Le lever du Soleil dans l'Ionosphère et ses répercussions sur la propagation des ondes longues

Résumé Dans le premier Chapitre, l'auteur détermine expérimentalement l'altitude à laquelle se manifeste l'interruption aubale de la propagation des ondes longues (27 kc/sec) émanant des sources orageuses troposphériques, en analysant les enregistrements du radiogoniographe à secteur étroit de l'Institut Suisse de Météorologie. Les différences de temps entre les interruptions des enregistrements des foyers et le lever astronomique du soleil à Zurich, pris comme temps de référence, sont groupées par direction azimutale entre 160° et 300° et portées en fonction de l'azimut du soleil à son lever à Zurich. A l'aide des Tables Crépusculaires deLugeon, l'auteur localise dans l'espace des pointsM tels que les différences respectives des temps entre les levers astronomiques du soleil à chacun des dits points et à Zurich donnent des courbes (par direction azimutale et en fonction de l'azimut du soleil à son lever à Zurich) semblables aux fonctions empiriques (mesures). Il en résulte que l'interruption de la propagation coïncide sensiblement avec le moment du lever du soleil à l'altitude de 75 km sur la trajectoire de l'onde, compte tenu du retard de l'ordre de 10 min dû à la zone d'influence de la couche d'ozone. L'altitude de cette zone d'influence est évaluée à 28 km. Les positions moyennes des foyers orageux ont été déduites de la distribution des nombres de jours d'orages dans les deux hémisphères. Pour terminer, l'auteur vérifie si ce modèle est conforme à la réalité, en faisant intervenir les distances angulaires des foyers.Le deuxième Chapitre traite du problème du «satellite» ou du «petit nez» qui apparaît souvent sur les enregistrements des compteurs d'impulsions (atmoradiographe) après le lever du soleil. La théorie proposée est fondée sur une conception géométrique simple de la propagation, compte tenu des résultats du premier Chapitre. Elle est ensuite appliquée à dix cas particuliers, dont les enregistrements ont été obtenus comme suit: Quelques heures avant le lever du soleil, les cadres récepteurs du radiogoniographe à secteur étroit sont bloqués dans une direction «privilégiée» et les impulsions reçues sont commutées sur l'atmoradiographe. Les enregistrements obtenus permettent d'illustrer de façon satisfaisante le processus de la propagation transitoire, les positions des foyers étant connues d'autre part. Parfois, deux ou trois «satellites» ou «nez» sont discernables; tous ont pu être justifiés. L auteur conclut que le «satellite» se forme au moment où la dernière réflexion se produit sur la coucheD, toutes les autres ayant encore lieu sur la base de la régionE dans la partie obscure. Le satellite se termine quand les rayons ionisants du soleil coupent la trajectoire de l'onde aux environs de 75 km, dans le voisinage de l'avant-dernier point de réflexion.Dans le troisième Chapitre, l'auteur améliore le modèle initial développé dans les deux premiers, en l'adaptant aux connaissances actuelles de l'ionosphère. La densité électronique devant être envisagée comme une fonction continue de l'altitude, l'auteur montre que si les réflexions diurne et nocturne obéissent aux lois de la réflexion métallique, on doit assister à un phénomène de réfraction sur la surface du lieu des levers des rayons ionisants du soleil dans la région séparant les couchesD etE, le modèle initial conservant malgré cette nouvelle conception toute sa raison d'être.

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Summary In the first Chapter, the author determines experimentally the altitude at which occurs the early morning fading of the propagation of the long waves (27 kc/sec) originating in the tropospheric thunderstorms, on the basis of the records of the narrow sector radiogoniograph of the Swiss Meteorological Office. The time differences between the interruptions of the recordings of the thunderstorm sources and the astronomical sunrise at Zurich — adopted as reference time — are grouped according to the azimut between 160° and 300° and represented as function of the azimut of the rising sun at Zurich. By means ofLugeon's «Tables Crépusculaires», the author searches in space for pointsM being such that the respective time differences between the astronomical sunrise at each of them and at Zurich give curves which are comparable to the empirical functions defined above. It follows that the interruption of the propagation coincides sensibly with the time of sunrise at the altitude of 75 km on the wave trajectory, bearing in mind the delay of about 10 minutes due to the active part of the ozone layer; the height of this active part has been found at about 28 km. The average positions of the thunderstorm sources have been deduced from the distribution of the numbers of thunderstorm days all over the world. Finally, the author verifies that this model corresponds to the reality, taking account of the angular distances of the sources.The second Chapter deals with the sun-rise-effect — particularly the «nose» —often to be seen on the records of the impulse counter (atmoradiograph). The theory exposed is based upon a simple geometrical model of the propagation and on the results of First Chapter. This theory is then applied to 10 special cases, the recordings of which have been obtained as follows: Some hours before sunrise, the reception frames of the narrow sector radiogoniograph are stopped in a «privileged» direction and the received impulses are fed into the atmoradiograph. The obtained recordings are in satisfactory accord with the process of the «transitory» propagation, provided that the sources are known. Sometimes, two or three «satellites» or «noses» are to be seen; they have all been explaned. The author is lead to the conclusion that the «nose» is beginning in the very moment, when the last reflection occurs on theD-layer, all the others taking place on the lower part of theE-region in the dark zone. The «nose» ends when the first ionising sunrays intersect the wave trajectory at about 75 km in the neighbourhood of the last but one reflection point.In the third Chapter, the author improves the first model developped in the Chapters I and II, adapting it to the present knowledge of the ionosphere. The electronic density having to be considered as a continuous function of the height, the author shows that there must be a phenomenon of refraction on the surface formed by the first ionising rays of the rising sun in the region between theD- andE-layers, if the reflections obey to the law of metallic reflection. The first model keeps its whole value in spite of the new conception.

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Zusammenfassung Im ersten Kapitel bestimmt der Autor die Höhe, in welcher der Unterbruch in der Ausbreitung langer Wellen (27 kHz) beim Sonnenaufgang stattfindet. Dabei handelt es sich um Wellen, die von troposphärischen Gewitterherden ausgehen; die Untersuchung stützt sich auf die Registrierungen des Radiogoniographen mit schmalem Sektor der Schweizerischen Meteorologischen Zentralanstalt. Die Zeitdifferenz zwischen den Unterbrüchen der Herdregistrierungen und dem astronomischen Sonnenaufgang in Zürich, letzterer als Ausgangspunkt der Zeitmessung genommen, werden nach Azimuth-Werten zwischen 160 und 300 Grad gruppiert und als Funktion des Azimuths der Sonne beim Sonnenaufgang in Zürich, aufgetragen. Mit Hilfe derLugeon'schen Dämmerungstafeln sucht der Autor PunkteM im Raum auf, derart, dass die Zeitdifferenz der Sonnenaufgänge in jedem von ihnen und in Zürich Kurven ergeben, die mit den Messwerten vergleichbar sind (Zeitdifferenz als Funktion des Sonnenazimuths bei Sonnenaufgang in Zürich, gruppiert nach der Empfangsrichtung). Es ergibt sich daraus, dass der Ausbreitungsunterbruch fühlbar mit dem Moment des Sonnenaufgangs in 75 km Höhe auf dem Wellenstrahl zusammenfällt. Hierbei ist die Verzögerung in der Grössenordnung von 10 Minuten berücksichtigt, die durch die Einflusszone der Ozonschicht (deren Höhe zu 28 km ermittelt wurde) bedingt ist. Die mittleren Gewitterherdlagen wurden aus der Verteilung der Anzahl Gewittertage auf beiden Hemisphären ermittelt. Zum Schluss prüft der Autor nach, ob dieses Modell der Wirklichkeit entspricht, indem er die Winkeldistanzen der Herde einführt.Das zweite Kapitel befasst sich mit dem Problem der in den Registrierungen des Impulszählers (Atmoradiograph) häufig nach Sonnenaufgang auftretenden als «Satellit» bezeichneten kleinen Nase. Die vorgeschlagene Theorie gründet sich auf eine einfache geometrische Auffassung der Ausbreitung und stützt sich auf die Ergebnisse des ersten Kapitels. Sie wird sodann auf 10 besondere Fälle angewendet, deren Registrierungen folgendermassen erhalten wurden: Einige Stunden nach Sonnenaufgang werden die Rahmenempfangsantennen des Radiogoniographen in einer «bevorzugten» Richtung festgelegt und die eingehenden Impulse werden auf den Atmoradiographen geleitet. Die erhaltenen Registrierungen bestätigen in befriedigender Weise, den Ausbreitungsvorgang voraussgesetzt, dass die Lage der Herde bekannt ist. Sehr oft sind zwei oder drei kleine «Satelliten» oder «Nasen» zu unterscheiden, alle konnten als zutreffend nachgewiesen werden. Der Autor schliesst daraus, dass der Satellit sich in dem Augenblick bildet, indem die letzte Reflexion an derD-Schicht auftritt, während alle andern noch im beschatteten Teil der Basis derE-Schicht liegen. Der «Satellit» hört auf, wenn die ionisierenden Sonnenstrahlen in der Umgebung des vorletzten Reflexionspunktes den Wellenstrahl (bei ungefähr 75 km Höhe) schneiden.Im dritten Kapitel wird das bisher entwickelte Modell mit Rücksicht auf die Struktur der Ionosphäre, soweit sie bis heute bekannt ist, verfeinert. Da sich die Elektronendichte in Funktion der Höhe stetig ändert, folgert der Autor, dass eine Brechung zwischen derD- undE-Schicht an der Schattengrenze der ionisierenden Sonnenstrahlen auftritt, vorausgesetzt, dass sowohl nachts wie tagesüber die Gesetze der metallischen Reflexion anwendbar sind. Dabei behält das ursprüngliche Modell trotz dieser neuen Interpretation seine Gültigkeit im wesentlichen bei.

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A note on momentum transfer in the bottom mixed layer of the West European Basin

Summary About 20 benthic storms, originated by deep reaching eddies, have been observed between September '83 and May '86 in the deep West European Basin. First results show, that these eddies influence the dispersion of tracers in the near-bottom layers significantly, e.g. due to deformation by shear. This paper is an attempt to estimate the eddy viscosity tensor in the bottom mixed layer. It will be examined as in to how far benthic storms and vortices result in changes of momentum transfer within this layer. The results indicate that the influence of these phenomena is mainly restricted on meso-scale processes.

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Über den Impulsaustausch in der durchmischten Bodenschicht des Westeuropäischen Beckens

Zusammenfassung Zwischen September 83 und Mai 86 wurden in der Tiefsee des Westeuropäischen Beckens 20 benthische Stürme beobachtet, die durch tiefreichende Wirbel verursacht wurden. Erste Ergebnisse zeigen, daß diese Wirbel die Ausbreitung von Stoffen in den bodennahen Schichten erheblich beeinflussen können, z. B. durch Deformation von Wasserkörpern infolge von Scherung. In dieser Arbeit wird versucht, den Impulsaustauschtensor in der durchmischten Bodenschicht abzuschätzen. Ferner wird untersucht, inwieweit benthische Stürme oder Wirbel den Impulsaustausch in dieser Schicht beeinflussen. Die Ergebnisse zeigen, daß sich ihr Einfluß im wesentlichen auf mesoskalige Prozesse beschränkt.

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Contribution à l'étude des transports d'énergie dans la couche profonde du bassin ouest-européen de l'Atlantique Nord

Résumé Une vingtaine de tempêtes benthiques provoquées par des tourbillons à fort développement vertical ont été observées de septembre 1983 à mai 1986 dans les profondeurs du bassin ouest-européen de l'Atlantique Nord. Les premiers résultats montrent que ces tourbillons exercent une influence significative sur la dispersion des traceurs disposés dans les couches proches du fond, par suite des déformations dues au cisaillment. Une tentative d'estimation du tenseur de viscosité du tourbillon dans la couche de mélange profonde est proposée dans la présente contribution, qui étudie dans quelle mesure les tempêtes benthiques et les systèmes tourbillonnaires engendrent des modifications du transfert d'énergie cinétique au sein de cette couche. Les résultats semblent indiquer que l'influence de ces phénomènes n'est surtout sensible que pour les processus méso-échelle.

     

Long edge waves over a continental shelf

Summary The existence of long edge waves over a continental shelf is examined for a representative collection of shelf profiles. The frequencies of both trapped and leaky modes are found, when they exist, in terms of the shelf parameters. Certain theoretical trapped waves over a semi-infinite shelf are shown not to exist in the real ocean.A typical shelf profile on the east coast of Australia is modelled in four different ways from the above collection. The amplification of the leaky mode at the shoreline is found in terms of frequency for each model. Comparison of the results illustrates the severe errors introduced by crude approximations to the profile both at the shoreline and at the shelf cut-off region.

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Lange Randwellen über einem Festlandsockel

Zusammenfassung Die Existenz von langen Randwellen über einem Festlandsockel wird untersucht für eine repräsentative Sammlung von Schelfprofilen. Die Frequenzen sowohl der trapped (geführten) als auch der leaky (energieoder impulsabgebenden) Eigenfunktionsformen werden — wenn sie existieren — ermittelt, ausgedrückt in Schelf-Parametern. Es wird gezeigt, daß gewisse, trapped waves (geführte Wellen) über einem semi-unendlichen Schelf im wirklichen Ozean nicht existieren.Mit Hilfe der obigen Sammlung hat man ein typisches Schelfprofil von der Ostküste Australiens in vier verschiedenen Arten modelliert. Die Verstärkung des leaky mode an der Küstenlinie wird für jedes Modell gefunden in Termen der Frequenz. Der Vergleich der Ergebnisse verdeutlicht die schweren Fehler, die durch grobe Näherungen an das Profil entstehen, sowohl an der Küstenlinie als auch in dem Gebiet des Übergangs vom Schelf in die Tiefsee.

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Ondes transversales à longues crêtes au-dessus d'un plateua continental

Résumé On examine l'existence d'ondes transversales à longues crêtes au-dessus d'un plateau continental, afin de constituer une collection représentative des profils du plateau. On a trouvé les fréquences du «trapped mode» (mode captif) et du «leaky mode» (mode de transfert d'énergie et du moment) — quand ils existent — et cela en fonction des paramètres du plateau. On montre qu'il n'y a pas, dans l'océan réel, certaines ondes captées théoriques qui existeraient au-dessus d'un plateau semi-infini.Grâce à la collection dont il est parlé ci-dessus, on a modelé de quatre façons différentes un profil typique de la côte Est de l'Australie. Pour chaque modèle on a trouvé l'amplification du «leaky mode» sur la ligne de côte en fonction de la fréquence. La comparaison des résultats montre les erreurs importantes introduites par des approximations sommaires du profil, à la fois près de la ligne de côte et dans la région de transition du plateau continental en mer abyssale.

     

The turbidity of the southern North Sea

Summary A brief survey is given of environmental factors influencing turbidity: tides, vertical stratification, seasonal factors, state of sea. Observations of Secchi disc visibility, averaged per half-degree, square, are compared with surface readings of beam attenuation of the seawater. Considering also results of measurements of daylight penetration in the North Sea, a thumb rule is found for the depth of the level of 1% daylight intensity, viz. three times the Secchi dept. For the southern North Sea it is possible to indicate lines of equal mean depth of that level during the periods December/May and June/November.

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Die Trübung der südlichen Nordsee

Zusammenfassung Es wird ein kurzer Überblick der die Trübung beeinflussenden Umweltsbedingungen gegeben: Tiden, vertikale Schichtung, jahreszeitliche Faktoren, Zustand der Meeresoberfläche. Beobachtungen der Durchsichtigkeit mit Hilfe von Secchi-Scheiben, gemittelt über Halbgradfelder werden verglichen mit Oberflächenmessungen der Lichtabschwächung des Seewassers. Unter Berücksichtigung auch von Meßergebnissen von Tageslichtdurchdringung in der Nordsee ist eine Faustregel für die Tiefe auf der Basis von 1% Tageslichtintensität gefunden worden, nämlich das Dreifache der Secchi-Tiefe. Für die südliche Nordsee ist es möglich, Linien gleicher mittlerer Tiefen auf dieser Basis während der Perioden Dezember/Mai und Juni/November zu bestimmen.

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La turbidité dans la partie Sud de la mer du Nord

Résumé On passe en revue brièvement les facteurs ambiants qui influencent la turbidité: marées, stratification verticale, facteurs saisonniers, état de la mer. Des observations de transparence par disque de Secchi, calculées en moyenne par carré d'un demi-degré, sont comparées avec l'affaiblissement du rayonnement lumineux dans l'eau de mer constaté à la surface. En tenant compte aussi des mesures de la pénétration de la lumière du jour dans la mer du Nord, on établit une loi approximative donnant la profondeur au niveau de laquelle l'intensité de cette lumière est de 1% et qui est trois fois la profondeur de Secchi. Pour la partie Sud de la mer du Nord, il est possible de déterminer des lignes d'égale profondeur moyenne de ce niveau pour les périodes de Décembre à Mai et de Juin à Novembre.

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Nach einem Vortrag gehalten auf der ICES-Tagung 1969 in Dublin.     

Per un sistema di riferimento «internazionale» delle misure di gravita' nota preliminare

Riassunto Il presente lavoro si prefigge lo scopo di esporre il problema del sistema di riferimento per le misure di gravità relativa e di mostrare che il valore base «convenzionale» di Potsdam (981.274), considerato fino a pochi anni addietro come uno dei risultati di maggiore precisione, si presenta invece affetto molto probabilmente da un notevole errore. Ciò viene dimostrato principalmente dalla nuova misura assoluta al Nat. Bureau of Standards di Washington, e sembra essere confermato anche dalla misura assoluta di Leaingrado, di cui non ci sono ancora noti i risultati definitive. — Si propone perciò l'adozione di un nuovo sistema di riferimento «internazionale», basato cioè non più sul risultato di una sola misura assoluta della gravità, ma sulle più importanti finora eseguite. Le differenze relative fra di esse risultano da una nuova compensazione della rete internazionale delle stazioni di riferimento eseguita dall'A. — Saremo molto grati a tutti quei Geodeti che vorranno cortesemente iniziare la discussione su questo problema.

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Summary It is shown that the «conventional» base-value of gravity at Potsdam (981, 274), considered until few years ago as one of the more precisious results, is instead affected very probably by a big error. This is demonstred first by the new absolute measure at Washington, and seems to be confirmed by the absolute measure at Leningrad too, for which definitive results are not yet known. — A new «international» reference system is therefore proposed, based no more on only one absolute measure of gravity, but on the most important ones until now executed. The relative differences between them result from a new compensation of the international net of the reference-stations excuted from the Author. — We shall be very thankfull to all those Geodesists who will kindly begun the discussion on this problem for its definitive solution.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, dass der grundlegende konventionelle Referenzwert für relative Schweremessungen (Potsdam –981,274), der bis vor einigen Jahren als einer der genauesten Resultate bezeichnet wurde, von einem bemerkenden Fehler wahrscheinlich behaftet wird. Das wird vor allem durch die neue absolute Schweremessung von Washington gezeigt und scheint auch durch die absolute Schweremessung von Leningrad bestätigt zu werden, von der uns noch die endgültigen Resultaten fehlen. — Es wird daher die Verwendung eines neuen «internationalen» Referenz-Systems vorgeschlagen, das sich nicht mehr allein auf einer einzigen absoluten Schweremessung stützt, sondern auf den Wichtigsten die bisher ausgeführt wurden Die relativen Unterschiede entstammen aus einer neuen Ausgleichung des internationalen Netzes alle Hauptstationen, die von dem Verfasser ausgeführt wurde. — Wir werden alle Geodäten bedanken, welche die Diskussion dieser Frage freundlich beginnen möchten zur Erlangung seiner endgültigen Lösung.

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Resumé Ce travail a le but d'exposer le plus clairement possible le problème du système de référence pour les mesures de gravité rélative et de montrer que la valeur fondamentale «conventionnelle» de Potsdam (981,274), considerée il y a quelques années comme un des résultats de la plus grande précision, se présent au contraire frappée très probablement d'une faute considérable. Tout cela est démontré surtout par la nouvelle mesure absolue faite à Washington et il semble être confirmé même par la mesure absolue de Leningrad, dont nous ne connaissons pas encore les résultats définitifs. — C'est pour cela que nous proposons l'adoption d'un nouveau système de référence international, qui soit fondé non plus sur le résultat d'une seule mesure absolue de la gravité, mais sur les plus importantes effectuées jusqu'ici. Les différences rélatives entr'elles resultent d'une nouvelle compensation du reseau international des stations de référence executée par l'Auteur. — Nous serons bien grès à tous ces Géodésiens qui voudront bien commencer la discussion sur ce problème, pur sa résolution définitive.

     

Die Bilanz des Längstransportes in der Brandungszone

Zusammenfassung Für den in der Brandungszone unter dem Einfluß der Brandungsenergie und der Brandungsströmungen küstenparallel verlaufenden Materialstrom wird unter Verwendung integraler Größen die Bilanzgleichung aufgestellt. Es zeigt sich, daß der Materialstrom und damit die An- und Ablandung längs der Küste eindeutig durch die Verteilung der Brandungsenergie und die Größe der Brandungsströmung bestimmt wird. Anhand von fünf Beispielen werden die Anwendung der Methode erläutert und typische Vorgänge an der Küste erklärt.

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The balance of littoral transport in the surf zone

Summary By means of integrals the balance equation is set up for the drift of material which under the influence of the surf energy and the longshore current in the surf zone is flowing parallel to the coast. This equation plainly represents the material drift and, hence, accretion and erosion along the coast as a function of the distribution of the surf energy and the strength of the longshore current. Finally, five examples are presented showing how to apply the method and explaining typical shore processes.

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Le bilan du transport des matériaux le long de la côte dans la zone du déferlement

Résumé Au moyen d'intégrales on a établi l'équation de bilan pour le courant des matériaux qui, sous l'influence de l'énergie et des courants de déferlement, est dirigé en sens parallèle à la côte dans la zone du déferlement. Cette équation représente nettement les courants des matériaux dirigés vers le large et vers la plage en fonction de la répartition de l'énergie et de la puissance du courant de déferlement. Enfin, cinq exemples sont présentés pour exposer l'application de la méthode et pour expliquer des procès typiques rencontrés sur les côtes.

     

The dissipation of energy in wind-generated waves: a hypothesis

Summary The rate of the energy dissipation in wind-generated waves is evaluated as the difference between the rate of the energy received from the wind, and the rate of development of the wave energy. An equation is derived from the rate of the energy dissipation in terms of wave characteritics, broadness of the directional distribution of spectral compoennts, and a coeffciient of turbulent viscosity. A hypothesis is made that the latter is composed of two parts, the one directly produced by the wind drag, and the other by the wave formation. The first is evaluated on basis of Ekman's theory of ocean currents, and of Richardson-Kolmogorov 4/3 power scaling law. The the functional form of the second part is obtained by dimesnional reasoning, and a universal empirical coefficient is computed, which has a constant value for all wind velocities, and alls stages of the wave development.

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Die Energie-Dissipation in, winderzeugten Wellen: Eine Hypothese

Zusammenfassung Die Energie-Dissipationsrate in winderzeugten Wellen wird als Differenz zwischen der Energiezufuhr durch den Wind und der Zunahme der Wellenergei berechnet.Eine Gleichung für die Energie-Dissipation wird abgeleitet in Abhängigkeit von den charackteristischen Wellengrößen, der Breiten der Richtungsverteilung der Spektralkomponente und einem Koeffizienten der turbulenten Reibung. Es wird eine Hypothese aufgestellt, daß sich der letztere aus zwei Teilen zusammensetzt, deren einer direkt durch die Windreibung und der andere durch die Wellenbildung bestimmt sind. Der erste wird auf der Grundlagen der Ekman-Theorie der Meeresströmungen und des 4/3 Potenzgesetzes von Richardson-Kolmogorov berechnet. Die funktionalen Form des, zweiten Teils folgt aus Dimensionsbetrachtungen. Dabei ergibt sich ein universeller empirischer Koeffizient, der für alle Windgeschwindigkeiten und alle Stadien der Wellenentwicklung eine konstanten Wert hat.

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Une hypothèse relative à la dissipation de l'énergie dans les vagues dues au vent

Résumé La valeur de la perte d'énergie dans les vagues dues au ent est considérée comme étant la différence entre l'énertie reçue du vent et celle que développe la vague. On obtient uen équation pour cette dissipation de l'énergie en fonction des caractéristiques de vague, larguur de la distribution directionnelle des composantes spectrales, et un coeffiocient de viscosité turbulente. On a émis 'hypothése que ce dernier est composé de deux parties, l'une produite directement par l'entraînement du vent, l'autre par la formation de la vague. La valeur de la première est calculée d'après la théorie d'Ekman sur les courants océaniques et la loi de Richardson-Kolmogorov des 4/3 de puissance de graduation. La forme fonctionnelle de la seconde partie est déduite à partir des dimensions et on calcule un coefficient empirique universel d'une valeur constante pour toutes les vitesses du vent et tous les stades de développement de la vague.

     

A Note on the comparison of proposed wave spectrum formulae

Summary Three wave spectrum formulae due to various authors are mentioned. The additional evidence brought forward to support the Neumann wave spectrum is examined. Additional information is given about the data and the method by which the Darbyshire wave spectrum was derived. Additional examples of wave observations in the North Atlantic are given and the Darbyshire formula and the methods of W. J. Pierson, Jr., G. Neumann, and R. W. James are used to hindcast them. In all the examples, the Darbyshire formula is the more accurate.

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Eine Bemerkung über den Vergleich von Formeln verschiedener Autoren zur Berechnung von Wellenspektren

Zusammenfassung Drei Formeln zur Berechnung von Wellenspektren von verschiedenen Verfassern werden besprochen. Ein zusätzlicher Beweis, erbracht, um das Neuman-Spektrum zu stützen, wird geprüft. Weitere Einzelheiten über die Unterlagen und die Methode, auf die das Wellenspektrum von Darbyshire sich stützt bzw. mit deren Hilfe es abgeleitet wird, werden gegeben. Verschiedene Beispiele von Wellenbeobachtungen im Nord-Atlantischen Ozean werden angeführt, und die Darbyshire-Formel sowie die Methoden von W. J. Pierson, Jr., G. Neumann und R. W. James werden benutzt, um den Seegang aus den Wetterkarten zu bestimmen (hindcast). Bei allen drei Beispielen erweist sich die Darbyshire-Formel als die genaueste.

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Note sur la comparaison des formules proposées de divers auteurs pour le calcul des spectres des vagues

Résumé On expose trois formules proposées de divers auteurs pour calculer les spectres des vagues. La preuve additionnelle fournie pour appuyer la méthode du spectre des vagues d'après G. Neumann est vérifiée. D'autres détails concernant les données et la méthode dont J. Darbyshire s'est servi pour en dériver sa formule du spectre des vagues, sont fournis. L'auteur présente encore d'autres exemples des vagues observées en Océan Atlantique Nord et se sert de la formule de J. Darbyshire et des méthodes de W. J. Pierson, Jr., G. Neumann et R. W. James pour déterminer la mer agitée à partir des cartes météorologiques (hindcasting). La formule de J. Darbyshire se trouve être la plus précise des trois exemples discutés ici.

     

Der Einfluß der Küstengestalt und des vorgelagerten Meeresbodens auf den windbedingten Anstau des Wassers,betrachtet am Beispiel der Westküste Schleswig-Holsteins

Zusammenfassung Die Einwirkung des Windes auf den Wasserstand bei Hochwasser entlang der deutschen Nordseeküste ist im allgemeinen verschieden. Die Gründe hierfür sind der ungleichmäßige Küstenverlauf und das von zahlreichen Prielen durchzogene flache Küstenvorland. Ausführliche Methoden zur Vorausberechnung des Windstaus unter Beachtung dieser morphologischen Bedingungen liegen noch nicht vor. Es wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, den Windstau entlang der Küste im Anschluß an den Windstau eines geeigneten Bezugsortes zu bestimmen. Am Beispiel von acht Häfen der schleswig-holsteinischen Westküste wird gezeigt, daß dies mit gutem Erfolg möglich ist. Es wird eine Tabelle vorgelegt, die nach diesem Vorschlag beim Deutschen Hydrographischen Institut berechnet wurde und seit einiger Zeit für die Wasserstandsvorhersagen im Windstau- und Sturmflutwarndienst dieses Institutes verwendet wird. Die Tabelle enthält den Windstauunterschied der acht Orte gegen Cuxhaven in Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke. Der Einfluß des Windes auf den Wasserstand wird für die Häfen einzeln besprochen. Die Untersuchung des Verhaltens der Häfen untereinander führt zur Aufstellung von sogenannten Normalgefällen. Abschließend werden Betrachtungen über die Genauigkeit des Verfahrens, die sich als befriedigend ergibt, angestellt.

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The influence exercised by the coast's shape and the topography of the tidal flats on the piling up of water due to stress of wind, exemplified by the conditions on the coast of Schleswig-Holstein

Summary The influences exercised by the wind on the water level at high water along the German North Sea coast show, in general, great differences which are due to the irregular coast line and the tidal flats with their numerous transversal tideways. Detailed methods of forecasting the piling up of water which take into consideration this sort of morphological conditions are so far not developed. Therefore, a method is proposed which permits to determine the piling up of water along the coast by relating it to the piling up at a suitable port of reference. Eight ports on the coast of Schleswig-Holstein are chosen as examples; they show that good results will be obtained from this method. A table is submitted which has been calculated by the German Hydrographic Institute in accordance with this proposal and which is used for the prediction of water level by the Storm Surge Warning Service of this institute. The table includes the difference in height of the piling up phenomenon at the eight places as compared with the data obtained at the port of Cuxhaven as a function of direction and strength of wind. The wind's influence on the water level at the different ports is discussed in detail. The behaviour of the eight ports is studied and a list of normal gradients is drawn up. In conclusion, the accuracy of the method is considered and is found to be satisfactory.

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L'influence de la configuration de la côte et des bas-fonds sur la montée du niveau due à la pression du vent, phénomène étudié à l'exemple de la côte du Schleswig-Holstein

Résumé La montée du niveau de la mer à l'époque de la pleine mer qui est causée par le vent subit, en général, des variations tout le long de la côte allemande de la mer du Nord. Les causes en sont le contour irrégulier de la côte et les bas-fonds traversés par beaucoup de petits chenaux de marée. Il n'existe pas encore de méthodes précises qui permettent à la fois de prédire la montée du niveau en tenant compte de ces conditions morphologiques. Donc, pour déterminer la montée du niveau le long de la côte, l'auteur propose un procédé qui se base sur la montée de niveau dans un port de référence convenable. A l'exemple de huit ports sur la côte d'ouest du Schleswig-Holstein, il montre que ce procédé donne de bons résultats. Une table est présentée qui fut calculée à l'Institut Hydrographique Allemand en conformité de cette proposition et qui y est employée depuis quelque temps pour les prévisions quotidiennes du niveau de la mer. La table contient les différences en montée du niveau entre les huit ports et le port de Cuxhaven en fonction de la direction et de la force du vent. L'influence du vent sur le niveau d'eau de chacun de ces huit ports est discutée. Le comportement des huit ports est étudie et il en résulte une table de gradients normaux. Enfin, l'auteur considère la précision du procédé qu'il trouve satisfaisante.

     

Dynamic features in the western Baltic Sea investigated using NOAA-AVHRR data

Summary The western part of the Baltic Sea is a shallow transition area which is characterized by the water exchange between the Baltic and the North Sea. The dynamic processes in this area are forced by sea-level differences between the North Sea and Baltic Sea as well as by local wind and freshwater input. The response patterns are modified by Earth's rotation, bathymetric structures and the alignment of the coast. Series of satellite images permit synoptical views of these pattern and their temporal and spatial development.Sea surface temperature maps derived from infrared data supplied by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite-borne Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) are used to show various features like upwelling filaments and eddies.The River Oder discharges into the Pomeranian Bight is the main source of freshwater input into the western Baltic. The variability of this inflow and of the affected coastal seas is being presented in relation to the prevailing meteorological conditions.

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Dynamische Besonderheiten in der westlichen Ostsee untersucht anhand von NOAA-AVHRR-Daten

Zusammenfassung Die westliche Ostsee ist ein flaches Übergangsgebiet, das durch den Wasseraustausch zwischen Nord- und Ostsee charakterisiert ist. Die dynamischen Prozesse werden in diesem Gebiet durch Wasserstandsdifferenzen zwischen Nord- und Ostsee, durch den lokalen Wind und die Süßwasserzufuhr getrieben. Die Reaktionsmuster werden modifiziert durch die Erdrotation, die Bathymetrie und den Küstenverlauf.Serien von Satellitendaten gestatten die synoptische Betrachtung dieser Muster und ihrer zeitlichen und räumlichen Entwicklung.Karten der Wasseroberflächentemperatur (SST), abgeleitet aus Infrarotdaten des Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR), werden genutzt, um verschiedene Strukturen wie Auftrieb, Filamente und Wirbel zu präsentieren. Das Radiometer wird durch die National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) auf Wettersatelliten betrieben.Der Flußeintrag der Oder in die Pommersche Bucht ist die bedeutendste Süßwasserzufuhr in die westliche Ostsee. Die Veränderlichkeit des Einstroms und die beeinflußten Gebiete sind in Abhängigkeit von den meteorologischen Bedingungen dargestellt.

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Recherche du caractéristiques dynamiques en mer Baltique ouest á l'aide de données NOAA-AVHRR

Résumé La partie ouest de la mer Baltique est une zone de transition de profondeur réduite, caractérisée par un échange des eaux entre la mer du Nord et la mer Baltique.Dans cette zone, les processus dynamiques proviennent des différences de niveau de la mer du Nord et de la mer Baltique, des vents locaux et de l'apport en eau douce. Les modèles créés sont modifiés à partir de la rotation terrestre, de la bathymétrie et de la morphologie côtière.Les données satellite permettent d'établir une étude synoptique de ces processus dans l'ensemble de la zone ainsi que leur développement spatio-temporel au moyen de séries.Des cartes de température superficielle (SST) obtenues à partir des données radiométriques infrarouges AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) sont utilisées pour présenter des exemples SST caractéristiques de résultats de processus dynamiques de l'ouest de la mer Baltique. Les données radiométriques proviennent du National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) à partir de satellites météorologiques.La dépendance des développements spatio-temporels de modèles en fonction des conditions météorologiques est discutée à partir de scènes et de séries particulières.Des exemples d'upwelling devant les côtes allemandes, suédoises et polonaises ainsi que des fronts, des filaments et des tourbillons sont présentés.La plus grande partie de l'apport en eau douce à l'ouest de la mer Baltique provient du fleuve Oder, en baie de Poméranie. L'influence des facteurs météorologiques sur la variation de ce déversement et sur les zones influencées est présentée.

     

Der Boden der südlichen Nordsee

Zusammenfassung In Gezeitengebieten wie dem vorliegenden (südliche Nordsee, wofür eine Neubearbeitung vorgelegt wird) wurde bisher meistens das den Seekarten und anderen Quellen entstammende Zahlenmaterial ohne weitere Beschickung als Grundlage für die Bearbeitung von Tiefenkarten verwendet.Dabei wurde und wird das Seekartennull meistens stillschweigend als Kartennull für Isobathenkarten mit übernommen, obwohl sich manche Bearbeiter der Fehlerhaftigkeit dieser Annahme wohl bewußt gewesen sein mögen. Besonders unangenehm macht sich diese Tatsache bemerkbar, wenn Isobathen des Seegebietes mit Isohypsen im Watt oder auf dem festen Lande und auf Inseln in Verbindung gebracht werden sollen.Die jetzt vorgelegte Tiefenkarte versucht, dieses Dilemma durch Berücksichtigung einer für das ganze Gebiet gültigen, also von dem örtlich verschiedenen Seekartennull unabhängigen Niveaufläche zu umgehen; es wird eine Methode angegeben, die im Gebiet der südlichen Nordsee angewandt wurde, und im Hinblick auf die Isobathenäquidistanz (10 m im Ergebnis, 5 m im Entwurf) kritisch auf die möglichen Fehler untersucht. Es wird ferner, erläutert an einem konkreten Beispiel, auf den Unterschied zwischen den Seekarten-Tiefenlinien (nautischen Warnlinien) und echten morphologischen Isobathen hingewiesen; allerdings ist ein Anschluß der so gewonnenen Niveaufläche für die Tiefen der südlichen Nordsee an die beiderseitigen Landeshorizonte noch nicht möglich.

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A new bathymetric chart of the Southern North Sea

Summary For charts of tidal regions like that of the Southern North Sea, for which a revised edition is herewith presented, the numerical values required as basic elements for the construction of bathymetric charts have until now mostly been taken — without foregoing correction — from existing charts and other sources. Besides, in most cases, chart datum has been and still is continued to be used as ordnance datum for the construction of contour lines, though many a chart author may have been well aware of the uncorrectness of this procedure. The deficiency makes itself felt in a most disagreeable way when isobaths of the sea regions are to be combined with isohypses of regions of tidal flats or connected to such of the continent or of islands.The bathymetric chart herewith presented tries to avoid this uncorrectness by using a reference plane valid for all types of regions and, hence, independent of chart datum which is subject to local differences in height. The method that has been used for constructing the chart of the Southern North Sea is discussed and carefully scrutinized for any errors that may possibly occur with regard to the equidistance of isobaths (in this case 10 m on fair charts, 5 m on plotting charts). In addition, by way of practical example, attention is called to the difference existing between depth contours on charts (nautical danger lines) and true morphologic isobaths. It is, however, not yet possible to connect the new reference plane on which the depth contours on the new bathymetric chart of the Southern North Sea have been based to the ordnance datum used in mapping the countries adjoining the area covered by the new chart.

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Une nouvelle carte bathymétrique de la partie sud de la mer du Nord

Résumé Pour l'établissement des cartes bathymétriques représentant des zones soumises à la marée comme celle de la partie sud de la mer du Nord, on s'est jusqu'ici servi des valeurs numériqúes provenant des cartes marines et d'autres sources, sans avoir corrigé ces valeurs avant leur usage. En outre, on a employé le plus souvent, et on continue encore à employer le «zéro hydrographique» comme «zéro du nivellement général» pour la construction de lignes de niveau bienque beaucoup d'auteurs de cartes se soient, sans doute, rendu compte de l'inexactitude de cette méthode. Cette défectuosit é présente des inconvénients extraordinaires lorsque des isobathes de la région marine sont à com biner avec des isohypses de zones couvrantes et découvrantes ou à relier à celles du continent.Par rapport à l'édition refondue de la carte bathymétrique présentée avec ce travail et représentant la zone soumise à la marée de la région sud de la mer du Nord, on a essayé d'éviter cette inexactitude par l'introduction d'un nouveau plan de référence qui est valable pour des régions de caractères bien différents, et qui ne dépend pas du zéro hydrographique soumis à des différences locales en hauteur. La méthode qui fut appliquée à l'établissement de cette carte est discutée dans ce travail et examinée avec soin pour éviter que des erreurs pourraient s'introduire dans des équidistances des isobathes (dans ce cas, 10 m sur les minutes de rédaction, 5 m sur les minutes de construction). En outre, un exemple pratique sert à attirer l'attention sur la différence entre des lignes de niveau (limites de danger) indiquées sur des cartes marines et des isobathes vraiment morphologiques. Cependant, il n'est pas encore possible de relier le nouveau plan de référence sur lequel s'appuient les lignes de niveau de la nouvelle carte bathymétrique, au zéro du nivellement général en usage pour la représentation topographique des pays contigues à la région couverte par cette carte.

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Die Karte kann auch einzeln zum Preis von DM 3,- je Stück durch den Buchhandel oder unmittelbar vom D.H.I. bezogen werden (Druckschrift Nr. 2560 des D.H.I.).     

Die Entstehung von Trübungszonen im Unterlauf der Flüsse,speziell im Hinblick auf die Verhältnisse in der Unterelbe

Zusammenfassung Im Unterlauf von Flüssen, welche dem Gezeiteneinfluß des Meeres ausgesetzt sind, finden sich häufig Zonen besonders hohen Trübstoffgehaltes. Diese Erscheinung findet ihre maximale Entfaltung dort, wo sich der Mischungsvorgang des Flußwassers mit dem Meerwasser durch das schwache Ansteigen des Salzgehaltes erstmalig zu erkennen gibt. Aus diesem Grunde glaubte man bisher annehmen zu müssen, daß das Auftreten der Trübungszone in erster Linie durch die im Experiment nachweisbare Ausflockung gelöster Kolloide durch den Ionengehalt des Meerwassers hervorgerufen würde, während dynamische Vorgänge hierbei nur eine untergeordnete Rolle spielen sollten. An Trübungsmessungen in Wasser von verschiedenen Punkten aus der Unterelbe wird wahrscheinlich gemacht, daß die Verhältnisse gerade umgekehrt liegen. Durch die eigenartigen Strömungs- und Vermischungsvorgänge in solchen dem Gezeiteneinfluß unterliegenden Ästuarien bildet sich eine Art Sinkstoff-Falle. Diese fängt die Trübungsstoffe aus dem Flußwasser in der Mischzone ab, indem sie diese in einem ständigen vertikalen Kreislauf herumführt, während das Wasser selbst ungehindert ins Meer abfließt. Der chemische Vorgang der Ausflockung dagegen scheint, wenn überhaupt, nur eine ganz untergeordnete Rolle bei der Ausbildung dieser Zonen zu spielen.

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On the development of turbid zones in the lower course of rivers with special consideration of conditions in the lower Elbe

Summary Zones with an extremely high degree of turbidity are of frequent occurrence in the lower course of rivers exposed to tidal influences of the sea. Their maximum development will be found in an area where the mixing process between river water and sea water first becomes perceptible from a slight increase in salinity. For this reason, it was believed that the presence of turbid zones should, in the first place, be attributed to the occurrence of dissolved colloids, a process that is caused by ion concentration of sea water the existence of which has been proved by laboratory experiments; dynamic processes were, however, believed to play only a subordinate part in the development of such turbid zones. Turbidity measurements in water taken from various places in the lower Elbe show that, in all probability, the reverse will be true. The peculiar water movement in such tidal estuaries form a sort of trap for suspended matter which catches the turbid matter from the river water in the mining zones and makes them revolve continuously in a vertical circulation while the water itself flows to the sea, without hindrance. The chemical process of precipitation seems, if at all, to exercise but little influence on the development of the turbid zones.

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Sur le développement des zones de turbidité dans les cours inférieurs des fleuves et particulièrement sur les conditions dans le cours inférieur de l'Elbe

Résumé Dans les cours inférieurs des fleuves soumis à l'influence des marées se trouvent souvent des zones de turbidité, dont le maximum se développe aux endroits où la faible augmentation de la salinité révèle, pour la première fois, le mélange de l'eau fluviatile avec l'eau de mer. Pour cette raison, on supposait jusqu'ici que la présence des zones de turbidité soit produit, en premier lieu, par suite de la précipitation de colloides dissous, par l'eau de mer, un phénomène dont l'existence est prouvée dans des expériments de laboratoire; aux procès dynamiques on n'attribuerait, sous ce rapport, qu'un rôle secondaire. Des observations effectuées à plusieurs échantillons d'eau recueillis à des endroits divers dans le cours inférieur de l'Elbe montrent, au contraire, que ce sont probablement des phénomènes dynamiques, auxquels il faut attribuer la présence des régions de turbidité. Les mouvements d'eau particuliers dans de tels estuaires à marée produisent une sorte de »piège de matières suspendues«. Ce »piège« attrappe les sédiments amenés par les fleuves et les engage dans une circulation verticale pendant que les eaux fluviatiles poursuivent sans entravement leur chemin vers la mer. Le procédé chimique de la précipitation ne semble donc exercer qu'une très faible influence sur la formation des zones de turbidité.

     

Modellrechnungen zu winderzeugten Bewegungen in einem Meer mit Sprungschicht

Zusammenfassung Nach Erörterung der benutzten vertikal integrierten Bewegungsgleichungen für ein Meer mit Sprungschicht sowie der Ansätze für Schubspannung und Reibung werden die Beziehungen zwischen Spiegel- und Sprungflächenlage und die Wirkung des Windschubs auf einen geschichteten Kanal diskutiert. Es folgt die Beschreibung der Windschubwirkung auf tropische Modellmeere mit Sprungschicht. Insbesondere wird das Ergebnis einer den Verhältnissen im Arabischen Meer bei beginnendem Sommermonsun nahekommenden Modellrechnung beschrieben, in der sich die Sprungschicht vor der afrikanisch-arabischen Küste um mehrere Dekameter hebt (upwelling), vor der indischen Küste ebenso stark absenkt. Parallel diesen Küsten treten zwischen dem 8. und 16. Tag Wellenkämme und-täler in der Sprungschicht und in der Oberfläche in genau gleicher Art auf, wie sie A. Defant [1950/1951] aus Beobachtungen vor der kalifornischen Küste im Zusammenhang mit auf- und ablandigem Windschub abgeleitet hat. Wir zeigen noch, daß diese Wellen nichts mit fortschreitenden zu tun haben können und leiten die dafür gebräuchliche Formel für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit aus den vertikal integrierten Bewegungsgleichungen ab.Abschließend wird das Modell einer idealisierten Nordsee mit sommerlicher Sprungschicht beschrieben, in dem das Massen- und Geschwindigkeitsfeld durch ein vorüberziehendes Tiefdruckgebiet Änderungen erfährt. Dem Luftdruckminimum folgt eine Mulde mit zyklonaler Wasserzirkulation in der Oberschicht nach, welche noch geraume Zeit nach Abzug des Tiefs anhält. Die Sprungschicht hebt sich südlich der Bahn des Tiefs um einige Meter und entfaltet eine kräftige, südwärts fortschreitende Wellenbewegung an der östlichen Begrenzung. Auch in der Unterschicht herrscht eine zyklonale Wasserzirkulation vor; das untere Wirbelzentrum bleibt aber hinter dem der Oberschicht zurück und holt es erst nach Abzug der Zyklone ein. Beide Wirbelzentren liegen dann unter einer sich abschwächenden Mulde in der Wasseroberfläche.Unsere Modelle zeigen, daß es mit den heutigen Hilfsmitteln im Prinzip möglich ist, nicht nur die Einflüsse aktueller meteorologischer Faktoren auf die Wasseroberfläche, sondern auch ihre Wirkung auf die Massenverteilung innerhalb des Meeres zu ermitteln. Zur modellmäßigen Darstellung der allgemeinen Zirkulation des Meeres sind allerdings die hier nicht berücksichtigten Vermischungsvorgänge in Rechnung zu stellen.

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Numerical models on wind produced motions in a sea with a pycnocline

Summary After a treatment of the system of vertically integrated equations of motion concerning a sea with a pycnocline we discuss the stress and friction terms used here and the general relations connecting the variation of the surface with that of the pycnocline as well as the effect of wind stress in a double-layered canal. After that we regard the effects of wind stress and pressure of air on tropical model oceans with a pycnocline. Especially the result of a numerical computation of the behaviour of an idealized Arabian Sea in the beginning of the summer monsoon is described: The pycnocline is lifting by several decameters in front of the African and Arabian shores (upwelling) and is descending by the same number of decameters in front of the Indian coast. Between the eighth and sixteenth day there are contrary wave crests and troughs in the surface and in the pycnocline parallel to the African and Indian shores of exactly the same kind as those already derived from observations in front of the Californian coast by A. Defant [1950/1951] in connection with on-shore an off-shore winds.Concluding, we describe the model of an idealized North Sea with a summer thermocline where the fields of mass and velocity are affected by a passing low. Its centre is followed by a trough in the surface and a cyclonic circulation in the upper layer continuing even a long time after the low had passed. In the south of its path the thermocline ascents some meters and at the eastern shore it develops a vigorous wave motion propagating southward. A cyclonic circulation prevails also in the layer beneath the thermocline; its centre lags behind the curl centre of the upper layer but at last joins it after the low left the model sea. Both curl centres then come to lie underneath the gradually diminishing trough in the sea surface.As shown by our models, the modern aids make it possible, not only to compute the effects of the actual meteorological events on the sea surface but also their effects on the mass distribution within the sea. If, however, a model of the general circulation in the oceans is to be given, there should, at any rate, be taken into account the mixing processes of water masses neglected here.

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Modèles numériques pour le calcul des mouvements dûs au vent dans une mer ayant une couche de densité à discontinuité

Résumé Pour une mer ayant une couche de densité à discontinuité on discute le système des équations de mouvements, intégrées verticalement et on expose les termes du frottement tangentiel dû au vent et ceux de la friction interne employés dans ce travail. Puis on traite les relations générales qui existent entre les variations de la surface et celles de la couche de discontinuité et on décrit les effets du frottement tangentiel dû au vent dans un canal à deux couches. Aprés cela on étudie l'effet du frottement tangentiel dû au vent et la pression atmosphérique exercée sur des modèles de mers tropiques ayant des couches de discontinuité. On décrit surtout le résultat du calcul numérique du comportement d'une mer idéalisée arabique au commencement de la mousson estivale. Suivant ce calcul, la couche de discontinuité s'élève par plusieurs décamètres (upwelling) devant la côte afro-arabique et elle s'abaisse en même degré devant la côte indienne. Entre le 8^ième et le 16^ième jour il se présente, parallèlement à ces côtes, des crêtes et des creux de vagues opposées dans la couche de discontinuité et dans celle de la surface. Ces vagues sont de la même espèce que celles que A. Defant [1950/1951] a déjà dérivées des observations faites devant la côte de la Californie en présence du frottement tangentiel dû aux vents de terre et de mer. On montrera que ces vagues ne peuvent avoir aucun rapport aux vagues progressives et nous dérivons des équations verticalement intégrées de mouvement la formule en usage pour la vitesse de propagation.Ênfin, on décrit le modèle de la mer idéalisée du Nord, dans laquelle on suppose une couche estivale de discontinuité. Dans ce modèle le champ de masse et le champ de vitesse subissent de changements par le passage d'une aire de basse pression, dont le minimum atmosphérique est suivi d'une dépression qui de sa part, dans la couche supérieure de l'eau, est accompagnée d'une circulation cyclonique, qui se maintient même quelque temps après le passage de l'aire de basse pression. Au sud de sa trajectoire la couche de discontinuité s'élève par plusieurs mètres; à sa limite orientale elle développe de fortes vagues qui se propagagent vers le sud. Dans la couche qui se trouve au-dessous de la couche de discontinuité, une circulation cyclonique est également prédominante; son centre est en retard sur celui de la couche supérieure qu'il ne rattrapera qu'après le passage du cyclone. Les deux centres cycloniques se trouvent alors au-dessous de la dépression en voie de s'exténuer à la surface de l'eau.Les modèles montrent que les ressources modernes permettent, en principe, de calculer non seulement les effets des facteurs météorologiques actuels à la surface de l'eau, mais aussi leurs effets sur la distribution des masses dans l'océan. Si l'on veut, cependant, représenter la circulation générale en mer au moyen d'un modèle, il est nécessaire de tenir compte des processus de mélange non considérés dans cette étude.

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Hierzu Tafel 7 mit Abb. 7a-e, Tafel 8 mit Abb. 11a-d, Tafel 9 mit Abb. 12a-e

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Herrn Professor A. Defant zum 81. Geburtstag gewidmet.     

Studie über Höhenschwankungen der F2-Schicht: III

Zusammenfassung Es muss unterschieden werden zwischen den (scheinbaren) Minimalhöhen der F2-Schicht und jenen Höhen, in denen sich das Miximum der Elektronenkonzentration befindt. Es wird gezeist, dass sich für Statinen in Aequatornähe diese beiden Gebiete der F2-Schicht ganz verschieden verhalten; aus der Tatsache, dass die untere Begrenzung mit zunehmender Sonnentätigkeit abwts sinkt, während gleichzeitig die Höhe für die maximale Elektronenkonzentration anwächst, wird auf eine Veränderung der Schichtdicke geschlossen, die von der wechselnden Sonnenaktivität étroite avec l'activité solaire.

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Résumé La distinction entre la hauteur virtuelle minimum de la couche F2 et la hauteur vituelle où se trouve le maximum de la concentration 'eléctronique est nécessaire. On Montre que ces deux régions sont tré différentes pour les stations situées près de l'équateur. Etant donné que la base de la couche F2 s'abaisse pendant la période de croissance du cycle solaire, tandis que la hauteur de la concentraion éléctronique du maximmum augmente, on en conclu que l'épaisseur est soumis à des variations en relation étroite avec l'activité solaire.

     

Les processus de congélation en atmosphère libre par capture des noyaux glaçogènes

Résumé L'auteur expose d'abord les raisons pour lesquelles, dans la majorité des cas, les «noyaux de congélation» proprement dits ne jouent pas au préalable le rôle de «noyaux de condensation». Il décrit ensuite un mécanisme de capture des noyaux glaçogènes présents dans un nuage, mécanisme dû exclusivement à des processus de cinétique moléculaire, où seule intervient la diffusion moléculaire de la vapeur d'eau au cours des transferts occasionnés par les changements de phases. L'efficacité et l'importance de ce mécanisme suffisent pour expliquer la plupart des phénomènes observés en physique des nuages, en particulier lors de l'utilisation des techniques d'ensemencement artificiel mises en oeuvre pour provoquer les précipitations ou dans des buts antigrêligènes.

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Summary The author, in the first place, sets out the reasons why, in most cases, the «Freezing nuclei» properly speaking, do not previously play the part of «condensation nuclei». He then describes a mechanism due chiefly to the processes of molecular kinetics in which molecular diffusion alone occurs during the transfer caused by the phase changes. Efficacity and importance of that mechanism are sufficient to explain the majority of the phenomena observed in physics of clouds, particularly with techniques of artificial seeding set to work for producing precipitations or for anti-hail experiments purposes.

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Relation présentée au Colloque International sur la Physique des Nuages etses applications à l'Agriculture, Asti, 27–28 Avril 1958.     

Die Bedeutung moderner Funkpeiler für die Richtungs- und Standortsbestimmung auf See

Zusammenfassung Nach kritischen Betrachtungen über die Mängel des subjektiven Hörbefunds bei Funkpeilungen werden die Vorteile einer objektiven Sichtanzeige des Peilbefundes erläutert, und ihre Bedeutung für die Richtungs- und Standortsbestimmung an Hand von Schirmbildaufnahmen wird anschaulich demonstriert.

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The importance of modern radio direction finders for direction and position fixing at sea

Summary After critical remarks on the deficiencies of the subjective aural results of radio direction finding the advantages of an objective visual indication of bearing results are explained and their importance in direction and position fixing are demonstrated by the aid of electronic screen photos.

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L'importance de radiogoniomètres modernes en navigation

Résumé Après avoir examiné dans un but critique les défauts des résultats subjectifs obtenus par l'oreille pendant des relèvements radiogoniométriques on expose les avantages de l'indication matérielle visuelle du relèvement en démontrant à l'aide de plusieurs photographies de l'écran d'un radiogoniomètre à lecture directe l'importance d'une telle indication pour la détermination de la direction et de la position.

     

Nachweis einer fortschreitenden Welle in der südlichen Nordsee

Zusammenfassung Am 4. November 1957 wurde an den deutschen und niederländischen Küsten der Nordsee eine Störung des Gezeitenverlaufes beobachtet. Trotz eines Sturmes aus ablandiger Richtung wurde der mittlere Wasserstand bis zu mehreren Metern erhöht. Eine Analyse der Wasserstandsbeobachtungen von vierzehn Stationen ergab, daß es sich um eine fortschreitende Welle handelte, die sich im Seegebiet der südwestlichen Nordsee gebildet hatte. Es wird die Entstehung dieser Welle untersucht. Sie wird erklärt 1. aus ungewöhnlich stark ausgeprägten Luftdruckschwankungen im Küstengebiet Südostenglands und 2. aus dem besonderen Windfeld im Bereich eines Tiefdrucktroges über der südwestlichen Nordsee. Die beobachteten Durchgangszeiten der Welle stimmen mit den berechneten Werten überein; auch die beobachteten Amplituden lassen sich größenordnungsmäßig erklären. Ein Parallelfall vom 13./14. Dezember 1956 weist schließlich auf die Ähnlichkeit der Erscheinung mit den an der englischen Ostküste häufiger beobachtetenexternal surges hin, die als fortschreitende Wellen vom Atlantischen Ozean her in die Nordsee vordringen.

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Verification of a progressive wave in the southern North Sea

Summary On November 4, 1957, a disturbance of the tide was observed on the German and Netherlandish North Sea coasts. Although a storm associated with offshore winds was dominating, the water rose up to several meters above mean sea level. The analysis of sea level observations from 14 stations showed that the rise of water was due to a progressive wave that had been produced in the sea region of the southwestern North Sea. The origin of the progressive wave is the subject of the present investigations. Its occurrence is attributed firstly to atmospheric pressure variations of extraordinary intensity over the southeastern coastal area of England, secondly to a particular wind field in the neighbourhood of a trough of low pressure over the southwestern North Sea. The observed times of passage of the progressive wave correspond to the calculated values; the order of magnitude of the observed amplitudes, too, allows a satisfactory interpretation. A parallel case occurring on December 13/14, 1956 reveals the resemblance of the progressive wave to the phenomenon of external surges, frequently observed on the east coast of England; taking its origin as a progressive wave in the Atlantic Ocean, it penetrates into the North Sea.

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Preuve de la présence d'une onde progressive dans la région sud de la mer du Nord

Résumé Le 4 novembre 1957, on observa une perturbation de la marée sur la côte allemande et sur la côte néerlandaise. Bien qu'une tempête, associée aux vents de terre, dominât, la surface de la mer atteignit une hauteur supérieure au niveau moyen de la mer de plusieurs mètres. Une analyse basée sur des observations du niveau de la merde 14 stations révéla qu'il s'agit d'une onde progressive originaire de la région sud-ouest de la mer du Nord. La génération de cette onde est le sujet des recherches actuelles. Sa formation est ramenée 1⁰ aux variations extraordinairement prononcées de pression atmosphérique au-dessus du littoral sud-est de l'Angleterre, et 2⁰ au champ particulier du vent au voisinage d'un couloir de basse pression au-dessus de la région sud-ouest de la mer du Nord. Les observations des heures de passage de l'onde progressive s'accordent avec les valeurs calculées; de même, l'ordre de grandeur des amplitudes observées permet une interprétation satisfaisante. Un cas analogue, survenu le 13/14 décembre 1956, révéla enfin la ressemblance de l'onde progressive avec le phénomène des ondes externes («external surges») observées fréquemment sur la côte est de l'Angleterre; ce type d'onde tire son origine dans l'Océan Atlantique pour pénétrer dans la mer du Nord.

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Dank. Diese Untersuchung wurde ermöglicht, weil verschiedene Dienststellen entgegenkommenderweise Beobachtungsmaterial zur Verfügung stellten: Die Wasser- und Schifffahrtsämter Emden, Wilhelmshaven, Bremerhaven, Cuxhaven und Tönning sowie die Marschenbauämter Heide und Husum stellten ihre Pegelaufzeichnungen zur Verfügung, der Rijkswaterstaat, 's-Gravenhage, die der niederländischen Stationen. Die englischen und niederländischen Luftdruckbeobachtungen wurden mir freundlicherweise von Mr. Virgo, Chief Meteorological Officer, Headquarters Second ATAF, und Herrn M. P. H. Weenink, De Bilt, vermittelt. Das Seewetteramt Hamburg des Deutschen Wetterdienstes stellte wiederum, wie schon bei früheren Untersuchungen, bereitwillig die Arbeitswetterkarten zur Einsicht zur Verfügung. Schließlich sei dankend hervorgehoben, daß die im internationalen Wetterfernschreibnetz verbreiteten Wasserstandsbeobachtungen des englischen Sturmflutwarndienstes die Untersuchung wesentlich gefördert haben.     

The transport of trace substances in the atmosphere and their implications for the general circulation of the stratosphere

Summary Considerations concerning the distribution of artificial radioactive substances in the troposphere point to the occurrence of stratospheric-tropospheric exchange in the region of the discontinuity between the tropical and middle latitude tropopause. Computations of the horizontal flux of ozone in the lower stratosphere and examination of the distribution of the tracer tungsten 185 in the stratosphere suggest that the trace substances are transported northwards from the tropical stratosphere by the action of transient eddy processes in which northward moving parcels of air are sinking and southward moving parcels are rising. The amount of ozone transported varies seasonally and is a maximum in the late winter and spring. The total transport appears sufficient to account for the observed spring build-up of ozone in middle and high latitudes. The eddies invoked are shown to be consistent with the observed countergradient transport of heat in the lower stratosphere, the pattern of stratospheric isentropes and the covariance values found from meridional and vertical velocities. The combined results indicate a new view concerning the mechanics of stratospheric motions as contrasted with the classical ideas of mean meridional motions.

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Zusammenfassung Erwägungen im Hinblick auf die Verteilung künstlicher radio-aktiver Bestandteile in der Troposphäre deuten auf das Auftreten von stratosphärischem-troposphärischem Austausch in der Diskontinuäts-Zone zwischen der tropischen und mittleren Breite in der «Tropopause». Berechnungen des horizontalen Einfliessens des Ozons in der niedrigeren Stratosphäre und Untersuchung der Verteilung des Spurmaterials Wolfram 185 in der Stratosphäre deuten darauf hin, dass die Spuren-Bestandteile nordwärts transportiert werden von der tropischen Stratosphäre durch die Wirkung vorübergehender Wirbel-Prozesse; die Luftmassen, die sich in nördlicher Richtung bewegen, sinken, die in südlicher Bewegung, steigen. Der transportierte Ozon-Gehalt wechselt mit der Jahreszeit, ist maximal spät in Winter und Frühjahr. Der gesamte Transport erscheint genügend, um den beobachteten Frühjahrs-Zuwachs von Ozon in den mittleren und höheren Breitegraden zu rechtfertingen. Die in Betracht kommenden Wirbel scheinen in Übereinstimmung zu sein mit dem beobachtetem Hitze-Transport in der niedrigen Stratosphäre entgegen dem Aufstieg, mit dem üblichen Verlauf der stratosphärischen Isotropen und den Werten, die für die Co-Varianten gefunden wurden von meridionalen und vertikalen Geschwindigkeiten. Die kombinierten Resultate geben einen neuen Einblick in den Mechanismus der strato-sphärischen Strömungen in Kontrast zu den klassischen Ideen einer durchschnittlichen meridionalen Strömung.

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Résumé Des considérations concernant la distribution des substances radio-actives artificielles dans la troposphère indiquent l'occurrence d'un échange strato-sphérique-troposphérique dans la région de discontinuité entre les latitudes tropicales et centrales de la tropopause. Des computations du flux horizontal d'ozone dans la basse stratosphère et l'examen de la distribution du traceur tungstène 185 dans la stratosphère suggèrent que les trace-substances soient transportées vers le nord de la stratosphère tropicale par l'action des procès de tourbillon transitoire dans lequel les parcelles d'air mouvant vers le nord s'enfoncent et les parcelles mouvant vers le sud s'élèvent. Le total d'ozone transporté varie periodiquement et devient maximum pendant la fin de l'hiver et du printemps. Le transport total paraît suffisant à justifier l'élévation de l'ozone observée au printemps aux latitudes moyennes et supérieures. Les tourbillons invoqués se montrent consistant au contregradient du transport de chaleur observé dans la basse stratosphère, le modèle des isentropes et les valeurs covariées se trouvent dependre des vitesses méridionales et verticales. Les résultats combinés indiquent une nouvelle vue sur les mécaniques des mouvements stratosphériques contrastant des idées classiques aux mouvements moyens méridionaux.

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The research reported in this article was sponsored by the Atomic Energy Commission under Contract No. AT (30-1) 2241 and by the Geophysics Research Directorate, Air Force Cambridge Research Center, under Contract No. AF 19 (604) 5223.     

Hydrographische Untersuchungen in der Brackwasserzone der Elbe

Zusammenfassung An Hand des reichhaltigen Materials an Strömungs- und Salzgehaltsmessungen des Wasser- und Schiffahrtsamtes Cuxhaven wird die Brackwasserzone im Mündungsgebiet der Elbe festgelegt und die Verschiebung ihres Schwerpunktes flußabwärts während der letzten Jahrzehnte nachgewiesen. Die qualitativen Eigenschaften im Mündungsgebiet eines Tideflusses werden untersucht; auf die Schwierigkeiten der Salzgehaltsmessung im Brackwasser wird eingegangen. Von besonderer Bedeutung ist der Reichtum der Brackwasserzone an Kolloiden und der hiermit im Zusammenhang stehende Schlickfall in den Häfen und auf den Untiefen dieses Gebietes. Der Mischungsvorgang des salzreichen Seewassers mit dem Flußwasser der Elbe in seiner Abhängigkeit von den Gezeitenströmen wird verfolgt. Für den Gang des Salzgehaltes an der Oberfläche mit der Tide wird eine charakteristische Kurve gefunden, die nicht nur für die Elbe, sondern für die Gezeitenflüsse überhaupt typisch zu sein scheint.

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Hydrographic studies of the zone of brackish water in the estuary of the Elbe river

Summary With the aid of a rich material of measurements of tidal currents and salinity observations from the Wasser- und Schiffahrtsamt Cuxhaven, the author determines the zone of brackish water in the estuary of the Elbe river and proves that its centre has been displaced downstream during the recent decades. The qualitative features of the estuary of a river are investigated; the difficulties encountered in determining the salinity of brackish water are discussed. The abundance in colloids in brackish water is of special importance, giving rise to increased precipitation of mud particles in the ports and on the shoals of the area in question. The mixing process of the saltwater with the fresh water of the Elbe river as depending on the tidal streams is pursued. A curve is found which is characteristic of the variations in surface salinity under the influence of tides; this curve seems to be typical not only of the Elbe estuary but also of other tidal rivers.

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Études hydrographiques de la région de l'eau saumâtre dans l'estuaire de l'Elbe

Résumé À l'aide d'un grand nombre de mesures de courants et d'observations de salinité du Wasser- und Schiffahrtsamt Cuxhaven l'auteur précise la région de l'eau saumâtre dans l'embouchure de l'Elbe et prouve que son centre s'est déplacé en aval pendant les dernières dizaines d'années. Les caractéristiques qualitatives rencontrées dans l'estuaire d'un fleuve sont examinées et les difficultés que l'on rencontre en déterminant la salinité de l'eau saumâtre sont exposées. La richesse en colloides de la zone saumâtre est d'une grande importance parce qu'elledonne lieu à la précipitation plus intensive des particules vaseuses dans les ports et sur les bas-fonds de cette région. Les procès de mélange de l'eau salée avec l'eau douce de l'Elbe sous l'influence des courants de marée sont poursuivis. Une courbe caractéristique est dessinée qui montre les variations de la salinité à la surface causées par les marées; elle semble être typique non seulement pour l'estuaire de l'Elbe mais encore pour d'autres fleuves à mareé.

     

Höhe der Windsee in einem wandernden rechteckigen Windfeld

Zusammenfassung Die hauptsächlich in der amerikanischen Literatur gegebenen Anweisungen zur Berechnung der Windsee aus dem herrschenden Wind gelten im allgemeinen für nicht-wandernde Windfelder. Hier wird gezeigt, daß bei den für die praktische Seegangsvorhersage häufig bedeutungsvollen wandernden Windfeldern der entstehende Seegang auch abhängig ist von der Breite des Windfeldes, von seiner Verlagerungsgeschwindigkeit und von dem Winkel, den Windrichtung und Zugrichtung des Windfeldes bilden. Die wichtigsten der verschiedenen Situationen, die sich ergeben können, werden behandelt. Dabei werden Hinweise für die Berechnung eines effektiven Fetch und einer effektiven Windwirkungsdauer gegeben, mit denen die von einem wandernden Windfeld erzeugte Windsee annähernd bestimmt werden kann.

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On the height of the wind sea in a travelling rectangular fetch

Summary Recent papers, chiefly such of American origin, often discuss methods enabling wind generated sea to be derived from the dominating wind. These methods refer, in general, to non-travelling fetches. The present paper deals, however, with the problem of travelling fetches which are often of greater importance to practical sea forecasting. It is shown that in the case of wandering fetches the wind generated sea is also a function of the fetch's width, of its displacement speed and of the angle between the wind's direction and the direction of displacement of the fetch. The most important of the various situations that occur are discussed and instructions are given to compute the effective fetch and the effective duration of the wind's action as these data will allow to approximately determine height and period of a wind sea from a travelling fetch.

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Sur la hauteur des vagues soulevées par le vent d'un »fetch« rectangulaire en mouvement

Résumé Des publications récentes, surtout telles venant des Etats-Unis, exposent des méthodes permettant de dériver du vent actuel les vagues de vent; ces méthodes se réfèrent, en general, à des »fetches« stationnaires. Le présent travail, cependant, traite le problème des »fetches« en mouvement qui sont souvent d'une importance plus grande à la prévision pratique de la mer du vent. On montre que les vagues du vent, en train de naître, sont aussi fonction de la largeur du »fetch«, de sa vitesse de déplacement et de l'angle formé par la direction du vent et la direction du mouvement du »fetch«. Alors, on discute des nombreuses situations les plus importantes qui peuvent se réaliser, donnant, en même temps, des instructions à évaluer »le fetch effectif« et »la durée effective de l'action du vent«; ces données permettent de dériver approximativement la force et la période des vagues engendrées par le vent d'un »fetch« progressif.