Die Modifikation einer Luftmasse durch die nächtliche Abkühlung der Erdoberfläche

Zusammenfassung Im Anschluß an eine frühere Untersuchung über die Theorie der nächtlichen Abkühlung der bodennahen Luftschicht (Reuter [3]) wird die Modifikation einer Luftmasse durch Austausch und Eigenstrahlung beim nächtlichen Abkühlungsprozeß behandelt. Gegenüber anderen derartigen Untersuchungen (Schwerdtfeger [1] undTaylor [2]) tritt im Falle der nächtlichen Abkühlung der Erdoberfläche eine zeitlich veränderliche Temperatur der Unterlage auf. Im Abschnitt I wird mit Hilfe der bereits in meiner früheren Arbeit abgeleiteten Formeln bei Vernachlässigung der Eigenstrahlung der Luft für verschiedene als konstant angenommene Austauschwerte der Aufbau einer ursprünglich adiabatisch geschichteten Atmosphäre nach einer 6-bzw. 12stündigen nächtlichen Abkühlung berechnet (siehe Abb. 1. bis 3). Man erkennt vor allem aus diesen Abbildungen gut die Ausbildung der Bodeninversion. In Abschnitt II wird dann versucht, neben der Modifikation der Luft durch Austauschvorgänge auch die Eigenstrahlung zu berücksichtigen. Für bodennahe Luftschichten, bei denen vorausgesetzt wird, daß sie nur mit der Erdoberfläche in Strahlungsaustausch stünden, gelingt die Aufstellung einer entsprechenden Differentialgleichung mit Hilfe einer vonPanofsky [6] aus dem Strahlungsdiagramm vonElsasser abgeleiteten Beziehung. Eine allgemeine Integration der Differentialgleichung durch Quadraturen, erscheint undurchführbar, so daß versucht wird, nur zwei Sonderfälle zu behandeln. Im ersten Sonderfall, nämlich dem alleiniger Abkühlung der Luft durch Eigenstrahlung, ergibt sich eine Lösung, die in Abb. 4 veranschaulicht ist. Im zweiten Fall, nämlich dem größerer Austauschbeträge, kann gezeigt werden, daß für die bodennahen Schichten (2 m Höhe) die Abkühlung durch Eigenstrahlung gegenüber der durch Austausch bis zu Beträgen vonA=1 g pro cm und sek herunter praktisch vernachlässigt werden kann.

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Summary In addition to a former paper of mine on the theory of nocturnal cooling of atmospheric layers near the ground (Reuter [3]) the modification of air masses through eddy conductivity and radiative cooling during the night is being dealt with. In comparison with other studies in this line (Schwerdtfeger [1] andTaylor [2]) in case of nocturnal cooling of the surface of earth the temperature of the ground varies in the progress of time. Using the formula derived in my former paper, in chapter I the modification of an air mass through nocturnal cooling of the ground after 6 resp. 12 hours is calculated. The radiative cooling of the air is hereby neglected and the eddy coefficient is assumed as being constant. Figures 1 to 3 show the result of this calculation under the assumption that the atmosphere at the beginning of the cooling process has an adiabatic lapse rate. By these figures especially the formation of the ground inversion can be recognized. In chapter II attempt is made to calculate the modifications of the atmosphere, both by eddy conductivity and by radiative cooling. As regards atmospheric layers near the ground, the setting up of a differential equation can be obtained under the condition that the atmospheric layers are in radiative connection with the surface of earth only, but not between each other. In the differential equation a relation is used obtained byPanofsky [6] from the atmospheric radiation chart ofElsasser.The general integration of this differential equation meets great difficulties. Therefore only the solution of special cases is attempted. In the first case, neglecting the eddy conductivity, only the radiative cooling of the atmosphere is dealt with. See Figure 4. In the second case, where the eddy coefficient is assumed to be larger than 1 g per cm and sec, the radiative cooling of atmospheric layers near the ground (about 2 m high) can be practically neglected.

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Résumé Faisant suite à une étude antérieure sur la refroidissement nocturne de la couche d'air voisine du sol (Reuter [3]) l'auteur examine la transformation d'une masse d'air par échange turbulent et rayonnement lors du refroidissement nocturne. A la différence d'autres recherches analogues (Schwerdtfeger [1] &Taylor [2]) la température du sol n'est ici pas constante. La première partie est consacrée au calcul de la variation de température d'une atmosphère à gradient vertical primitivement adiabatique, au bout de 6 ou 12 h. de refroidissement nocturne; on se sert pour cela des formules établies dans un précédent travail, en négligeant le rayonnement propre de l'air et en adoptant une valeur fixe de l'échange turbulent (v. fig. 1 à 3). Les figures montrent nettement la formation d'une inversion de température au voisinage du sol. Dans la deuxième partie, l'auteur essaye de tenir compte en outre du rayonnement propre de l'atmosphère. En ce qui concerne les couches d'air basses dont on suppose qu'elles n'échangent de l'énergie rayonnante qu'avec le sol, il est possible d'établir une équation différentielle à l'aide d'une relation quePanovsky [6] a tirée dudiagramme de rayonnement deElsasser. Toutefois l'intégration de cette équation n'est pas possible, de sorte qu'il faut se borner à deux cas particuliers. Dans le premier cas, où seul le rayonnement entre en jeu, une solution apparaît qu'illustre la figure 4. Dans le second cas où l'échange turbulent est prépondérant, on peut montrer que pour les couches basses (2 m. de hauteur) la perte de chaleur par rayonnement est pratiquement négligeable vis à vis de la perte par échange turbulent jusqu'à la valeur minimum deA=1 g. par cm. par sec. pour ce dernier.

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Mit 4 Textabbildungen     

Der mitführende Einfluß einer Flußoberfläche auf die darüberliegenden Luftschichten

Zusammenfassung An einer Innbrücke wurden mittels Rauchfäden Messungen des von der Flußoberfläche erzeugten Windprofiles angestellt. Es konnte gezeigt werden, daß die Profile dem logarithmischen Ansatz vonPrandtl genügen. Bei annähernder Windstille in höheren Luftschichten verhielt sich die Wasseroberfläche an der Meßstelle wie einerauhe Grenzfläche mit dem konstanten Rauhigkeitsparameterz ₀=1.09 cm. Der Einfluß des strömenden Wassers machte sich dabei bis in ca. 3 m Höhe bemerkbar. Bei stärkeren Talaufwinden (größeren Relativgeschwindigkeiten zwischen Luft und Wasser) nimmt der Rauhigkeitsparameter sprunghaft sehr kleine Werte an (4.3. 10^–6 cm), und es scheinen sich Strömungs-verhältnisse wie überglatten Grenzflächen einzustellen.

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Summary From a bridge on the Inn River measurements of wind profiles produced by the streaming water have been made with the aid of smoke traces. It could be shown that these profiles followPrandtl's logarithmic law. With approximately zero wind speed in the upper levels of the profiles the water surface behaved like a rough boundary surface having a constant roughness parameter ofz ₀=1.09 cm. The influence of the running water could be traced up to a height of about 3 m. With a stronger valley breeze (higher relative velocities between air and water surface) the roughness parameter is decreasing abruptly to very small values (4.3. 10^–6 cm), and conditions as over asmooth surface seem to be established.

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Résumé L'auteur a mesuré le profil de vent produit par la rivière depuis un pont sur l'Inn à l'aide de fumées. Ces profils satisfont à la loi logarithmique dePrandtl. Par temps calme en altitude, la surface de l'eau se comporte comme une surface rugueuse avec un paramètre de rugosité constant et égal à 1.09 cm; l'influence de l'eau courante se fait sentir jusqu'à trois mètres de hauteur environ. Par brise d'aval assez forte, le paramètre devient subitement beaucoup plus petit (4.3. 10^–6 cm), et il semble s'établir des conditions d'écoulement de l'air correspondant à des surfaces de glissement lisses.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Über den nächtlichen Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche

Zusammenfassung Nach Messungen am Vernagtferner (Ötztaler Alpen) in ungefähr 3000 m Höhe wird der nächtliche Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche studiert. Es zeigt sich, daß die Schmelzwärme des gefrierenden Wassers als wesentliches Teilglied der Wärmebilanz in derselben Größenordnung in Erscheinung tritt wie der fühlbare Wärmestrom aus der Luft zum Eis. Schon ein sehr geringer Schmelzwassergehalt des Eises (geschätzt 0,026 g cm^–3) bedeutet für den nächtlichen Energieumsatz eine beeutende Wärmequelle. Die Abkühlung des Eises drint in klaren Nächten etwa 10 bis 15 cm in das Eis ein und kann mit 10 bis 15 cal cm^–2 angegeben werden. Theoretische Ansätze zeigen, daß die nach Frostnächten beobachtete Verzögerung des Beginns des Schmelzvorganges an der Oberfläche bei beginnender kurzwelliger Einstrahlung durch die Annahme eines Absorptionskoeffizienten des Gletschereises von etwa 0,15 cm^–1 auch quantitativ erklärt werden kann. Die Berechnung der Temperaturänderung des Eises nach Frostnächten wurde auf allgemeinere Störfunktionen erweitert.

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Summary On the basis of measurements carried out on the Vernagtferner (Oetztal Alps) at approximately 3000 m altitude the nocturnal heat balance of the frozen glacier surface is discussed. It was found that the heat of fusion of the freezing water is an essential component of the heat balance showing the same order of magnitude as the heat current from air to ice. A very small melting-water content in the ice (estimated 0,026 g·cm^–3) means quite aconsiderable source of heat for the nocturnal energy exchange. In clear nights, the cooling of the ice reaches depths of 10 to 15 cm and amounts to 10 to 15 cal. cm^–2. Theoretical considerations show that the delay of the beginning of the melting-process at the surface observed after frost nights, when short-wave radiation is setting in, can be explained also quantitatively by assuming an absorption coefficient of the glacier ice of about 0,15 cm^–1. The calculation of the temperature variation of the ice after frost nights is extended to more generalized perturbation functions.

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Résumé L'auteur présente une étude des échanges calorifiques nocturnes de la surface glaciaire d'après des mesures effectuées à environ 3000 m. d'altitude sur le Vernagtferner dans les Alpes de l'Oetztal. On constate que la chaleur de solidification de l'eau représente dans le bilan thermique un facteur ordre de grandeur que l'apport de chaleur de l'air à la glace. Une faible teneur de la glace en eau de fusion (estimée à 0,026 g · cm^–3) constitue pour les échanges calorifiques nocturnes déjà une source de chaleur appréciable. Le refroidissement de la glace par nuits claires se fait sentir jusqu'à 10 à 15 cm de profondeur et représente environ 10 à 15 cal·cm^–2. Des considérations théoriques montrent que le retard du début de la fusion superficielle après des nuits à gelée, dèe que commence le rayonnement à courte longueur d'onde, s'explique quantitativement en admettant und coefficient d'absorption de la glace d'environ 0,15 cm^–1. L'auteur calcule la variation de température de la glace après des nuits à gelés au moyen de fonctions généralisées de perturbation.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Beiträge zu einer elektrischen Tornadotheorie

Zusammenfassung Ein VorschlagB. Vonneguts, elektrische Tornadotheorien wieder in Betracht zu ziehen, wird aufgegriffen und es wird gezeigt, daß die Gewittertheorie mit der elektromagnetischen Induktion als Grundlage auch auf das Tornadoproblem anwendbar ist. Dadurch finden nicht nur mehrere Eigenschaften des Tornados eine zwanglose Erklärung, vielmehr wird darüber hinaus auch die Wahrscheinlichkeit der Brauchbarkeit der Gewittertheorie bedeutend erhöht. Das beste Argument für die Wirksamkeit der elektromagnetischen Induktion dürfte in der Beobachtung einer rhombusförmigen, mehrere Tornados erzeugenden Gewitterwolke zu sehen sein, die durch das Raumgitter einer Dipolwolke befriedigend erklärt werden kann.Summary Following a suggestion byB. Vonnegut to reconsider electrical torando theories, the author shows that the thunderstorm theory based on electromagnetic induction is also applicable to the tornado problem. Several characteristics of the tornado are easily explained, adding evidence of the validity of the thunderstorm theory. The strongest argument in favour of the effectiveness of electromagnetic induction may be considered the observation of a rhomb-shaped thunderstorm cloud which generated several tornadoes. Such a cloud can be explained by the spacial distribution of its dipole elements.

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Résumé L'auteur se réfère à la proposition deB. Vonnegut de reconsidérer la théorie électrique des tornades. Il démontre que la théorie des orages, basée sur l'induction électro-magnétique, est également applicable au problème des tornades. Non seulement on explique aisément par ce moyen plusieurs propriétés des tornades, mais encore la probabilité de la valeur d'application de la théorie des orages en est sensiblement renforcée. Le meilleur argument en faveur de l'activité de l'induction électro-magnétique est certes l'observation d'un nuage d'orage en losange qui engendra plusieurs tornades. Cette formation peut s'expliquer de façon satisfaisante par la grille spaciale d'un nuage en dipole.

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Mit 6 Textabbildungen

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Dem Gedenken an Priv.-Doz. Dr.Fritz Rossmann gewidmet.     

Grundlagen einer synoptisch-statistischen Theorie der Druckänderungen

Zusammenfassung Es werden die Grundlagen einer synoptisch-statistischen Theorie der Druckänderungen entwickelt. Diese beruht im wesentlichen auf folgenden Annahmen: Zwischen zwei um ein bestimmtes Zeitintervall auseinanderliegenden Werten eines meteorologischen Elementes (im vorliegenden Fall der Höhe der 850 mb-Druckfläche) an einem gegebenen Punkt des Feldes besteht eine Korrelation. Die dazu gehörende Regressionsbeziehung kann auf Grund allgemein gültiger Prinzipien abgeleitet werden. Es erübrigt sich in einem solchen Fall, auf die komplizierten, ohne wesentliche Vereinfachungen kaum lösbaren, thermo-hydrodynamischen Gleichungen einzugehen. Die verwendeten allgemeinen Prinzipien sind: Erhaltungstendenz von Druckanomalien (bezogen auf langjährige Normalwerte), Ausgleichstendenz für bestehende räumliche Druckgegensätze, Kompensation oder Gegenläufigkeit bestimmter Abläufe, d. h. ein Mechanismus, der entgegengesetzte Effekte bezüglich eines meteorologischen Elementes in der vertikalen und horizontalen Verteilung verursacht. Es kann gezeigt werden, daß eine entsprechende Regressionsbeziehung aufzustellen ist, die den beiden ersten Prinzipien genügt. Untersuchungen über das dritte Prinzip sind noch nicht abgeschlossen. Die Erhaltungstendenz wurde bereits vonNamias erfolgreich für die Konstruktion von Trendkarten verwendet. Um eine entsprechende Beziehung abzuleiten, die dem Ausgleichsprinzip gerecht wird, wurde eine Korrelation zwischen einem räumlichen und einem zeitlichen Mittelwert mittels einer hinreichend großen Anzahl von Beobachtungen hergeleitet. Auf diese Weise wird es möglich, eine Prognosenformel aufzustellen für eine über einen Zeitraum von 24 Stunden gemittelte Vorhersagekarte. Die praktische Anwendung dieser Formel wird an Hand von 10 Wetterlagen überprüft. Die Korrelationskoeffizienten für die Treffsicherheit der Prognose liegen zwischen 0,86 und 0,98

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Summary The idea of a synoptic-statistical theor of pressure variations is outlined. This theory is based upon the assumption that a closs correlation exists between two values of a meteorological quantity (in our special case the height of the 850 mb-contours) separated by a given time interval at a given point and that the appropriate regression line can be obtained with the aid of general principles. Then it is unnecessary to consider the complicated thermo-hydrodynamical equations which can hardly be solved without essential simplifications. The general principles used are: Principle of persistence tendency of pressure anomalies (with regard to long range period normals), principle of equalization tendency of existing pressure differences, principle of compensation i. e. a mechanism which produces contrary effects with regard to the vertical and also horizontal distribution of the meteorological quantity under consideration. It is shown that a relation for regression lines can be found making use of the first and second principle. Investigations concerning the third principle are not yet finished. The persistence tendency has been used successfully byNamias for constructing trend charts. In order to obtain a relation which allows for the effect of equalization of pressure differences a correlation is derived between space and time means using a suffiently large number of observations. By this way it is possible to set up a prognostic formula for a 24 hours mean prebaratic. The practical application of the formula is proved for 10 weather situations. The resulting correlation coefficients for the skill of the forecast range between 0,86 and 0,98.

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Résumé L'auteur développe une théorie reposant sur les varations de pression considérées du point de vue synoptique et statistique. Il admet qu'entre deux valeurs consécutives de la hauteur de la surface isobare de 850 mb en un point fixe existe une corrélation dont on peut déduire une relation de régression. Il est inutile dans ce cas de se servir des équations thermo- et hydrodynamiques insolubles sans simplifications importantes. Les principes généraux retenus sont: tendance à la persistance des anomalies de pression (relatives à des moyennes pluriannuelles), tendance à la compensation des différences de pression spatiales, compensation ou opposition de certains processus, c'est à dire un mécanisme qui provoque des effets opposés d'un élément météorologique dans la verticale et dans l'horizontale. Il est possible d'établir une relation de régression satisfaisant les deux premiers principes; les recherches concernant le troisième principe ne sont pas encore achevées. La tendance à la persistance a été déjà utilisée avec succès parNamias pour dresser des cartes d'évolution. Pour obtenir une relation satisfaisant le principe de compensation, on a établi une corrélation entre une moyenne spatiale et une moyenne temporelle à l'aide d'un nombre suffisant d'observations. De la sorte il devient possible d'écrire une formule de prévision pour une carte de prévision relative à un intervalle de 24 heures. On vérifie la formule sur 10 cartes synoptiques. Les coefficients de corrélation pour la probabilité de réussite de la prévision varient entre 0,86 et 0,98.

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Mit 11 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     

Über die lokalen Windverhältnisse einer zentralalpinen Hochgebirgs-Hangstation

Zusammenfassung Es wird über die Ergebnisse von Windregistrierungen berichtet, die vom Mai bis November 1953 im obersten Ötztal in Tirol in 1940 m Seehöhe auf einem gegen Westnordwest schauenden Hang in einer Waldlichtung nahe der oberen Baumgrenze durchgeführt worden sind; dieses Gebiet zeigt auffallend geringe Windgeschwindigkeiten. Es zeigt sich ein gut entwickelter Tagesgang der Windgeschwindigkeit und der Windrichtungen, der hauptsächlich als Folge des periodischen Windsystems der Berg- und Tal-winde anzusehen ist. Die durchschnittliche Windgeschwindigkeit schwankt von Nacht zu Tag von 1 auf 3 m pro Sekunde. Der Anteil des Gradientwindes wird auf 30% geschätzt. Die Lage an einem Westhang ist durch größere Wind-geschwindigkeiten aus dem Westsektor und kleinere aus dem Ostsektor gekennzeichnet. Die Hangaufwinde zeigen größere Mächtigkeit als die Hangabwinde. Die Tagesgänge der Windgeschwindigkeiten und Windrichtungen werden auch im Zusammenhang mit den Tagesgängen von Sonnenscheindauer, Globalstrahlung, Lufttemperatur und relativer Feuchtigkeit diskutiert.Die tiefbeasteten Waldränder der lockeren Hochgebirgsbestände können ähnlich wie Rippen und Gräben ein Leitwerk für Hangwinde darstellen. Winde senkrecht zu diesen Rändern haben zusammen mit den unterschiedlichen Strahlungsverhältnissen für die dortigen mikroklimatischen Verhältnisse eine große Bedeutung. Das Zusammenwirken der periodischen Wind-systeme der Berg- und Talwinde, der Hangauf- und Hangabwinde mit Strahlung und Randwirkung der Bestände ist wegen des hohen Anteils dieser Windsysteme an den Gesamtverhältnissen in Alpenquertälern auch forstwirtschaftlich besonders bedeutungsvoll.

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Summary A report is given of results of wind registrations carried out from may till november 1953 in the uppermost Oetztal, Tyrol, at 1940 m altitude on a slope exposed to west-north-west in a forest clearance near the upper tree limit. In this region extraordinarily small wind velocities are found. Velocity and direction of wind show a pronounced daily variation, principally as a consequence of the periodic wind system of mountain and valley breezes. The average wind velocity varies between night and day from 1 to 3 m/sec. The gradient wind is estimated to take part with 30 per cent. The situation on a western slope is characterized by higher wind velocities from the western sector and by smaller ones from the opposite direction. The up-winds near the slope show a greater extension than the down-winds. The daily variations of wind velocity and direction are discussed also in connection with the daily variation of sunshine duration, radiation from son and sky, air temperature, and relative humidity.Forest borders with the low-reaching branches of the loose high mountain vegetation may serve, similar to ribs and ditches, as a guide system for slope winds. Winds perpendicular to these borders and the variations of radiation conditions exercise a strong influence on the microclimatic conditions of these regions. The combined effect of the periodic wind system of mountain and valley breezes, of the up-winds and down-winds near the slopes, of radiation and border effects of the vegetation is, on account of the high share these wind systems have in the general wind conditions in the cross-valleys of the Alps, of great importance also from the viewpoint of forest economy.

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Résumé Exposé des résultats d'enregistrements du vent effectués de mai à novembre 1953 dans l'Oetztal supérieur (Tyrol), à l'altitude de 1940 m. dans une clairière remarquablement calme, à la limite supérieure de la forêt et sur un versant orienté à l'Ouest-Nord-Ouest. Il existe cependant une variation diurne nette de la vitesse et de la direction du vent résultant essentiellement du régime des brises de vallée et de montagne. La vitesse moyenne varie de 1 à 3 m. p. s. de la nuit au jour. La part du vent du gradient est estimée à 30%. La topographie locale fait que les vitesses sont en moyenne plus grandes du secteur Ouest que du secteur Est. La brise remontante est plus développée que la brise descendant le versant. Les variations diurnes de la vitesse et de la direction du vent sont considérées en rapport avec celles de la durée d'insolation, du rayonnement global, de la température et de l'humidité relative.Les bords ramifiés très bas des forêts des peuplements peu denses de haute montagne créent des canaux pour les brises de versant. Celles qui soufflent perpendiculairement à ces bords ont, avec les différences d'irradiation, un effet important sur le microclimat. L'action conjuguée des brises périodiques de montagne, des vents ascendants et descendants des pentes du rayonnement et de l'effet de la disposition des peuplements forestiers joue un rôle important dans l'économie forestière des vallées transversales des Alpes, justement à cause de la participation très élevée des vents locaux à la totalité des mouvements de l'air.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Ergänzung zur Arbeit: „Zur Physik der Taubildung an der Erdoberfläche”

Zusammenfassung In einer früheren Arbeit wurde auf Grund der Voraussetzung eines höhenkonstanten Austauschkoeffizienten eine Tauformel abgeleitet und diskutiert, die für größere Turbulenz Abweichungen von der Wirklichkeit zeigt. Durch zusätzliche Überlegungen werden nun die nachteiligen Folgen des Rechnens mitA = const. behoben.     

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.     

Ein Gerät zur langfristigen Registrierung einer Luftströmungs-Komponente

Zusammenfassung Es wird ein Gerät zur langfristigen Registrierung von Luftströmungs-Komponenten beschrieben, das aus einem Fühler, einem Schaltgerät und einem Registriergalvanometer besteht.Als Fühler dient ein rotierendes Flügelrad, bei dem durch besondere Wahl der Größe, Neigung und Zahl der Flügelflächen erreicht ist, daß seine Drehzahl dem Produkt aus der Strömungsgeschwindigkeit und dem Cosinus des Winkels zwischen der Drehachse des Rades und der Anströmrichtung (v·cos) angenähert proportional ist. Die Fernübertragung der Drehrichtung und geschwindigkeit des Flügelrades erfolgt reibungsfrei mittels eines lichtelektrischen Abgriffes und nachgeschalteter Elektronik. Als Anzeigegerät kann ein handelsübliches registrierendes Drehspulgalvanometer mit Nullpunkt in der Mitte der Anzeigeskala verwendet werden.Die Prüfung des Flügelrades in einer Luftstrahlanlage ergab, daß bei stationärer Anströmung des Rades die Proportionalität zwischen der Drehzahl des Flügelrades und dem Produktv·cos als sehr gut zu bezeichnen und bei instationärer Anströmung mit einer Anzeigeträgheit von 3 bis 4 sec zu rechnen ist.Das Gerät wurde als Vertikalwindmesser in der bodennahen Luftschicht entwickelt, läßt sich aber auch für zahlreiche andere Messungen der Strömungskomponenten in Natur und Technik verwenden.

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Summary The author describes an apparatus for long-range records of air current components consisting of a receiver, a regulating device and a recording galvanometer.A rotating vane-wheel serves as receiver. By special selection of size, inclination and number of the vane planes is achieved that its number of rotations is approximately proportional to the product of the current speed and the cosine of the angle between the rotation axis of the wheel and the direction of the current (v·cos). The telemechanics of the turning direction and speed of the vane-wheel takes place free of friction by means of a photo-electric system combined with electronics. A recording null galvanometer, commercial type, may be used as indicating apparatus.An examination of the vane-wheel in a wind tunnel has shown that in stationary conditions of air flux the proportionality between the rotation number of the vane-wheel and the productv·cos is very good and that for unstationary current the inertia of indication amounts to 3 or 4 sec.The apparatus has been developed as a vertical anemometer for the air-layer near the ground, but it can also be used for other measurements of currents in nature and technics.

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Résumé L'auteur décrit un appareil pour l'enregistrement à long terme des composantes du vent. Cet appareil se compose d'une partie sensible, d'un instrument de commande et d'un galvanomètre enregistreur.La pièce sensible est un moulinet dont la vitesse de rotation est proportionelle au produit de la vitesse du courant et du cosinus de l'angle formé par son axe de rotation et la direction du vent (v·cos). Cette proportionalité est réalisée grâce au choix de la grandeur, de l'inclinaison et du nombre des palettes. La transmission à distance du sens et de la vitesse de rotation du moulinet s'obtient sans frottement au moyen d'une cellule photo-électrique et d'un système électronique. L'enregistreur peut alors être un simple galvonomètre commercial à induit tournant ayant son point d'équilibre au centre de l'échelle de mesure.Le contrôle de l'appareil dans un canal aérodynamique a démontré que la proportionnalité entre le nombre de tours du moulinet et le produitv·cos est très bonne dans un courant stationnaire. Si le courant n'est pas stationnaire, il faut s'attendre à un retard de 3 à 4 secondes, retard dû à l'inertie.Cet appareil a été conçu pour mesurer les courants verticaux dans les couches les plus basses de l'atmosphère. Il trouvera cependant d'autres champs d'application soit dans la nature soit dans la technique et cela partout où il s'agit d'étudier les composantes d'un courant.

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Mit 3 Textabbildungen     

Beispiel einer einfachen Darstellung der Bebentätigkeit in einem engbegrenzten Gebiet

Zusammenfassung Um die Seismizität in einem Landstrich, der selbst seismisch inaktiv, jedoch ringsum von Erdbebenzentren umgeben ist, anschaulich darstellen zu können, wurde ein Verfahren ausprobiert, das seit langem in der Klimatologie bei der Auswertung und Darstellung des Windes üblich ist. Auf solche Art wurde ein Bild der Erdbebenwirksamkeit in dem steirischen Landbezirk Voitsberg (Österreich) entworfen.

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Summary A method used for a long time in climatology for the evaluation and representation of wind observations has been applied to the representation of seismicity in a region inactive in itself, but surrounded by earthquake centres. Earthquake effectivity in the rural district Voitsberg in Styria (Austria) is represented in this way.

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Résumé Essai de méthode de représentation de la séismicité d'une région non sismique mais entourée de foyers d'ébranlement. Utilisée en climatologie pour la représentation du vent, cette méthode est appliquée à l'activité sismique du district de Voitsberg en Styrie (Autriche).

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Mit 2 Textabbildungen.

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Herrn Prof. Dr.H. Ficker zum 75. Geburtstag gewidmet.     

Das Gefrieren unterkühlten Wassers in Beziehung zu interdiurnen Luftdruckänderungen und zur Solaraktivität

Zusammenfassung Die 1951 und 1952 festgestellten Beziehungen zwischen der Gefrierhäufigkeit von jeweils 5 ml auf –6°C unterkühlten Wassers in Bechergläsern und meteorologischen und geophysikalischen Vorgängen haben zur Annahme einer Strahlung als wirksames Agens geführt. Diese Hypothese erhält eine weitere Stütze durch die Ergebnisse von Versuchen mit zugeschmolzenen Ampullen. Auch in solchen Ampullen gefriert das Wasser bei –6°C leichter vor steigendem als vor fallendem Luftdruck und wahrscheinlich auch leichter vor einem Maximum als vor einem Minimum der erdmagnetischen Aktivität.

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Summary The relations between the freezing frequency of 5 ml water supercooled in beakers to –6°C and meteorological and geophysical phenomena as stated in 1951 and 1952 have led to the assumption that a radiation may be the effective agent. This hypothesis is supported by the results of new experiments with closed ampoules. Also in such ampoules water at –6°C is freezing easier with rising than with falling atmospheric pressure, and probably also easier before a maximum than a minimum of the geomagnetic activity.

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Résumé Les rapports qui ont été découverts exister entre la fréquence du gel de 5 ml d'eau en surfusion à –6°C dans des béchers et des processus météorologiques et géophysiques, ont fait admettre qu'une certaine radiation devait être à l'origine de ce phénomène. Cette hypothèse est encore renforcée par les résultats d'expériences récentes faites avec des ampoules fermées hermétiquement. Dans celles-ci l'eau gèle plus facilement vers –6°C quand la pression barométrique monte que lorsqu'elle baisse et probablement aussi plus facilement avant un maximum qu'un minimum de l'activité géomagnétique.

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Mit 2 Textabbildungen