L'angle de chute au sol de la grêle

Résumé

Cette étude présente des résultats expérimentaux sur les effets du vent et de l'échantillonnage sur la mesure de l'intensité des chutes de grêle, et suggère des thèmes de discus non pour l'Atelier.

L'angle moyen de chute des grêlons, mesuré à partir de la verticale, est un indice significatif de l'augmentation de l'énergie cinétique due à la vitesse du vent au sol. En Italie, au cours des années 1972–1975, 61% des observations révèlent un effet important des vents. Au cours d'un été de Grossversuch IV en Suisse, 41% des observations révèlent aussi de tels effets. Ces observations ont été faites à l’ aide de grêlimètres à cinq faces (hailcubes). On propose un plus grand effort pour rendre possible une estimation des effets du vent à l'aide de grélimètres horizontaux, peut être en utilisant, comme mesure principale, le rapport de la longueur sur la largeur des empreintes faites par les grêlons de la classe centrale de dimensions qui a touché les grêlimètres.

Des résultats sur des mesures juxtaposées du nombre de grêlons, par intervalle donnée de diamètres, et d'énergie cinétique sont aussi présentées. Ces mesures soulignent les erreurs dues à l'échantillonnage qui peuvent être considérables, spécialement pour les gros grêlons naturellement moins nombreux.     

Nouveaux essais comparatifs de la mesure de l'évaporation

Résumé Reprenant une précédente étude, l'auteur recherche ici s'il existe, sous certaines conditions, un parallélisme étroit entre les données de différents évaporomètres. Il considère ainsi la balance de Wild d'une part et des bacs de grandes dimensions d'autre part. Il en conclut que l'on peut utiliser indifféremment l'une ou les autres aux conditions suivantes: Les grands bassins doivent être régulièrement et consciencieusement nettoyés et l'eau doit en être changée souvent; il est indispensable de mesurer la température moyenne de l'eau de ces bassins et de corriger les lectures en conséquence. Cette dernière et très importante constatation est basée sur un développement théorique étayé par de nombreuses mesures. Enfin, l'auteur fait part de constatations d'ordre biologique qui permettent d'affirmer que leblanc est la couleur la plus pratique pour de grands bassins.

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Summary Referring to a previous investigation, the author examines whether, under certain conditions, there is a strict parallelism between data from different types of evaporimeters. The balance of Wild, on one hand, and large evaporation pans, on the other, are considered. The author concludes that both types may indifferently be used under certain conditions: the large pans must be cleaned regularly and thoroughly, and the water has to be changed frequently; it is indispensable to measure the mean temperature of the water of these pans and to correct the readings accordingly. This last and very important statement is based on a theoretical development supported by numerous measurements. Finally, facts of biological nature enable the author to assert thatwhite is the most favourable colour for large evaporation pans.

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Zusammenfassung Von einer früheren Arbeit ausgehend untersucht der Autor, ob und unter welchen Bedingungen verschiedene Verdunstungsmesser zu vergleichbaren Ergebnissen führen. Verglichen werden die Wildsche Verdunstungswaage und große Verdunstungsbecken. Es zeigt sich, daß diese beiden Apparatetypen unter folgenden Bedingungen gleichwertig sind: Die großen Verdunstungsbecken müssen regelmäßig und sorgfältig gereinigt werden; ihr Wasser ist öfters zu erneuern; auch muß bei jeder Messung die mittlere Temperatur des Wassers im Verdunstungsbecken bestimmt und ihr Einfluß bei der Berechnung der Verdunstung in Rechnung gestellt werden. Für diese letztere, sehr wichtige Bedingung werden sowohl theoretische Gründe wie auch praktische Beispiele angeführt. Schließlich werden auch biologische Beobachtungen mitgeteilt, aus denen hervorgeht, daßweiß die günstigste Farbe für Verdunstungsbecken ist.

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Avec 5 Figures     

La mesure de la durée d'insolation: Notes de recherche

A catastrophic rain event occurred in early June 2002 during a major drought over the Canadian Prairies. The storm brought record-breaking rainfall and major flooding to many locations in the region. Given the importance of this event, this study's overall objectives are to characterize and to understand the physical nature of the rainstorm better. The event was associated with a major extratropical cyclone which acted in concert with the Great Plains low-level jet to transport a tremendous amount of moisture into the eastern Prairies producing intense diurnal mesoscale convective systems over the region. At the same time, moisture was transported to the western Prairies by a strong easterly low-level jet which produced heavy and long-lived orographic precipitation near the foothills. Several working hypotheses were developed to explain the severity and longevity of the rainstorm; it was found that the Rockies played a central role in the organization and development of the system.

Atmospheric features that are critical to the development of an important class of extreme rain events in the Canadian Prairies were also identified. The severity of the June 2002 system is partly a result of the rare co-occurrence of these features during the period. Results from a preliminary analysis show that the atmospheric conditions associated with the extreme background drought enhanced the likelihood of the co-occurrence of these features during spring 2002, hence facilitating the development of the extreme rain event. In return, the tremendous precipitation from the storm alleviated the drought conditions in the southern Prairies.

R ésumé ?[Traduit par la rédaction] Un événement de pluie catastrophique s'est produit au début de juin 2002 pendant une sécheresse importante dans les Prairies canadiennes. La tempête a produit des chutes de pluie records et des inondations importantes à plusieurs endroits dans la région. Étant donné l'importance de cet événement, les objectifs généraux de la présente étude sont de mieux caractériser et de mieux comprendre la nature physique de la tempête de pluie. L'événement a été causé par une importante dépression extratropicale qui s'est associée au courant-jet à basse altitude des Grandes Plaines pour transporter une énorme quantité d'humidité dans l'est des Prairies et produire d'intenses systèmes convectifs de mésoéchelle diurne dans la région. En même temps, de l'humidité transportée dans l'ouest des Prairies par un fort courant-jet à basse altitude soufflant de l'est a produit d'intenses précipitations orographiques persistantes près des contreforts. Nous avons formulé plusieurs hypothèses de travail pour expliquer l'intensité et la persistance de la tempête de pluie; il ressort que les Rocheuses ont joué un rôle central dans l'organisation et le développement du système.

Nous avons aussi identifié les caractéristiques atmosphériques essentielles à la formation d'une catégorie importante d'événements de pluie extrêmes dans les Prairies canadiennes. L'intensité du système de juin 2002 est en partie le résultat de la rare présence simultanée de ces caractéristiques durant la période. Les résultats d'une analyse préliminaire montrent que les conditions atmosphériques liées à la sécheresse extrême qui régnait en toile de fond ont augmenté la probabilité d'une présence simultanée de ces caractéristiques au cours du printemps 2002, ce qui a favorisé la formation de l'événement de pluie extrême. En revanche, les précipitations diluviennes produites par la tempête ont atténué les conditions de sécheresse dans le sud des Prairies.     

Mesures de la grêle à l'aide de données physiologiques

Résumé

L'utilisation de valeurs physiques pour évaluer les dommages occasionnés par la grêle aux récoltes se heurte à des difficultés qui tiennent à la réponse variable d'un élément de végétal au choc d'un grêlon. L'énergie cinétique n'est probablement pas un excellent paramètre d'évaluation, et on suggère que la percussion est une valeur physique plus intéressante, bien que plus difficile à déterminer parce que faisant intervenir la vitesse du végétal après percussion.

Pour mesurer l'intérêt pratique d'une opération de lutte contre la grêle, il reste donc intéressant, sinon indispensable, d'utiliser des données établies directement à partir d'observations physiologiques, et non physiques, telles que celles recueillies par les experts des sociétés d'assurances contre la grêle. On présente la méthode d'utilisation de ce type de données adoptée pour le contrôle de l'expérience française de lutte contre la grêle par réseaux de générateurs au sol de noyaux d'iodure d'argent, et on suggère certaines améliorations qui pourraient être apportées à cette méthode.     

Le principe d'extremum et la stabilité de certains états de mouvement de l'air atmosphérique

Résumé Une particule qui ne subit que des transformations adiabatiques, occupe sa position d'équilibre au sein d'une masse d'air en équilibre hydrostatique, lorsque la sommeS de son enthalpie spécifique et de son énergie potentielle par unité de masse est extremum. Suivant que cet extremum est un minimum ou un maximum, l'état d'équilibre hydrostatique est stable ou instable. On peut généraliser cette proposition au cas de l'état de mouvement géostrophique, à condition d'ajouter, à la sommeS, l'énergie cinétique longitudinale, par unité de masse, de la particule. On peut étendre immédiatement ce dernier résultat au cas du tourbillon circulaire permanent.

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Summary A particle of air which undergoes but adiabatic changes of state occupies its position of equilibrium inside a mass of air in hydrostatic equilibrium if the sumS of its specific enthalpy and of its potential energy per unit of mass assumes an extreme value. According as this extreme is a minimum or a maximum the state of hydrostatic equilibrium is stable or unstable. This postulate can be generalized in case of geostrophic state of motion on condition that the kinetic longitudinal energy of the particle per unit of mass is added to the sumS. This last result can be immediately extended on the case of a permanent circular vortex.

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Zusammenfassung Ein Luftpartikelchen, das ausschließlich adiabatischen Zustandsänderungen unterliegt, nimmt seine Gleichgewichtslage im Innern einer im hydrostatischen Gleichgewicht befindlichen Luftmasse ein, wenn die SummeS seiner spezifischen Enthalpie und seiner potentiellen Energie in der Masseneinheit ein Extrem wird; je nachdem dieses Extrem ein Minimum oder ein Maximum ist, ist das hydrostatische Gleichgewicht stabil oder instabil. Diese Forderung läßt sich für den Fall der geostrophischen Bewegung verallgemeinern, indem man zur SummeS die kinetische Longitudinalenergie der Partikel (je Maßeinheit) addiert. Dieses letztere Resultat läßt sich unmittelbar auf den Fall des permanenten Kreiswirbels ausdehnen.

     

Étude de la circulation verticale dans l'estuaire du Saint‐Laurent au moyen de la modélisation mathématique

Résumé

Un modèle bidimensionnel dans le sens vertical est utilisé afin d'étudier et de simuler la circulation marine engendrée par la marée dans l'estuaire du Saint‐Laurent. A partir d'une schématisation de l'Estuaire et de conditions en niveaux d'eau et salinités aux extrémités aval et amont du domaine d'étude, ce modèle génère la répartition des hauteurs d'eau et les distributions longitudinales et verticales de vitesses et salinités. Les résultats permettent alors de déduire les circulations instantanées obtenues aux différentes heures de la marée. Celles‐ci mettent en évidence des phénomènes physiques caractéristiques de l'estuaire du Saint‐Laurent et qui ont été plusieurs fois observés. Parmi ceux‐ci, les processus les plus importants concernent les marées internes, la remontée d'eau profonde et les effets des gradients horizontaux de salinités sur les profils verticaux de vitesse.     

Sur la chaleur de vaporisation d'une gouttelette de solution en suspension dans l'atmosphère

Résumé Dans ce travail, nous établissons la formule donnant la chaleur de vaporisation d'une gouttelette de solution en suspension dans l'atmosphère et nous montrons dans quels cas elle peut être remplacée par la formule donnant la chaleur de vaporisation de l'eau en masse.

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Summary Our purpose is to establish a formula giving the heat of vaporization of a solution droplet in suspension in the atmosphere. We show in which cases this formula can be replaced by another one giving the heat of vaporization relative to a plane interface.

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Zusammenfassung Es wird die Formel für die Verdampfungswärme eines in der Atmosphäre suspendierten Lösungströpfchens aufgestellt und gezeigt, in welchen Fällen sie durch die Formel der Verdampfungswärme einer ebenen Wasserfläche ersetzt werden kann.

     

L'Essor de la radiométérologie mondiale et la prévision du temps

Résumé Les relations entre les parasites atmosphériques (ondes hertziennes naturelles) émis par les orages ou d'autres foyers de perturbations de la troposphère, enregistrés sur de grandes longueurs d'ondes, et la météorologie synoptique (prévision du temps) ont fait l'objet de recherches de 1920 à 1950, principalement par des chercheurs européens, dont un historique est donné. Les organisations internationales intéressées à ces traxaux et leurs principales résolutions sont rappelées. Les méthodes instrumentales courantes font l'objet d'un court aperçu et quelques résultats acquis appliqués à la pratique journalière de la prévision radiométérologique du temps sont sommairement décrits. on indique la technique à suivre pour l'organisation d'un réseau de stations radiométéorologiques, en citant comme exemple celui de la République Argentine, qui devrait répondre à des conditions idéales, puisqu'il s'étend des régions subtropicales aux régions polaires, enregistrant ainsi tous les typs de parasites. Le problèmes des échanges télégraphiques de renseignements par codes et l'expérience européenne en la matière termine l'article.

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Summary Several authors, especially in Europe, have investigated since 1920 the relations existing between sferics and synoptical meteorology. Sferics are natural hertzian waves emitted by thunderstorm-hearths and similar tropospherical sources, observable on long waves. The history of these investigations is shortly summarized; and mention is made of the international organizations concerned with them, as well as of their most important resolutions. The current instrumental methods and some of the results obtained hitherto are briefly exposed, with a view to their application to forecasting practice. The author gives directive rules for the technical organization of radio-meteorological network. He refers to Argentine, offering ideal possibilities of radio-meteorological observation by the extension of its territory from sub-tropical to polar regions, as all types of sferics can be recorded in this country. Finally, he discusses the problem of the transmission of radio-meteorological results by code and the experience gathered in Europe.

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Zusammenfassung In den Jahren 1920 bis 1950 wurden, vorab durch europäische Forscher, die Beziehungen zwischen den atmosphärischen Parasiten und der synoptischen Meteorologie untersucht. Als Parasiten (englisch sferics) bezeichnet man natürliche Hertzsche Wellen, die von Gewitterherden oder andern troposphärischen Störungsquellen ausgehen und auf langen Wellen registriert werden. Die Arbeit enthält einen historischen Überblick über diese Forschungen, sowie Hinweise auf die an radiometerologischen Untersuchungen interessierten internationalen Organisationen und ihre wichtigsten Resolutionen. Nach einer kurzen Übersicht über die gebräuchlichen instrumentellen Beobachtunsmethoden und die bisher erhaltenen Ergebnisse, zeigt der Verfasser, wie man diese Ergebnisse in der praxis der täglichen Wettervorhersage anwenden kann. Er gibt ferner Richtlinien für die technische Organisation radiometeorologischer Beobachtungsnetze; als Beispiel wird Argentinien angeführt, das mit seinem von den Subtropen bis ins Polargebiet reichenden Territorium geradezu ideale Bedingungen für radiometeorologische Messungen erfüllt, indem dort alle Typen von Parasiten registriert werden können. Abschließend wird die Frage der übermittlung radiometeorologischer Meßergebnisse mittels Zahlenschlüssel behandelt, wobei die in Europa gesammelten Erfahrungen mitgeteilt werden.

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Avec 2 figures.

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Dédié à M. le prof. Dr.H. Benndorf à l'occasion de son 80^ème anniversaire.     

La Tramontane et le Mestral de la Côte Catalane

Résumé Pendant la moitié froide de l'année, le grand courant atmosphérique qui la plupart des jours se dirige du Golfe de Biscaye vers la Méditerranée est divisé près du sol en deux branches par les Pyrenées et par la dépression intérieure catalane, alors très froide, de sorte que dequis Blanes jusqu'à Vilanova on ne trouve généralement que des vents locaus. L'une de ces branches, après avoir parcouru le midi de la France jusqu'au Roussillon, pénètre en Catalogne en sautant sur les Albères sous la forme de vent du NNW (tramontane); l'autre suit le bassin de l'Èbre et débouche en mer comme un vent du NW (mestral). Ces deux vents deviennent parfois très violents en Ampourdan et au SE de la Serra de Balaguer, où ils constituent alors des cataractes furieuses d'air sec qui se précipitent vers la mer et qui sont dangereuses pour les petits bateaux pêcheurs et pénibles pour l'aviation. Leur violence, leur siccité et les nuages orographiques qu'ils produisent, font ranger ces deux vents parmi les phénomènes côtiers les plus notables.

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Summary During the cold months, the great atmospheric current which most of the time goes from the Gulf of Biscay to the Mediterranean sea is divided in its lower layers in two branches by the Pyrenees and the central Catalonian depression, which in this season is very cold. Therefore the zone between Blanes and Vilanova is a protected one, with local winds only. One of the current branches runs over the souther parts of France until the Roussillon, and leaping over the frontier mountains of the Alberes enters in Catalonia as a NNW wind (tramontana). The other branch runs over the Ebro depression and reaches the Mediterranean as a NW wind (mestral). Frequently these two winds become furious at the Ampourdan and at the leeward of the Serra de Balaguer, where they fall down to the sea as cataracts of dry air, violent enough to be dangerous for the fishing boats and troublesome for the aircraft. Their violence, their dryness and the orographic clouds that they produce, place these winds amongst the most conspicuous coastal phenomena.

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Zusammenfassung Während der kalten Jahreshälte wird die große Luftströmung, die an der Mehrzahl der Tage vom Golf von Biskaya gegen das Mittelmeer weht, durch die Pyrenäen und die zu dieser Zeit sehr kalte innerkatalanische Senke in zwei Arme geteilt, während von Blanes bis Vilanova im allgemeinen nur lokale Winde auftreten. Der eine dieser Arme durchströmt Südfrankreich bis ins Roussillon, überschreitet die östlichen Pyrenäenausläufer (Alberes) und dringt als NNW-Wind in Katalonien ein (Tramontana); der andere folgt dem Ebrobecken und mündet als NW-Wind auf das Meer (Mestral). Beide Winde werden manchmal sehr heftig, der erste im Ampurdan (der nordöstlichen Ecke Kataloniens), der zweite südöstlich der Serra de Balaguer (nordöstlich Tortosa), wo sie einen wilden Katarakt trockener Luft bilden, der sich auf das Meer hinabstürzt und für die kleinen Fischerboote gefährlich und für die Aviatik beschwerlich ist. Durch ihre Heftigkeit, ihre Trockenheit und die von ihnen gebildeten Hinderniswolken gehören diese Winde zu den bemerkenswertesten Küstenerscheinungen.

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Avec 7 figures.     

Détermination de la nature chimique des aérosols

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

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

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

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

     

Étude de la variation des précipitations dans quelques stations de France et d'Algérie

Résumé Les auteurs cherchent: 1) à comparer les régimes pluviométriques d'Algérie et de France; 2) à caractériser l'évolution dans le temps de ces régimes. Ils ont rassemblé les données des onze stations françaises qui leur ont paru les plus homogènes.En ce qui concerne l'Algérie, excepté Alger-Port qui a fonctionné dès 1838, aucune station ne possède de long enregistrement des hauteurs des précipitations. Les auteurs ont été amenés à créer neuf stations fictives, en se servant des relevés de plusieurs stations voisines. La méthode des moyennes courantes, (ou glissantes) a permis d'avoir l'allure générale des variations des précipitations, en éliminant les fluctuations interannuelles.La méthode deLabrouste, qui permet la recherche des composantes sinusoïdales dans les graphiques, a été appliquée, aux relevés de Paris-Observatoire, d'Alger-Port et de la station, fictive d'Oran Littoral. Excepté l'allure quasi sinusoïdale de la courbe de Paris (période 90 ans environ), aucune périodicité nette n'a été trouvée.Les allures opposées des graphiques de Paris-Observatoire et d'Oran Littoral ont suggéré aux auteurs de calculer le coefficient de corrélationr des hauteurs des précipitations de ces deux stations. Ils ont trouvér=–0,24 ce qui les a conduits à étudier plus particulièrement les situations météorologiques qui amèment de la pluie à Paris et à Oran.Enfin les auteurs ont remarqué la bonne concordance qui existe entre les pluies à Paris et la vitesse de la circulation générale.

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Summary The authors have tried: 1) to compare the rainfall regimes of France and Algeria; 2) to characterize the evolution of these regimes. They gathered data of eleven French stations which presented the longest and most homogeneous measures.In Algeria, except Alger-Port, which exists since 1838, there are no long observations. The authors have created nine fictive stations by using the data of several neighbouring stations. The method of overlapping means gave the behaviour of precipitation variations by eliminating the year to year fluctuations.UsingLabrouste's method, the authors tried to discover the sinusoidal components, if any, of the graphs from Paris-Observatoire, Alger-Port and Oran-Littoral. Except for the quasi sinusoidal pattern of the Paris-Observatoire curve (period 90 years), no decided periodicity has been discovered.The authors computed the correlation coefficientr of the precipitation quantities of the two stations Paris-Observatoire and Oran-Littoral and foundr=–0,24. Consequently they studied more accurately the meteorological situations causing rain at Paris and Oran.Finally, the authors noted the good agreement between rain at Paris and the velocity of the general circulation of the atmosphere.

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Zusammenfassung Die Verfasser versuchten 1. die Regenfälle Frankreichs und Algeriens zu vergleichen und 2. den zeitlichen Ablauf zu charakterisieren. Sie stellten Daten von elf französischen Stationen zusammen, die die längsten und regelmäßigsten Reihen aufwiesen.Mit Ausnahme der Station Alger-Port, die seit 1838 besteht verfügt keine algerische Station Über sehr lange Beobachtungsreihen. Die Verfasser sahen sich daher gezwungen, mit Hilfe der Daten zahlreicher Nebenstationen neun Reihen fiktiver Hilfsstationen zu rekonstruieren. Die Methode der übergreifenden Mittel ergab den algemeinen Verlauf der Niederschlagsschwankungen und schied die Schwankungen von Jahr zu Jahr aus.Die MethodeLabrouste, die das Aufsuchen sinusoidaler Komponenten graphischer Darstellungen ermöglicht, wurde auf die Meßreihen von Paris-Observatoire, Alger-Port und der Hilfsstation Oran-Littoral angewandt. Abgesehen vom quasisinusoidalen Verlauf der Pariser Registrierung (Periode ungefähr 90 Jahre) konnte keine deutliche Periodizität festgestellt werden.Die Berechnung des Korrelationskoeffizientenr für die Reihen von Paris-Observatoire und Oran-Littoral ergabr=–0,24, was die Verfasser veranlaßte, jene Wetterlagen näher zu untersuchen, welche für Paris und Oran niederschlagsreich waren.Schließlich wird auf die enge Beziehung zwischen den Pariser Regenfällen und der Geschwindigkeit der allgemeinen Strömung hingewiesen.

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Avec 7 Figures     

Le problème des composantes verticales de la vitesse du vent

Résumé L'auteur, s'attachant en une première partie à la notion de divergence, montre, après avoir évoqué l'intérêt de l'hypothèse géostrophique, comment on peut compléter, sur la base d'une divergence totale non nulle du vent, une relation connue relative à la divergence à grande échelle. Cependant la divergence horizontale reste, couramment, considérablement plus importante en valeur absolue que la divergence totale. Puis la relation proposée, appliquée aux vitesses géostrophiques, conduit à une formule simple, permettant de suivre les variations dans l'espace de la composante verticale du vent.Une deuxième partie est consacrée à l'etude, à partir de l'hypothèse adiabatique, d'une relation entre les composantes horizontale et verticale de la vitesse, le gradient thermique vertical et le gradient thermique sur la projection horizontale de la trajectoire. On en déduit que le signe de ce dernier gradient est opposé à celui de la composante verticale du vent.

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Summary Proceeding from the significance of the geostrophical hypothesis and the notion of the divergence, the author shows in which way a known relation, refering to the large-scale divergence, can be developed on the basis of a total, from zero differing, divergence of the wind. The horizontal divergence usually remains, however, considerably larger in its absolute value than the total divergence. Applied to the geostrophic velocities, the proposed relation leads to a simple formula, which allows to determine the spatial variations of the vertical wind component.In a second part the author proceeds from the adiabatic hypothesis and examines a relation between the horizontal and vertical components of the velocity, the temperature gradient in vertical direction and in the direction of the horizontal projection of the trajectory. It can be concluded that the sign of this latter gradient is opposite to that of the vertical component of the wind.

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Zusammenfassung Ausgehend von der Bedeutung der geostrophischen Hypothese und vom Begriff der Divergenz zeigt der Verfasser, in welcher Weise eine bekannte Beziehung, die sich auf die großräumige Divergenz bezieht, sich aus der Annahme einer von Null verschiedenen totalen Divergenz des Windes weiterentwickeln läßt. Dabei bleibt die horizontale Divergenz in ihrem Absolutwert gewöhnlich beträchtlich größer als die totale Divergenz. Bei Anwendung auf die geostrophischen Geschwindigkeiten führt die vorgeschlagene Beziehung auf eine einfache Formel, die gestattet, die räumlichen Unterschiede der Vertikalkomponente des Windes zu verfolgen.Im zweiten Teil wird auf Grund der Hypothese eines adiabatischen Verlaufs eine Beziehung zwischen der Horizontal- und der Vertikalkomponente der Geschwindigkeit und dem thermischen Gradienten in vertikaler Richtung sowie auf die Horizontalprojektion auf die Trajektorie untersucht. Es ergibt sich dabei, daß das Vorzeichen des thermischen Gradienten auf die Horizontalprojektion der Trajektorie umgekehrt ist als dasjenige der Vertikalkomponente des Windes.

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Avec 4 Figures     

La dissociation de l'oxygène dans la haute atmosphère

Résumé Une étude des conditions aéronomiques dans la thermosphère inférieure montre que le maximum de la concentration de l'oxygène atomique est situé aux environs de 90 km et ne dépend pas des conditions d'équilibre photochimique. Une telle distribution de l'oxygène atomique permet de souligner les relations existant entre le transport des atomes d'oxygène et l'émission de la raie 5577 Å du ciel nocturne et également les basses températures au-dessus de la mésopause.

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Summary An aeronomic study of departures from photoequilibrium conditions in the lower thermosphere shows that the peak of atomic oxygen concentration occurs in the neighbourhood of 90 km. Its vertical distribution must be associated with the airglow emission at 5577 Å and the low temperatures above the mesopause.

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Zusammenfassung Aus einer Untersuchung der aeronomischen Verhältnisse in der unteren Thermosphäre ergibt sich, daß das Maximum der Konzentration an atomarem Sauerstoff seinen Sitz in ungefähr 90 km Höhe hat und unabhängig ist von den Bedingungen des photochemischen Gleichgewichts. Eine solche Verteilung des atomaren Sauerstoffs gestattet einen Schluß auf die Beziehungen, die zwischen dem Transport der Sauerstoffatome und der Emission der Linie 5577 Å des Nachthimmelslichts sowie den niedrigen Temperaturen oberhalb der Mesopause bestehen.

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Dédié au Dr.Anders K. Ångström à l'occasion de son 70^e anniversaire     

Étude sur la pluie,se rapportant à la Terre entière ou à de grandes étendues

Résumé On étudie la variabilité de la moyenne annuelle de la pluie sur l'ensemble du Globe; on trouve qu'elle est faible; on en conclut diverses remarques relatives à l'action éventuelle de causes cosmiques ou générales sur les pluies. On étudie ensuite la variabilité de la moyenne annuelle de la pluie sur un pays (la France).

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The variability of the annual average of rainfall on the globe is examined, it is found to be small. From this result different conclusions are drawn which relate to possible effects of cosmic or general causes on precipitation. Finally the variability of the annual average of rainfall on France is examined.

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Zusammenfassung Es wird die Veränderlichkeit der mittleren Jahresmenge des Niederschlags für die Erdkugel als Ganzes untersucht und als klein befunden; es werden daraus verschiedene Schlüsse gezogen, die sich auf die mögliche Auswirkung kosmischer oder allgemeiner Ursachen auf den Niederschlag beziehen. Schließlich wird die Veränderlichkeit der mittleren Jahresmenge des Regens über ein Land (Frankreich) geprüft.

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Dédié à M. le prof.H. Benndorf à l'occasion de son 80ème anniversaire.     

La forme rotationnelle des équations de la dynamique atmosphérique et les invariants du mouvement de l'air

Résumé Après avoir rappelé quelques notions de calcul tensoriel et les équations de la dynamique atmosphérique en coordonnées généralisées, l'auteur établit l'équation fondamentale de la rotationnelle absolue de l'air. Diverses formes de cette équation sont mentionnées. La première de ces formes est celle d'un bilan qui permet de définir le transport et le taux de production de la rotationnelle absolue de l'air. De la forme particulière de ce transport, il résulte que ce bilan se réduit à un bilan dans un espace à deux dimensions. Deux exemples illustrent les formules générales, le premier, en coordonnées sphériques (, ,r), le second, en coordonnées (, , ) où est un scalaire quelconque (pression atmosphérique, température potentielle, ...). Une autre forme de l'équation fondamentale est celle qui donne le taux d'accroissement individuel d'une composante de la rotationnelle absolue. Cette forme conduit à l'équation d'Ertel. En terminant, l'auteur généralise l'invariant d'Ertel-Rossby.

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Summary Having recalled some results of the tensor analysis and the equations of atmospheric motion in general coordinates, the writer establishes the fundamental equation of the absolute vorticity. Different forms of this equation are mentioned. One of these is the equation of balance from which it is possible to deduce the definition of transport and production of vorticity. It is shown that the equation of balance of the absolute vorticity may be reduced to an equation of balance in two-dimensional space. Two examples illustrate the general equations and formulas: the first example, in spherical coordinates (, ,r), the second one in the coordinates (, , ) where is an arbitrary single-valued scalar quantity (pressure, potentiel temperature, ...). Another form of the absolute vorticity equation expresses the individual change of an arbitrary component of the absolute vorticity. This form leads toErtel's equation. Finally, the writer generalizes theErtel-Rossby invariant.

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Zusammenfassung Nach einer Rekapitulation einiger Resultate der Tensorrechnung und der atmosphärischen Bewegungsgleichungen in generalisierten Koordinaten wird die absolute Wirbelgleichung aufgestellt und es werden verschiedene Formen dieser Gleichung erwähnt. Eine derselben ist die Bilanzformel, aus der die Definition des Wirbeltransports und der Anteil der Wirbelbildung abgeleitet werden können. Es wird gezeigt, daß die Bilanzgleichung des absoluten Wirbels auf eine Bilanzgleichung im zweidimensionalen Raum reduziert werden kann. Die allgemeinen Formeln werden durch zwei Beispiele erläutert: das erste in Kugelkoordinaten (, ,r), das zweite in den Koordinaten (, , ), wo eine beliebige skalare Größe (luftdruck, potentielle Temperatur usw.) darstellt. Eine andere Form der absoluten Wirbelgleichung gibt die individuelle Zunahme einer beliebigen Komponente der absoluten Wirbelstärke wieder; diese Form führt zurErtelschen Gleichung. Zum Schlusse wird dieErtel-Rossbysche Invariante verallgemeinert.

     

Sur les Équations approchées de la Dynamique atmosphérique

Résumé Les équations approchées de la dynamique atmosphérique ne sont valables que dans un certain domaine entourant l'origine des coordonnées et dont nous calculons l'ordre de grandeur. En ce qui concerne les équations (5) utilisées habituellement par les météorologistes, son rayon horizontal est à peine de l'ordre de la dizaine de mètres. Par contre ce rayon est de l'ordre de 500 kilomètres pour les équations (6) et il en est de même pour les équations (7) qui sont adaptées à l'étude des cartes des surfaces isobares. Ce résultat peut paraître paradoxal puisque l'on passe habituellement de (5) à (7) en utilisant une forme approchée () du géopotentiel; il se fait que l'on obtient les mêmes équations (7) à partir de (6) en utilisant la forme exacte du géopotentiel (théorème I).Les équations approchées (9) ont une forme très voisine de (5) et sont adaptées à l'étude des cartes des surfaces équi-géopotentielles. On peut également les déduire de (6) en utilisant la forme exacte du géopotentiel (théorème II).L'origine mathématique de ces propositions réside dans une propriété d'un 3-vecteur covariant vis à vis des changements de coordonnées (14); on voit en même temps que les théorèmes I et II sont des cas particuliers d'un théorème plus général (théorème III).Nous considérons ensuite d'autres transformations de coordonnées qui ne modifient que très légèrement les équations approchées (théorèmes IV et V).

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Summary The approximated equations of atmospheric dynamics are valid only within a certain region surrounding the origin of the coordinates of which the order of magnitude is calculated. Concerning equations (5) which are usually employed in meteorology, their horizontal radius reaches hardly the magnitude of 10 meters. On the other hand this radius amounts to the magnitude of 500 kilometers with equations (6) and equally with (7) which are adapted for the study of charts of isobaric surfaces. This result may seem paradoxical because usually formulae (7) are deduced from (5) by employing an approximated form () of the geopotential; but in using the exact form of the geopotential, equations (7) are obtained from (6) (theorem I). The approximated equations (9) have a very similar form as (5) and are especially adapted for the study of the charts of equi-geopotential surfaces; using the exact form of the geopotential they can also be derived from (6) (theorem II).The mathematical origin of these facts lies upon a quality of a 3-vector which is covariant against the coordinate transformations (14); furthermore it can be shown that the theorems I and II are special cases of a more general theorem (theorem III). Finally, other transformations of coordinates are discussed, through which the approximated equations are modified only insignificantly (theorems IV and V).

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Zusammenfassung Die genäherten Gleichungen der atmosphärischen Dynamik sind nur in einem bestimmten Gebiet um den Koordinatenursprung gültig, dessen Größenordnung berechnet wird; für die Gleichungen (5), die in der Meteorologie gewöhnlich benützt werden, erreicht sein horizontaler Radius kaum die Größenordnung von 10 m. Demgegenüber ist der Radius für die Gleichungen (6) von der Größenordnung von 500 km und ebenfalls für die Gleichungen (7), die sich für das Studium der Karten der Isobarenflächen eignen. Dieses Resultat mag überraschend erscheinen, da man gewöhnlich unter Benützung einer genäherten Form () des Geopotentials von (5) zu (7) Übergeht; geht man jedoch von der exakten Form des Geopotentials aus, so erhält man die Gleichungen (7) aus (6) (Theorem I). Die genäherten Gleichungen (9) haben eine sehr ähnliche Form wie (5) und eignen sich besonders für das Studium der Karten der äqui-geopotentiellen Flächen; unter Benützung der exakten Form des Geopotentials lassen sie sich ebenfalls aus (6) ableiten (Theorem II).Der mathematische Ursprung dieser Tatsachen beruht auf einer Eigenschaft eines 3-Vektors, der gegenüber den Koordinatentransformationen (14) kovariant ist; ferner kann man zeigen, daß die Theoreme I und II Spezialfälle eines allgemeineren Theorems sind (Theorem III). Außerdem werden noch andere Koordinatentransformationen untersucht, durch die die genäherten Gleichungen nur geringfügig verändert werden (Theoreme IV und V).

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Avec 1 figure.     

De l'efficacité des prévisions à courte et moyenne échéances de la pression atmosphérique,basées sur des informations locales de la pression

Résumé L'auteur examine les fondements de la prévision de la pression à courte et moyenne échéances, basée sur des autocorrélations (Vialar) et des corrélations locales de la pression ainsi que sur l'utilisation de moyennes glissantes de la pression atmosphérique (Grappe).Pour apprécier la qualité d'une prévision de la pression, il introduit la notion d'efficacité. Cette notion est liée à la prévision du signe de la variation de la pression.L'auteur montre que la méthode des équations autorégressives ne conduit pas à une prévision efficace de pressions moyennes, tandis que celle des équations de régression locale, appliquée aux moyennes glissantes de la pression journalière, fournit une prévision efficace de la pression moyenne de plusieurs jours (2 à 5 jours). Cependant, l'efficacité de cette dernière prévision est illusoire, car elle ne résulte que des propriétés algébriques des moyennes glissantes.L'auteur remarque que l'échec de ces méthodes de prévision coïncide avec le manque d'autorégressivité de la série chronologique de la variation de la pression journalière. De ce fait, il est peu vraisemblable qu'une quelconque méthode de prévision de la pression atmosphérique, à courte ou moyenne échéance, basée sur des informations locales de la pression, puisse conduire à des prévisions efficaces non illusoires lorsque la série chronologique de la variation première de la pression n'est pas autorégressive.

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Summary The author investigates the bases of a short or medium range pressure forecast, based on autocorrelations (Vialar) and local correlations of pressure as well as on the use of running time means of atmospheric pressure (Grappe).In order to appreciate the degree of quality of a forecast, he introduces the concept of efficiency. This concept is based on the forecast of the sign of the pressure variation.The author points out that the method of autoregressive equations does not lead to an efficient forecast of pressure averages, whilst that of local regression equations, applied to the running means of daily pressure, gives an efficient forecast of pressure averages over a time interval of several days (2 to 5 days). The efficiency of this latter forecast, however, is illusive, this efficiency being a result of the algebraic properties of the running means only.The author notices that the failure of the forecast methods coincides with the lack of autoregressivity of time-series of daily pressure variation. Therefore, it is very unlikely that any method of short or medium range pressure forecast, based on local pressure data, can produce really efficient forecasts if the time series of the first variation of pressure is not autoregressive.

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Zusammenfassung Es werden die Grundlagen der kurz- und der mittelfristigen Luftdruckprognosen untersucht, die auf Autokorrelationen (Vialar) und lokalen Korrelationen des Druckes, sowie auf der Verwendung gleitender Mittel des Luftdruckes (Grappe) beruhen.Zur Abschätzung der Qualität einer Luftdruckprognose wird der Begriff der Treffsicherheit (efficacité) verwendet. Dieser Begriff beruht auf der Vorhersage des Zeichens der Druckänderung.Es wird gezeigt, daß die Methode der Autoregressionsgleichungen nicht zu einer treffsicheren Vorhersage des mittleren Druckes führt, während die der Gleichungen der lokalen Regression, wenn sie auf gleitende Mittel des täglichen Druckes angewandt wird, eine zuverlässige Vorhersage des Druckes im Mittel über mehrere Tage (zwei bis fünf Tage) gestattet. Indessen ist die Wirksamkeit dieser letzteren Prognose nur scheinbar, da sie nur auf den algebraischen Eigenschaften der gleitenden Mittel beruht.Das Versagen dieser Vorhersagemethoden fällt zusammen mit dem Fehlen einer Autoregression der Zeitreihen der täglichen Druckänderungen. Es ist daher wenig wahrscheinlich, daß irgendeine Vorhersagemethode des Luftdruckes für kurze oder mittlere Zeiträume, welche auf lokalen Beobachtungen des Druckes beruht, zu tatsächlich zuverlässigen Vorhersagen führen kann, wenn die Zeitreihe der ersten Differenzen des Luftdruckes nicht autoregressiv ist.

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Avec 4 Figures

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Titulaire d'un mandat d'Aspirant du Fonds National de la Recherche Scientifique.     

Théorie des oscillations annuelles et diurnes de la température à la surface des continents et des océans

Résumé On détermine analytiquement les températures absoluesT (z, t) etT (z, t) dans l'air et dans le substrat terrestre, au voisinage de la surface de séparation de ces milieux, sous la condition que le rayonnement global varie dans le temps selon une fonction périodique simple ou quelconque. A cette fin, on s'attache à résoudre le système des deux équations de la chaleur dans l'air et dans le substrat terrestre en tenant compte de toutes les conditions physiques déterminantes du problème. Celles-ci interviennent dans l'équation énergétique aux limites pour le plan de séparationz=0. Un minimum d'hypothèses simplificatrices confère une plus haute valeur pratique aux résultats. Leur limitation principale réside dans le fait que les diffusivités turbulentesK etK _w de l'air et de l'Océan sont supposées constantes. On retrouve le résultat classique selon lequel l'onde thermique est déphasée sur le rayonnement global et jouit d'une amplitude proportionnelle à celle de ce rayonnement. Toutefois, l'amortissement thermique et le déphasage dépendent cette fois de la somme + des «propriétés thermiques» du substrat et de l'air, et étant alternativement dominant selon qu'il s'agit des Continents ou des Océans. Dans ce dernier cas, la théorie des oscillations thermiques est traitée d'abord en admettant l'existence d'une couche d'eau isothermique. On établit ensuite la théorie plus réaliste qui considère à la fois la diffusivité thermique turbulenteK _w et le coefficient d'extinctionq du rayonnement global dans l'Océan. Le point de départ de la théorie est l'équation de la chaleur dans un milieu semi-transparent. Les résultats montrent que l'onde thermique de surface subit un amortissement complémentaire dû au facteurq, le déphasage sur le rayonnement global pouvant atteindre 91 jours alors que cette limite n'est que de 45 jours pour les Continents. La discussion des résultats théoriques montre leur bon accord quantitatif avec les faits observés. On termine par quelques applications de la théorie; on montre notamment que celle-ci valide rationnellement la théorie astronomique des phases climatiques quaternaires.

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Summary Absolute temperaturesT (z, t) andT (z, t) near the interface of air and terrestrial substratum are analytically determined, under the condition that the total radiation varies with time according to a simple or to any other periodic function. To achieve this, the system of two equations of heat in air and terrestrial substratum is resolved in taking into account all the determining physical conditions of the problem. These conditions are considered in the energy boundary equation for the surface of separationz=0. A minimum number of simplifying hypotheses give a higher practical value to the results whose principal limitation lies in the fact that eddy conductivitiesK andK _w of air and ocean water are supposed to be constant. The classical result that the thermal wave differs in phase from the total radiation and gives an amplitude proportional to that radiation is confirmed. However, the thermal damping and the lag in phase depend here of the sum + of the thermal properties of the substratum and the air, and being preponderant for continents and oceans respectively. In the last case, the theory of thermal oscillations is first studied with the aid of the hypothesis of an isothermal water layer. Then a more realistic theory is established which considers in addition the eddy diffusivityK _w and the extinction coefficientq of the total radiation in the ocean. The basis of the theory is the heat equation for a semi-transparent medium. The results show that the surface thermal wave suffers a further damping due toq. In addition, the maximum temperature may lag behind the maximum radiation by as much as 91 days as against a maximum of 45 days for the continents. The discussion of the theoretical results shows their good quantitative agreement with the observations. Some practical applications of the theory are given. For example the validity of the astronomical theory of the climatic changes during the Quaternary period is rationally justified.

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Zusammenfassung Die absoluten TemperatureT (z, t) undT (z, t) von Luft und terrestrischer Unterlage in der Nähe der Trennschicht der beiden Medien werden analytisch bestimmt mit der Bedingung, daß die Globalstrahlung nach einer einfachen oder einer beliebigen periodischen Funktion mit der Zeit variiert. Zu diesem Zweck wird versucht, under Berücksichtigung aller bestimmenden physikalischen Bedingungen des Problems das System der beiden Wärmegleichungen für Luft und für das terrestrische Substrat zu lösen. Diese gehen in der Energiegleichung für die Grenzbédingungen der Trennflächez=0 ineinander über. Ein Minimum an vereinfachenden Hypothesen erhöht den praktischen Wert der Resultate; die Annahme der Konstanz des AustauschkoeffizientenA=K undA _w = _w A _w der Luft und des Ozeans bildet die wichtigste Einschränkung. Das klassische Resultat, nach dem die Wärmewelle zur Globalstrahlung in Phase verschoben und ihre Amplitude proportional zur Strahlungsamplitude ist, wird bestätigt. Die Abschwächung der thermischen Amplitude sowie die Phasenverschiebung hängen aber von der Summe + der thermischen Eigenschaften der Unterlage und der Luft ab; wobei oder überwiegt, je nachdem es sich um die Kontinente oder die Ozeane handelt. Für den letzteren Fall Wird die Theorie der Wärmeschwankungen zuerst unter der Annahme der Existenz einer isothermen Wasserschicht behandelt. Hernach wird die allgemeiner gültige Theorie entwickelt, welche gleichzeitig den TurbulenzaustauschA _w und den Extinktionskoeffizientenq der Globalstrahlung im Ozean in Betracht zieht. Den Ausgangspunkt für die Theorie bildet die Wärmegleichung für ein Strahlungsdurchlässiges Medium. Die Resultate zeigen, daß die Oberflächenwärmewelle eine Abschwächung entsprechend dem Faktorq erfährt; dabei kann die Phasenverschiebung gegenüber der Globalstrahlung 91 Tage erreichen, während die maximale Verschiebung für die Kontinente nur 45 Tage beträgt. Die Vergleichung der theoretischen Resultate ergibt deren gute quantitative Übereinstimmung mit den Beobachtungstatsachen. Zum Schluß werden einige Anwendungen der Theorie gebracht; so wird z. B. gezeigt, daß diese eine sinngemäße Rechtfertigung der Gültigkeit der astronomischen Theorie der quaternären klimatischen Phasen gestattet.

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Institut belge pour l'Encouragement de la Recherche Scientifique Outre-Mer (IBERSOM), 3, rue Montoyer, Bruxelles, Belgique.