particularly for the months of January and July. Curves for the mean yearly wind for all latitudes are also calculated. The average surface wind for the whole earth is found to be 5,85 m/sec. Areas, whose wind is greater than 10 m/sec, are the westerlies of the southern hemisphere throughout the year, in winter parts of the North Atlantic, the North Pacific and the Arctic Ocean north of Europe, and, in summer, part of the Indian Ocean. In winter, the areas of weakest wind (less than 2 m/sec) are found in the anticyclones over Siberia and Northwest Canada, and throughout the year in the Doldrums, exclusively on the continents, particularly in Brasil and Congo.In a following paper, by using these charts, the distribution ofL. Hill's cooling power on the earth will be demonstrated.

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Résumé On a souvent décrit les régimes de vent des océans et des cartes de vent ont été dressées pour certains pays. Dans l'étude ci-dessous on trouvera des tableaux et des cartes de la vitesse du vent au sol pour la terre entière et pour les mois de janvier et de juillet, ainsi que des courbes du vent moyen annuel en fonction de la latitude, d'un pôle à l'autre. Le vent moyen au sol pour toute la terre est de 5,85 m/s. Les régions de vitesse maximum (plus de 10 m/s) sont: a) pour toute l'année la zone des vents d'Ouest de l'hémisphère Sud; b) en hiver certaines parties de l'Atlantique Nord, du Pacifique Nord et de la Mer Arctique au Nord de l'Europe; c) en été une partie de l'Océan Indien. Les régions à vents faibles (moins de 2 m/s) sont en hiver celles des anticyclones sibérien et du Nord-Ouest canadien, et pour toute l'année la zone des calmes équatoriaux mais uniquement sur les continents, en particulier au Brésil et au Congo. Une étude ultérieure traitera de la distribution géographique du degré de réfrigération deL. Hill sur la base de ces cartes des vents.

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Mit 3 Textabbildungen.

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Mit einem UNESCO-Stipendium der Norwegischen Regierung am Norske Meteorologiske Institutt.     

The vertical transfer of momentum in the general circulation

Summary A simplified scheme of the transfer of zonal momentum in the general circulation is first summarised. Observational evidence in support of the pattern of vertical transfer is then provided from the relation between the fields of pressure and wind over the oceans in the Trades and westerlies, with large down-gradient motion in the former and very little cross-isobar motion in the latter. In neither case are the concepts of the classical (barotropic) friction layer valid. The vertical gradients of downwind and cross-wind shear stress are evaluated and from them climatological values of eddy viscosity are deduced for the surface layers. Values of eddy viscosity at levels of a few hundred metres are also deduced and found to be greater than at lower levels, consistent with the pattern of momentum transfer advanced. The transfer in the lower troposphere is probably mainly convective above the layer of mechanical turbulence. There is a concluding discussion on the nature of the vertical transfer of momentum in the middle and upper troposphere.

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Zusammenfassung Zunächst wird ein vereinfachtes Schema für den Transport der zonalen Bewegungsgröße in der allgemeinen Zirkulation skizziert. Hierauf werden auf Grund der Beziehungen zwischen Druck- und Windfeld über den Ozeanen in den Gebieten der Passatwinde und der Westströmung auf Beobachtungsmaterial beruhende Beweise für den Vertikaltransport entwickelt; dabei erweist sich der Winkel zwischen Isobaren und Windrichtung in den Passatgebieten als groß, in der Westströmung als klein. In keinem der beiden Fälle haben die Anschauungen über die klassische (barotrope) Reibungsschicht Gültigkeit. Die Vertikalgradienten der Schubspannung in Richtung wie auch senkrecht zum Winde werden berechnet und daraus klimatologische Mittelwerte der scheinbaren Viskosität (Austausch) für bodennahe Schichten abgeleitet. Werte der scheinbaren Viskosität werden auch für Niveaus von einigen 100 m berechnet und größer als in niedrigeren Schichten gefunden, was in Übereinstimmung mit der entwickelten Anschauung über das Schema der Fortpflanzung der Bewegungsgröße steht. Der Austausch in der unteren Troposphäre oberhalb der Schicht mechanischer Turbulenz ist wahrscheinlich in der Hauptsache konvektiv. Zum Schluß wird das Wesen des Vertikalaustausches der Bewegungsgröße in der mittleren und oberen Troposphäre diskutiert.

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Résumé Un schéma simplifié du transport, dans la circulation générale, de la quantité de mouvement zonal est d'abord esquissé. Des arguments en faveur du transport vertical proposé sont alors fournis par les relations des champs de pression et du vent au-dessus des océans dans les zones des alizés et du courant d'ouest; dans la première, l'angle entre l'isobare et la direction du vent est grande, dans la seconde il est petit. Dans aucun des deux cas, la conception de la couche de friction classique (barotropique) n'est valable. Les gradients verticaux des tensions internes sont évalués dans la direction et normalement à la direction du vent et des valeurs climatologiques de la viscosité apparente due à la turbulence en sont déduites pour les couches voisines du sol. Les valeurs de la viscosité apparente calculées pour des niveaux de quelques centaines de mètres sont plus grandes que celles des niveaux bas, concordant ainsi avec le transport vertical proposé. Dans la basse troposphère le transport est probablement surtout convectif au-dessus de la couche de turbulence. En conclusion l'auteur discute la nature du transport vertical de la quantité de mouvement dans la troposphère moyenne et supérieure.

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With 1 Figure.     

Wasserdampfschichtung über dem Meer und „Rauhigkeit” der Meeresoberfläche

Zusammenfassung Es werden die Schwierigkeiten erörtert, die der Anwendung derPrandtlschen Mischungswegtheorie auf das Problem der maritimen Verdunstung und der Windreibung an der Meeresoberfläche entgegenstehen. Sie sind bedingt einerseits durch die Windabhängigkeit der Oberflächenform des Meeres, andererseits durch die meistens herrschende nichtadiabatische Temperaturschichtung, für die diePrandtlschen Gleichungen und alle aus ihnen abgeleiteten nicht gelten.Es wird der Einfluß der vertikalen Temperaturschichtung auf den Verdunstungskoeffizienten gezeigt und auf die Fälschungen hingewiesen, die entstehen können, wenn man den hydrodynamischen Charakter der Meeresoberfläche untersucht, ohne die Temperaturschichtung zu beachten.Aus 164 Vertikalprofilen der Wasserdampfschichtung über dem Meer (Ostsee, Atlantik, Pazifik), die veröffentlicht vorliegen, wird die Abhängigkeit des Verdunstungskoeffizienten von der Windgeschwindigkeit und von der vertikalen Temperaturschichtung untersucht, und es werden adiabatische Werte des Verdunstungskoeffizienten abgeleitet. Diese nehmen mit der Windgeschwindigkeit zu von Werten, die etwa hydrodynamisch glatten Grenzflächen bei kleinen Windgeschwindigkeiten entsprechen, bis zu solchen über einer rauhen Fläche, deren Rauhigkeitsparameter mit der Windstärke wächst. Eine kritische Windgeschwindigkeit wird nicht beobachtet; der Übergang zu größerer Rauhigkeit scheint stetig vor sich zu gehen. Ergebnisse anderer Autoren werden diskutiert.

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Summary Difficulties in applyingPrandtls mixing length theory to the problem of maritime evaporation and of wind friction at the surface of the ocean are discussed. They are due, on the one hand, to the surface form of the ocean being dependent on the wind and on the other hand to the prevailing non-adiabatic temperature distribution for whichPrandtls equations and all those derived from them are not valid. The influence of the vertical temperature distribution on the evaporation coefficient is shown and the errors are indicated likely to arise if the hydrodynamic character of the surface of the ocean is studied without taking account of the temperature distribution. On the basis of 164 vertical profiles of the water vapor distribution above the ocean (Baltic Sea, Atlantic, Pacific) taken from publications the dependence of the evaporation coefficient on wind velocity and vertical temperature distribution is examined. Furthermore adiabatic values of the evaporation coefficient are deduced. These are shown to increase with the wind velocity from values corresponding to a hydrodynamically smooth boundary surface in case of small wind velocities to such occurring over a rough surface the roughness parameter of which is growing with the wind velocity. No critical wind velocity can be observed; the transition to greater roughness seems to be steady. Results found by other authors are discussed.

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Résumé L'auteur mentionne les difficultés que rencontre l'application de la théorie du parcours de mélange dePrandtl au problème de l'évaporation marine et du frottement du vent à la surface de la mer. Ces difficultés sont conditionnées d'une part par l'effet de la forme de la surface liquide sur le vent et d'autre part par la stratification thermique de l'air, en général non adiabatique, et pour laquelle les équations dePrandtl et toutes celles qu'on en déduit ne sont pas valables.On montre l'influence de la stratification thermique verticale sur la valeur du coefficient d'évaporation et les erreurs pouvant se produire lorsqu'on étudie le caractère hydrodynamique de la surface de la mer sans considérer la stratification thermique.164 profils verticaux de la teneur en vapeur d'eau au-dessus de la mer (Mer Baltique, océans Atlantique et Pacifique) permettent d'étudier le coefficient d'évaporation en fonction de la vitesse du vent et de la stratification thermique; on en déduit des valeurs adiabatiques de ce coefficient. Ces valeurs croissent avec la vitesse du vent en partant du cas d'une surface liquide unie jusqu'à celui d'une surface rugueuse et dont le paramètre de rugosité croît avec le vent. On n'observe pas de vitesse critique du vent, le passage à de plus fortes rugosités paraissant se faire d'une manière continue. Discussion de résultats d'autres auteurs.

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Mit 8 Textabbildungen.

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Herrn o. ö. Prof. Dr. GeorgWüst, Direktor des Institutes für Meereskunde, Kiel, zum 65. Geburtstag gewidmet.     

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.

     

Das Kugelpyranometer Bellani

Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit wird die Entwicklungsgeschichte des Kugelpyranometers Bellani, das Tagessummen der Bestrahlung einer Kugelfläche mißt, geschildert und die Bedeutung der Messung der Strahlung auf eine frei exponierte Kugel diskutiert; solche Messungen können nicht nur für biologisch orientierte Fragestellungen, sondern auch für rein geophysikalische Studien von Wichtigkeit sein. In drei weiteren Abschnitten wird die Funktionsweise des Instruments etwas eingehender dargestellt, damit die wichtigsten Eigenschaften des am Observatorium Davos entwickelten und hergestellten instrumenttyps verständlich werden. Es folgt eine Darlegung über die Gewinnung des absoluten Eichfaktors des Instruments und über seine Eigenschaften, insbesondere seine zeitliche Konstanz und Genauigkeit. Zuletzt folgen Hinweise auf die Handhabung des Instruments. Der Gesamtfehler der Tagessummen der Strahlung, wie sie mit dem Kugelpyranometer Bellani gemessen werden, liegt unter 3%.

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Summary The first chapter of this paper gives the history of the spherical pyranometer bellani and discusses the importance of measuring the radiation which falls on a freely exposed sphere. Such measurements are of importance not only for biological problems but also for geophysical studies. In three further chapters the way of working of the instrument is discussed in closer details in order to make understandable the most outstanding features of the instrument, that has been developped and is manufactured by the Observatorium Davos. Then follows a discussion on the absolute calibration-factor of the instrument and its qualities, mainly its invariability over longer periods of time and its accuracy. At last instructions for the use of the instrument are given. The overall error of daily sums of radiation measured by the spherical pyranometer Bellani is less than 3%.

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Résumé Dans la première partie du présent travail on décrit l'invention et le développement du pyranomètre sphérique de Bellani ainsi que l'importance de la mesure du rayonnement sur une sphère librement exposée. Les dites mesures ne sont pas seulement d'utilité en biologie mais peuvent l'être aussi dans des questions de géophysique pure. Dans les trois chapitres suivants, on décrit avec plus de détails le fonctionnement de l'instrument afin d'expliquer les propriétés du type d'appareil récemment développé et actuellement en construction à l'Observatoire de Davos. On expose ensuite la manière d'établir le facteur d'étalonnage absolu de l'instrument et l'on décrit ses propriétés, en particulier sa constance au cours du temps ainsi que son exactitude. Pour terminer on indique comment il faut manier l'appareil en question. L'erreur totale des sommes diurnes du rayonnement tels que les mesure le pyranomètre Bellani est plus petite que 3%.

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Mit 3 Textabbildungen.     

Über Strahlungseigenschaften des Gletschereises

Zusammenfassung Am Hintereisferner wurden im Sommer 1956 Strahlungsmessungen an Gletschereisplatten mit Hilfe eines Solarimeters Moll-Gorczynski durchgeführt. Dabei ergab es sich, daß die Albedo der Eisplatten gesetzmäßig mit der Plattendicke zunimmt und außerdem von der Sonnenhöhe abhängig ist. Durchlässigkeitsmessungen lieferten für die Schicht zwischen 10 und 35 cm Tiefe einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,085 cm^–1.Auf theoretischem Wege wurde versucht, die Beziehungen zwischen Extinktion, Zerstreuung und Reflexion sowie die Strahlungsverhältnisse im Innern der Eisplatten zu erfassen; auf diese Weise war es auch möglich, auf die vertikale Intensitätsverteilung der eindringenden Strahlung in den obersten Dezimetern des Gletschers zu schließen und die in den verschiedenen Tiefenschichten umgesetzten Energiebeträge abzuschätzen.

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Summary Measurements of the radiative properties of slabs of glacier ice were implemented in summer 1956 on the Hintereisferner. The instrument used was a Solarimeter Moll-Gorczynski. As a result of these investigations a simple law governing the increase of the albedo of the slabs with thickness could be stated. The albedo was also found to vary with solar altitude. Measurements of transmissiblity yield a mean extinction coefficient of 0,085 cm^–1 for the layer between 10 cm and 35 cm below the surface.The interrelations of extinction, diffusion and reflection as well as the radiative properties in the interior of the ice slabs were studied theoretically. The vertical distribution of the downward radiation in the uppermost decimetres of the glacier was deduced from the theory. An estimate was made of the amounts of energy involved in the radiative processes occurring at various levels.

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Résumé Des mesures de rayonnement effectuées en été 1956 au Hintereisferner sur des plaques de glace du glacier au moyen d'un solarimètre Moll-Gorczynski, ont montré que l'albédo de ces plaques augmente avec leur épaisseur et dépend de la hauteur du soleil. Des mesures de transparence ont fourni pour la couche de 10 à 35 cm de profondeur un coefficient moyen d'extinction de 0,085 cm^–1.En cherchant à établir théoriquement les relations entre l'extinction la dispersion et la réflexion, ainsi que les conditions de rayonnement à l'intérieur des plaques de glace, il fut possible de déterminer la distribution verticale d'intensité du rayonnement incident dans les premiers décimètres de la surface du glacier et d'estimer les quantités d'énergie échangées aux différentes profondeurs.

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Mit 6 Textabbildungen     

Zweifache Spiralen im tropischen Wirbelsturm

Zusammenfassung Orkan und Taifun werden als aus logarithmisch gekrümmten Austauschwalzen aufgehaut betrachtet. Sie bestehen aus doppelten Spiralen, entstanden beim Zusammentreffen zweier Luftströme: der im Zentrum röhrenförmig aufsteigenden tropischen Warmluft und einer zweiten horizontalen Komponente. Einige Merkmale, wie Art der Regenfälle, Art der elektrischen Entladungen, die Wolkenbilder und die Schleppe, passen zu dieser Vorstellung.

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Summary Hurricane and typhoon are considered as built up from logarithmically curved exchange cylinders. These bihelices are formed by the confluence of two air-currents: the tropical warm air in shape of a tube rising in the center and a second horizontal component. Some characteristics such as the shape of the rainfalls and of the electrical discharges, the species of clouds and the train are in agreement with this conception.

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Résumé Ouragan et typhon sont regardés comme construits par cylindres échangeants — courbées dans un sens logarithmique. Ils se composent d'hélices doubles formées par le confluent de deux courants d'air: de l'air chaud tropical ascendant dans le centre sous forme d'un tube et d'une deuxième composante horizontale. Quelque caractéristiques comme la forme des chutes de pluie et des décharges électriques, les formations des nuages et la traîne sont en bon accord avec ce concept.

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Mit 4 Textabbildungen     

Zur Mikrometeorologie der eisnahe Luftschicht

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

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

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

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Mit 2 Textabbildungen.     

Ein Strahlungsempfänger mit kugelförmiger Empfängerfläche zur Bestimmung des Extinktionskoeffizienten in Gletschern

Zusammenfassung Zur Ermittlung des Extinktionskoeffizienten der Globalstrahlung im Gletscher, der für die innere Ablation von Bedeutung ist, wurde ein Strahlungsempfänger mit kugelförmiger Fläche gebaut. Dieses Gerät gewährleistet eine gleichmäßige Berücksichtigung der Streustrahlung aus allen Raumrichtungen. Die Empfindlichkeit des Gerätes ist in Verbindung mit einem Kipp-Spiegelgalvanometer (A70) groß genug, um im Gletscher Messungen bis 200 cm Tiefe durchzuführen. Das Gerät ist im Prinzip ein Thermoelement aus Vacoplus-Thermokonstantan, dessen Lötstelle die Übertemperatur einer kleinen Bleikugel (4 mm Durchmesser) mißt. Es werden Hinweise für die optimale Dimensionierung des Gerätes gegeben. Man erhält für die gemessenen Tiefen (20 bis 170 cm) im Gletscher einen Extinktionskoeffizienten der Totalstrahlung vom Betrage 0,0150/cm bis 0,0180/cm. Er ist von der Tiefe unabhängig und bestätigt damit die exponentielle Strahlungsabsorption für die Globalstrahlung.

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Summary A radiation receiver with a spherical surface was constructed to determine the extinction coefficient of the total radiation in a glacier. This coefficient is important in connexion with the inner ablation. The apparatus guarantees a uniform absorption of the diffuse radiation from all directions. Its sensitivity, when connected with a Kipp mirror galvanometer (A70), is large enough to carry out measurements within the glacier to a depth of 200 cm. In principle, the apparatus is a thermocouple consisting of Vacoplusthermoconstantan the soldered joint of which measures the relatively higher temperature of a lead sphere (4 mm diameter). Indications are given for optimal dimensions of the apparatus. At different depths within the glacier where measurements were made (20 to 170 cm) an extinction coefficient of the global radiation of 0,0150/cm to 0,0180/cm was found. The coefficient is independent on depth and confirms, thereby, the exponential absorption for total radiation.

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Résumé L'auteur a construit un récepteur sphérique pour évaluer le coefficient d'extinction du rayonnement global dans le glacier, coefficient dont la connaissance est importante pour le calcul de l'ablation interne. Cet instrument permet d'évaluer de façon uniforme le rayonnement diffus provenant de toutes les directions; sa sensibilité est suffisante pour effectuer, avec un galvanomètre à miroir de Kipp (A70), des mesures jusqu'à 200 cm. de profondeur dans le glacier. Il est constitué en principe par un thermocouple de Vacoplusthermoconstantan dont la soudure mesure l'excès thermique d'une petite boule de plomb (diamètre de 4mm). Indications concernant les dimensions les plus avantageuses de l'instrument. Les mesures faites de 20 à 170 cm. de profondeur fournissent un coefficient d'extinction du rayonnement global de 0,0150/cm. à 0,0180/cm. Il ne dépend pas de la profondeur et confirme ainsi l'allure exponentielle de l'absorption du rayonnement global.

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Mit 4 Textabbildungen     

Notes on the measurement of natural illumination II. Daylight and skylight at Pretoria; The luminous efficiency of daylight

Summary In this paper is presented an analysis of the natural illumination data assembled at Pretoria (Union of South Africa) during 1955. The results are the first available for the Southern Hemisphere regarding the intensities of the total luminous flux, through a horizontal surface, and also of its component due to skylight. The basic instrumentation and the record standardization procedures have been discussed in a previous contribution. The main results are compared with those derived at Kew (England), Tashkent (U. S. S. R.), Vienna (Austria), and Washington (U. S. A.).Estimates of the luminous efficiency of daylight, defined as the ratio day-light intensity/radiation intensity, are provided for cloudless and overcast skies at Pretoria. Representative values are tabulated for seasonal variation of the luminous efficiency at those places where such information is available.

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Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung werden die Beobachtungen der Tageshelligkeit diskutiert, die während das Jahres 1955 in Pretoria (Südafrikanische Union) angestellt wurden; es sind dies die ersten, für die Südhemisphäre gültigen Resultate für den gesamten Helligkeitsstrom durch eine Horizontalfläche und für ihre Himmelslichtkomponente. Instrumentelle Grundlagen und Eichverfahren wurden in einer früheren Veröffentlichung diskutiert. Die Hauptergebnisse werden mit Messungen von Kew, Taschkent, Wien und Washington verglichen.Schätzungen des durch den Quotienten der Tageshelligkeit zur Strahlungsintensität definierten photometrischen Strahlungsäquivalents werden für wolkenlosen und für bedeckten Himmel in Pretoria aufgestellt. Repräsentative Werte des jahreszeitlichen Ganges dieses Strahlungsäquivalents werden für diejenigen Orte mitgeteilt, für die die benötigten Unterlagen vorliegen.

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Résumé Discussion des mesures d'éclairement naturel effectuées à Pretoria (Union sud-africaine) en 1955; ce sont les premiers résultats valables pour l'hémisphère sud concernant le flux total d'éclairement à travers une surface horizontale et ses composantes célestes. Les questions instrumentales et d'étalonnage ont été examinées dans une publication antérieure. Comparaison des principaux résultats avec les mesures faites a Kew, Tachkent, Vienne et Washington.L'auteur a procédé à des estimations de l'efficacité lumineuse déduite du quotient de l'éclairement naturel par l'intensité de rayonnement pour les jours sans nuages et les jours couverts à Pretoria; il en donne la variation saisonnière pour les localités où furent faites les mesures nécessaires.

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With 4 Figures

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This paper which has been developed from a protion of a contribution presented before the Optical Society of America, at Lake Placid, October 18–20, 1956, is dedicated toDr. Anders K. Ångström on the occasion of his 70th birthday.     

Über das Verhalten des atmosphärischen Dunstes am Alpensüdfuß

Zusammenfassung Aus vier Jahren Aktinometermessungen wurden für die Station Locarno-Monti (Schweiz) die Schüeppschen Trübungsparameter berechnet. Die Eintrittszeit der Tagesmaxima für den Dunstgehalt der Luft weist eine deutliche Jahreszeitenabhängigkeit auf. In Übereinstimmung mit der Schmidtschen Theorie des Massenaustausches läßt sich die Ausbeuterate der bodennahen Kernquellen durch ein Exponentialgesetz beschreiben. Häufigkeitskurven zeigen für den Trübungskoeffizienten für alle Jahreszeiten eine linksseitig schiefe Verteilung. Auf Grund theoretisch-dunstoptischer Beziehungen wurde eine Typisierung für das tageszeitliche Verhalten des Dunstzustandes vorgenommen. Änderungen in der Anzahl und Größenverteilung der Dunstpartikel werden durch die Typeneinteilung auf meteorologische Ursachen, Umgebungseinflüsse sowie auf Vorgänge im Teilchenbestand selbst zurückgeführt.

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Summary Using a four year period of actinometric measurements turbidity parameters according toW. Schüepp have been calculated for the station Locarno-Monti (Switzerland). The time of occurence of the daily maximum for the atmospheric haze content shows a marked annual variation. In accordance with Schmidt's theory of vertical mass exchange an exponential law for the exploitation rate of nuclei sources near the ground may be formulated. Frequency curves for the turbidty coefficient are positively skewed for every season. Based on considerations in theoretical haze optics the diurnal behaviour of dust conditions is classified. By means of this classification changes in the amount and in the size distribution of dust particles are connected with meteorological and environmental factors, as well as with events occuring to the particles themselves.

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Résumé Partant de quatre années de mesures action métriques à Locarno-Monti (Suisse), l'on calcule pour cette station les paramètres de trouble atmosphérique d'aprèsW. Schüepp. Le moment où intervient le maximum journalier de la teneur de l'air en brume montre une nette dépendance saisonnière. En accord avec la théorie de l'échange de masse deW. Schmidt, l'on constate que le taux d'exploitation des sources de noyaux près du sol obéit à une loi exponentielle. Les courbes de fréquence du coefficient de trouble représentent, en toute saison, une fonction de distribution dissymétrique tombant plus rapidement vers les faibles valeurs de la variable. En s'appuyant sur des considérations théoriques de l'optique des brumes, l'on propose une classification du comportement journalier du trouble atmosphérique en différentes types. Pour chacun de ces types, les variations de concentration et de granulométrie des particules de brume sont rapportées aux causes météorologiques, aux influences du milieu ambiant, ainsi qu'aux modifications des particules ellesmêmes.

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Mit 6 Textabbildungen

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Herrn Dr.W. Mörikofer zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Variationen des Ionengehaltes in der bodennahen Luftschicht

Zusammenfassung Bei den während der letzten Jahre ausgeführten Messungen der Ionenkonzentrationen in der bodennahen Luftschicht am Institut für Hochspannungsforschung der Universität Uppsala ergaben sich mehrere Arten von zeitlichen Variationen des Ionengehaltes, die mit Änderungen der gewöhnlichen meteorologischen Faktoren, nicht erklärt werden können. Es werden solche Variationen während Gewitterschauern und während klarer stiller Sommernächte beschrieben und zu deuten versucht. Die nächtliche Ionenzunahme in Bodennähe wird mit der Ansammlung, von Emanation in der bodennahen Luftschicht in Verbindung gebracht.

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Summary Measurements of ion concentrations in the layers of air near the ground carried out during the past years at the Institute of High Tension Research of Uppsala University indicate that there are certain time variations of the ion content which cannot be explained by the variations of the usual meteorological parameters. This article describes variations during thunderstorm showers and on clear calm summer nights. It may be proposed that the ion content variations in the latter case is due to the accumulation of emanation in the layer of air near the ground.

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Résumé Les mesures de concentration d'ions au voisinage du sol effectuées ces dernières années à l'Institut des Recherches à Hautes Tensions de l'Université d'Uppsala ont montré que la teneur en ions varie de plusieurs façons avec le temps sans que l'on puisse mettre en cause les facteurs météorologiques ordinaires. On décrit de telles variations pendant des averses orageuses et pendant des nuits claires d'été, et on cherche à les expliquer. L'accroissement nocturne de la teneur en ions au voisinage du sol est mis en parallèle avec la concentration croissante de l'émanation dans ces couches basses de l'air.

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Mit 7 Textabbildungen.

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Herrn Prof.Dr. H. Benndorf zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Die Himmelsstrahlung in ihrer Beziehung zu verschiedenen Parametern

Zusammenfassung Gestützt auf ein fünf Jahre umfassendes Datenmaterial wird der Zusammenhang zwischen den Momentanwerten der diffusen Himmelsstrahlung, den gleichzeitigen Werten des Höhenwinkels der Sonne, der atmosphärischen Trübung sowie der Art und Menge der Bewölkung für Locarno-Monti (Alpensüdfuß) untersucht. Durch eine monatsweise Trennung der Daten kann der jahreszeitabhängige Effekt von Bodenalbedo und direkter Hangreflexion zahlenmäßig erfaßt werden. Mit Hilfe der sogenannten Koaxialmethode für die graphische Ermittlung stochastischer Beziehungen wird das Resultat unmittelbar für den praktischen Gebrauch in Form eines zusammengesetzten Diagrammes erhalten und durch eine analytische Näherungsformel ausgedrückt. Die auf diese Weise empirisch bestimmten Himmelsstrahlungsintensitäten werden durch Vergleich mit einer größeren Anzahl direkt gemessener Werte auf ihre Zuverlässigkeit hin geprüft, wobei das Prüfmaterial selbst nicht in die Untersuchungsstatistik einbezogen ist. Häufigkeitsverteilungen der Abweichungen zeigen deutlich, wie sich der Zusammenhang stets bessert, wenn zunächst nur ein, dann sukzessive auch weitere Parameter in die Mehrfachkorrelation einbezogen werden. Die Ergebnisse für den wolkenfreien Himmel werden mit solchen anderer Autoren verglichen.

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Summary The data collected during a five year period at Locarno-Monti, on the southern side of the Alps, permitted an investigation of the relationship between the intensity of the diffuse sky radiation and the solar elevation angle, the turbidity, and the cloudiness. By grouping the data by months it was possible to show quantitatively the season-dependence on surface albedo and direct reflection from the slopes. The so-called coaxial method for the graphical determination of stochastic interrelations leads to a display of the results in a multicurve-graph for practical use. The relationship is approached analytically. The reliability of empirically obtained sky radiation data was checked against a series of measured values, not involved in the statistics. Analysis of the deviation frequency shows further that the more parameters are taken into account in the multiple correlation procedure, the better the relationship holds. For cloudless sky the results are compared with those gained by other authors.

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Résumé Les résultats de mesure recueillis pendant une période de cinq ans à Locarno-Monti, au sud des Alpes, permettent d'étudier les relations entre les valeurs instantanées du rayonnement diffus du ciel d'une part, et les valeurs simultanées de l'angle de hauteur du soleil, du trouble atmosphérique et de la nébulosité d'autre part. Grâce à un groupement mensuel des données, l'effet variable selon la saison de l'albédo du sol et de la réflexion directe par les pentes peut être mis quantitativement en évidence. En recourant à la méthode dite coaxiale, qui permet de trouver graphiquement des relations stochastiques, il est possible de présenter les résultats sous la forme d'un abaque utilisable directement à des fins pratiques. Une formule approchée est également donnée. Les valeurs du rayonnement du ciel obtenues par ce moyen empirique sont ensuite comparées à une série de valeurs mesurées, non comprises dans la statistique. L'analyse de la fréquence des écarts montre clairement que les relations stochastiques trouvées sont d'autant meilleures que le nombre de paramètres inclus dans les corrélations multiples est plus grand. Dans le cas d'un ciel serein, les résultats sont comparés avec ceux d'autres auteurs.

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Mit 13 Textabbildungen