Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an Wasserflächen

Zusammenfassung Nach Ableitung der in der Arbeit zur Verwendung gelangenden mathematischen Formeln werden die Lösungsmöglichkeiten und bisherigen Lösungsversuche besprochen. Die Ergebnisse der Berechnung der Abhängigkeit derFresnelschen Reflexionskoeffizienten von der Brechzahl wurden mitgeteilt. Der Einfluß der Brechzahl wurde als vernachlässigbar festgestellt. Die Reflexionskoeffizienten des Himmelslichts wurden für Sonnenhöhen von 0°, 20°, 40°, 60° ausDornos Messungen und für 90° aus einer empirisch korrigierten Strahlungs- und Polarisationsverteilung nachRayleigh berechnet. Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an Wasserflächen ergab sich zu –1,13% für 0°, –0,55% für 20°, +0,18% für 40°, +0,47% für 60° und +0,83% für 90°, wobei allerdings der Wert für 90° als nicht ganz gesichert angesehen werden muß. Die Polarisation ist demnach als nicht unbedingt vernachlässigbar anzusehen, da ihr Einfluß in Extremfällen 8–10% des Endwertes ausmachen kann. Die Reflexionsverhältnisse wurden als sehr verschieden von denjenigen eines gleichmäßig diffusen Himmels gefunden.Die Berechnung der Reflexionskoeffizienten der Globalstrahlung an einer Wasserfläche wurde nach Messungen vonDorno, Kimball undLunelund, die Berechnung der Reflexion an einer Wasserkugel nach Messungen vonDorno undKimball durchgeführt. Es zeigte sich, daß infolge der günstigeren Verteilung des Himmelslichts die reflektierten Anteile desselben von ähnlicher Größe sind wie die der Sonnenstrahlung; die Reflexionskoeffizienten der Globalstrahlung sind sehr verschieden von denjenigen der Sonnenstrahlung. Die Reflexion der Globalstrahlung an einer Wasserkugel wurde zu ca. 5,8% berechnet.Der Einfluß der Polarisation auf die Reflexion an wellenbewegten Wasserflächen wurde im allgemeinen als vernachlässigbar gefunden. Schließlich wurden einige neuere Arbeiten auf dem Gebiete der Polarisation und der Reflexion an Wasserflächen besprochen.

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Summary Following the derivation of the mathematical formulae used in this paper, possible solutions and prior attempts to solutions are discussed. Results are given of the calculated dependence of theFresnel reflection coefficient on the refraction number. The influence of the refraction number was found to be negligible. Reflection coefficients of the sky light were calculated, for sun heights of 0°, 20°, 40°, 60°, fromDorno's measurements, and for 90° from an empirically corrected distribution of radiation and polarization given byRayleigh. The influence of polarization on the reflection at water surfaces was found to be –1,13 per cent for 0°.

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Résumé Les formules mathématiques employées dans cet ouvrage sont dérivées, les solutions possibles et celles qui ont été tentées jusqu'à présent furent commentées. Puis les résultats du calcul de la dépendance des coefficients de réflexion deFresnel de l'indice de réfraction furent démontrés. Il fut constaté que l'influence de l'indice de réfraction peut être négligée. Les coefficients de réflexion de la lumière du ciel furent calculés pour des hauteurs de soleil de 0°, 20°, 40°, 60° à l'aide des mensurations deDorno et pour 90° au moyen d'une distribution d'irradiation et de polarisation d'aprèsRayleigh, corrigée empiriquement. Il en résulta une influence de la polarisation sur des surfaces d'eau de –1,13% pour 0°.

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Mit 1 Textabbildung

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Zur Zeit in Sydney, Australien.     

Einfluß der Gezeitenstromturbulenz auf die hydrographische Schichtung der Nordsee

Zusammenfassung Es wird das kritische vertikale Dichtegefälle ermittelt, das die Gezeitenstromturbulenz, die vom Meeresboden ausgeht, zum Erliegen bringt (Abb. 2). Ihm wird jenes vertikale Dichtegefälle gegenübergestellt, das der tägliche Wärmestrom durch die Turbulenz der winderzeugten Oberflächenströmungen bewirkt (Abb. 3). In derjeningen Tiefe, in der beide Gefällswerte gleich werden, liegt die Obergrenze der bodennahen Mischungsschicht, deren Verteilung in der Nordsee auf zwei ozeanographischen Schnitten verfolgt wird, die mit dem Vermessungs- und Forschungsschiff Gauss im August 1953 ausgeführt wurden (Abb. 1). Der eine Schnitt verläuft vom Nordausgang der Nordsee zu den westfriesischen Inseln, der andere von der schottischen zur norwegischen Küste (Abb. 4). Durch diese Anordnung konnten alle charakteristischen sommerlichen Lagen in der Nordsee erfaßt werden: der Übergang von der unbedeutenden bodennahen Mischungsschicht in der nördlichen Nordsee zur mächtigen Mischungsschicht der mittleren Nordsee, die dort in den Gebieten mit höheren Gezeitenströmen die normale sommerliche Sprungschicht zu einer wenige Dezimeter dicken Schicht zusammendrängt und die in den Gebieten mit starken Gezeitenströmen in die oberflächennahe Mischungsschicht übergreift. Als Folge davon wird in ausgedehnten Gebieten Schichtungslosigkeit während des ganzen Jahres aufrechterhalten. Die weitreichenden, verschiedenartigen Einflüsse dieser Mischungsvorgänge machen sich unter anderem auf den Jahresgang der Oberflächentemperatur der Nordsee deutlich bemerkbar (Abb. 5 und 6).

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Summary The critical vertical density gradient for suppressing the tidal current turbulence which originates from the bottom of the sea is determined (fig. 2). It is compared with the vertical density gradient caused by the daily heat transport in consequence of the turbulence of the wind-produced surface currents (fig. 3). At the depth where the two gradients become equal there lies the upper limit of the mixed ground layer. Its distribution in the North Sea is shown by two oceanographic profiles on the basis of measurements carried out by the survey and research ship Gauss in April 1953 (fig. 1). One profile extends from the northern exit of the North Sea to the West-Frisian islands, the other one from the Scotch to the Norwegian coast (fig. 4). By this arrangement all characteristic summer situations in the North Sea could be included: the change from the small mixed ground layer in the northern North Sea to the mighty mixed ground layer of the central North Sea compressing there, in regions with higher tidal currents, the normal summer discontinuity layer to a few decimeters and, in regions with strong tidal currents, reaching into the mixed surface layer. As a consequence in vast regions a state without stratification is maintained during the whole year. The far-reaching and various influences of these mixing processes, e. g. on the annual variation of the surface temperature of the North Sea, are evident (fig. 5 and 6).

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Résumé On recherche le gradient vertical critique de densité capable d'annuller le remous dû à la marée au fond de la mer (fig. 2) et on le compare au même gradient produit par le réchauffement diurne combiné avec la turbulence des courants de surface dûs au vent (fig. 3). La profondeur à laquelle ces deux gradients sont identiques fixe la limite supérieure de la couche de mélange voisine du fond. La distribution de cette couche dans la Mer du Nord ressort de deux profils relevés par le navire océanographique Gauss en août 1953 (fig. 1). L'un des profils va de l'extrémité septentrionale de cette mer jusqu'aux îles occidentales de la Frise; l'autre s'étend de la côte écossaise à celle de la Norvège (fig. 4). De cette façon une étude de tous les caractères estivaux de la Mer du Nord met en évidence le passage de la faible couche de mélange dans le Nord à la couche très importante dans la région moyenne; cette dernière couche a pour effet de réduire à quelques décimètres la couche de transition estivale normale dans les régions à courants de marée profonds tandis qu'elle pénètre dans la couche de mélange de surface dans les régions à forts courants de marée. En vertu de ces processus, l'absence de stratification se maintient pendant toute l'année dans de vastes régions. Les effets variés et lointains de ces phénomènes de mélange se font nettement sentir, entre autres, sur la variation annuelle de la température de surface dans la Mer du Nord (fig. 5 et 6).

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Mit 6 Textabbildungen.     

Der Einfluß großer Massenerhebungen auf die Lufttemperatur und die Ursachen der Hebung der Vegetationsgrenzen in den inneren Ostalpen

Zusammenfassung Die allgemeinnen sowie verschiedene regionale vertikale Temperaturgradieten in den Ostalpen bestätigen nicht die im früheren meteoorologischen Schrittum entwickelte Vorstellung, daß die Massenerhebung des Gebirges thermisch begünstigend wirke und daß dies die Ursache für die Hebung der Vegetationsgrenzen in den Gebieten größter Massenerhebungen sei. Alle Temperaturgradienten weisen darauf hin, daß jede Temperraturreduktion mit 0,5^o pro 100 m auf ein bestimmtes Niveau in reduzierten oder auch in wirklichen Isothermen zu klimatologischen Irrtümern führen muß. Um die wahren Unterschiede zwischen Bergtemperaturen und freier Atmosphäre zu ermitteln und damit das Problem zu klären, ob Berge thermisch bevorzugt sind oder nicht, wurden Aufstiegsergebnisse über Wien, München, Pavia und Friedrichshafen in den Alperaum reduziert, d. h. unmittelbar mit gipfelnahen Bergtemperaturen vergleichbar gemacht. Es zeigte sich, daß im Jahresmittel um 7 Uhr Bergen, Hochtäter und Pässe kälter sind als die freie Atmosphäre, zur zwar zunhmend mit wachsender Höhe. Ähnliche Unterschiede wurden auch für die durchnittlichen Julitemperaturen gefunden. Im jahreszeitlichen Gang der Abweichungen der Bergtemperaturen um 7 Uhr gegenüber der freien Atmosphäre treten auf dem Sonnblick die größten Differenzen im Winter und die geringsten im Mai auf. Auch für die Zeit des Temperaturmaximums am Nachmittag konnte im Jahresmittel der Temperatur kein positiver Einfluß erkannt werden.Die hohen oberen Baumgrenzen in den zentralalpen gegenüber den niedrigeren am nördlichen Außenrand der Ostalphen müssen durch die südlichere Lage, geringere Schneehöhen und geringere Andauer der Schneedecke, schächere Luftbewegung, tiefgründigere und wasserundurchlässige Böden erklärt werden, während in den Kalkaplen Schutthalden, eine nur dünne Humusdecke, Wasserdurchlässigkeit des Bodens und damit starke Austrocknung in Dürreperioden, Kaltluftansammlungen in Dolinen usw. die Grenze des Baumwuchses nach unten drücken.

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Summary The general as well as regional vertical temperature-gradients in the Eastern Alps do not confirm the view hitherto developed in the meteorological literature that a mountain massif causes relatively higher temperatures and, therefore, higher limits of vegetation within the area of the highest elevations. All temperature-gradients indicate tha any reduction of temperature to a given level carried out on the basis of 0,5°C per 100m, will lead to climatological errors, both for reduced and true isotherms.In order to obtain the real differences of temperature between mountains and free atmosphere and to throw light upon the probloem whether mountains are thermically favoured or not, the aerological records of Vienna, Munich, Pavia, and Friedrichshafen have been reduced to the Alpine region and so made directly comparable with the corresponding mountain temperatures. In the annual average at 7 A. M., mountains, high valleys, and passes were found to ber colder than the free atmosphere, this temperature-differences being greater with icreasing height. The same holds true for the mean July temperatures. The annual march of the temperature-difference between mountains and free atmosphere, such as it was found from observations on the Sonnblick at 7 A. M., shows a maximum in winther and a minimum in May. Even for the time of the afternoon maximum of temperature no positive influence could be recognized in the annual average of temperature.The high upper tree-limits in the Central Alps when compared with those lower ones on the northern edge of the Eastern Alps must be explanied by the relatively southern position, by smaller depths of snow and shorter periods of snow-cover, by less air movement and deeper soils being impermeable to water. In the Limestone-Alps slopes of debris, thin mouldcovers, the permeability of the soil and in consequence lack of humidity in periods of droughts, accumulation of cold air in dolines and other phenomenona are the cause for the relatively low limits of tree growth.

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Résumé Les gradients verticaux de température régionaux dans les Alpes orientales démentent les vues classiques selon lesquelles la présence de massifs montagnex aurait un effet favorable du point de vue thermique et serait la cause de l'élévation des niveaux de végétation dans les régions accidentées. Tous les gradients étudiés prouvent que toute réduction de température sur la base de 0,5 degrés par 100 mètres conduit à des errurs en climatologie, soit en isothermes réduites ou réelles, Dans le but d'obtenir les différences réelles de température entre la montagne et l'atmosphère libre et de voir si la première est avantagée ou non, on a réduit des observtions aérologiques de Vienne, Munich, Pavie et Friedrichshafen der façon à les rendere comparables à celles des sommets alpins voisins. On constate qu'à 7 h. (moyennes annuelles) les montagnes, les hautes vallées et les cols sont plus froids que l'atmosphère libre, et cela d'une manière croissante avec l'altitude; il en est de même pour les températures moyennes du mois de juillet. La variation annuelle de l'écart de température au Sonnblick à 7 h. montre que l'écart est le plus grand en hiver et le plus faible en mai. Même en ce qui concerne les températures du moment le plus chaud de la journée, il nápparaît pas que la montagne soit plus chaude que l'atmosphère libre.Il faut donc expliquer l'altitude relativement élevée des limites d'arbres des Alpes centrales comparées aux altitudes plus basses dans la partie extérieure septentrionale des Alpes orientales part la latitude plus basse, par la plus faible hauteur de neige, par la moindre durée de la couverture neigeuse, par le calme relatif de l'air et par l'état du sous-sol imperméable à l'eau. Dans les Alpes calcaires, part contre, les éboulis, la faible épaisseur de l'humus, la perméabilité du sol entraînant la dessication en période sèche, les accumulations d'air froid dans les dolines, etc. abaissent le niveau de la limite de la végétation.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Der Einfluß der Vegetation auf die Schwankungen des CO2-Gehaltes der Atmosphäre

Zusammenfassung Mit Hilfe des Ultrarot-Absorptionsschreibers wurden Tagesgänge des CO₂-Gehaltes in verschiedenen Höhen über einem Weizenfeld registriert. Während sich nachts durch die Atmung der Vegetation CO₂ am Boden anreichert, verarmt die bodennahe Luftschicht tagsüber infolge der Assimilation an CO₂. Das CO₂-Gefälle wechselt demnach zweimal täglich (morgens und abends) sein Vorzeichen. Infolge größerer Turbulenz ist das Gefälle bei Tag kleiner als bei Nacht; nach Multiplikation mit der Windgeschwindigkeit als Relativmaß des Austausches ergeben sich aber glaubhafte Relativwerte für den vertikalen CO₂-Strom und damit für die Kohlenstoffbindung und-entbindung durch die Pflanzendecke.

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Summary With the help of an infrared absorption-recorder the daily variation of CO₂ content in different heights above a wheat field has been recorded. During the night the CO₂ content is accumulated at the plant level by respiration, during the day diminished by photosynthesis. The CO₂ gradient thus changes its sign (+ or –) twice a day in the morning and evening. The CO₂ gradient is smaller during the day than in the night due to the stronger turbulence of the air. In multiplying gradients with wind velocities (used as a measure for the eddy exchange) one gets reasonable relative values for the vertical CO₂-stream, and thus also for photosynthesis and respiration of vegetation.

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Résumé La variation diurne de la teneur de l'air en CO₂ a été mesurée à différentes hauteurs au-dessus d'un champ de froment à l'aide d'un appareil enregistreur de l'absorption à l'infra-rouge. Tandis que cette teneur augmente de nuit au voisinage du sol par la respiration végétale, elle diminue au cours du jour par suite de l'assimilation. Le gradient vertical de la teneur en CO₂ change par conséquent de signe deux fois par jour, le matin et le soir; il est plus faible de jour à cause de la turbulence accrue que de nuit. Après multiplication par la vitesse du vent, mesure relative de l'échange turbulent, on obtient des valeurs relatives mais vraisemblables du courant vertical de CO₂ et par conséquent de la fixation et de la libération du carbone par la végétation.

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Mit 7 Textabbildungen.

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Nach einem am 15. Oktober 1951 auf der Meteorologentagung in Bad Kissingen gehaltenen Vortrag.     

Der Einfluß der Sonnenaktivität auf die Schwankungsweite des Tagesganges der magnetischen Elemente in Wien

Zusammenfassung Es wird für die Jahre 1955 bis 1962 die Beziehung des täglichen Ganges der magnetischen Elemente zur Sonnenaktivität untersucht. Dazu werden die Standardabweichung der Stundenmittel vom Tagesmittel, sowie die ganztägige und die halbtägige Fourier-Welle als Funktion der Sonnenfleckenrelativzahlen betrachtet. Es zeigt sich, daß die Standardabweichung des täglichen Ganges der magnetischen Elemente ebenso wie die beiden Fourier-Amplituden anfänglich rasch mit den Relativzahlen wachsen, daß jedoch dieses Wachstum mit steigenden Relativzahlen immer kleiner wird. Ein derartiger Dämpfungseffekt ist bei den verschiedenen Parametern der einzelnen Elemente unterschiedlich stark ausgeprägt. Ferner werden noch die Beziehungen zwischen der Sonnenaktivität und dem Störungsgrad des Tagesganges der magnetischen Elemente untersucht. Abschließend werden einige Deutungsmöglichkeiten für diese Untersuchungsergebnisse besprochen.

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Summary The relation between the diurnal variation of the geomagnetic elements and the solar activity is investigated for the years 1955 to 1962 on the basis of the standard deviation of the hourly means from the daily average, and of the Fourier waves of the 24 and 12 hours period as functions of the relative sunspot numbers. It can be shown that the standard deviation of the diurnal variation as well as both Fourier amplitudes initially increase quickly with the sunspot number, whereas the increase becomes more moderate with larger sunspot numbers. This damping is differently strong with the various parameters of the different elements. Further, the relations between the solar activity and the degree of the disturbance of the diurnal variation of the geomagnetic elements are investigated. Finally, some possible explanations for these results are discussed.

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Résumé On recherche ici les relations qui ont pu exister de 1955 à 1962 entre l'activité solaire et la marche diurne des éléments du magnétisme terrestre. Pour ce faire, on considère que la déviation standard des moyennes horaires par rapport à la moyenne journalière ainsi que l'onde de Fourier pour un jour entier et pour un demi-jour sont des fonctions du nombre relatif des taches solaires. Il en découle que la déviation standard de la variation diurne des éléments du magnétisme terrestre tout comme les deux amplitudes de Fourier croissent tout d'abord rapidement avec le nombre des taches solaires. Cet accroissement diminue cependant ensuite avec l'augmentation de l'activité solaire.Cet effect d'atténuation des amplitudes est marqué de façon diverse sur chacun des éléments. On recherche en outre les relations pouvant exister entre l'activité solaire et l'intensité des perturbations de la courbe journalière des éléments constitutifs du magnétisme. On discute enfin quelques possibilités d'interprétation des résultats de cette recherche.

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Mit 10 Textabbildungen     

Der Einfluß der Temepratur auf das atmosphärische Ozon

Zusammenfassung A. undE. Vassy haben 1941 versucht, den atmosphärischen Ozongehalt (Gesamtozon) aus den entsprechenden Variationen der Stratosphärentemperatur und der eingestrahlten Sonnenenergie vollständig zu erklären. Sie machten zu diesem Zweck den Ansatze/J=f (T), und zeigten, daß die auf diesem Weg empirisch gefundene Funktionf (T) näherungsweise mit der Temperaturabhängigkeit der für das Ozongleichgewicht wesentlichen Reaktionskonstantenk (T) übereinstimmt. Im Gegensatz dazu kamen andere Autoren (Schröer, Dütsch undCraig), die unabhängig voneinander die photochemische Ozontheorie weiter ausbauten, zum Schluß, daß die gemessenen atmosphärischen Ozonbeträge keine rein photochemischen Gleichgewichtswerte sein können.Zur Aufklärung dieser Differenz wird der von A. undE. Vassy aufgestellte und als erste Näherung bezeichnete Ansatz hier auf Grund der photochemischen Theorie, die noch einmal knapp entwickelt wird, untersucht, wobei vor allem folgende Mängel festgestellt werden: Der Ansatz von A. undE. Vassy bringt eine enorme Überschätzung des Temperatureinflusses auf das Gesamtozon mit sich, was anhand von zwei, nach der photochemischen Theorie durchgerechneten Zahlenbeispielen belegt wird; wegen der Hereinahme der Tageslänge in den Ansatz zur Berechnung vonJ, welches Vorgehen der photochemischen Auffassung widerspricht, wird auch der Einfluß des wechselnden Sonnenstandes falsch eingeschätzt. Auf Grund der hier durchgeführten Untersuchung muß daher die von A. undE. Vassy aufgestellte Hypothese abgelehnt werden.

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Summary In 1941 A. andE. Vassy made an attempt to explain the atmospheric ozone content (total amount of ozone) fully from the corresponding variations of the temperature of the stratosphere and the total incoming solar energy. They started from the equatione/J=f (T) and showed that this empirically established functionf (T) depends on temperature approximately in the same manner as the reaction constantk (T) which is essential for the ozone equilibrium. In opposition to themSchröer, Dütsch andCraig enlarging the photochemical theory of ozone independent of each other infered that the measured total amounts of ozone cannot be explained by purely photochemical equilibrium conditions.An attempt is made here to clear up this difference by examining the formula, put forward by A. andE. Vassy as a first approximation. It is made along the lines of the photochemical theory, which is briefly explained. In this connection some shortcomings of theVassy theory are stated: The formula of A. andE. Vassy comprises a considerable overestimation of the influence of temperature exerted on the total amount of ozone, which criticism is supported by two numerical instances computed according to the photochemical theory. Owing to the fact that the length of the day is also considered in the formula for the calculation ofJ, which proceeding is in plain contradiction to the photochemical conception, the influence of the changing solar position is estimated erroneously as well. On the basis of the examination carried out here the hypothesis set out by A. andE. Vassy must be refused.

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Résumé A. etE. Vassy ont essayé en 1941 d'expliquer la teneur en ozone de l'atmosphère à l'aide des variations correspondantes de la température de la stratosphère et de l'énergie solaire rayonnée. Ils ont à cet effet posé que:e/J=f (T), et ils ont prétendu que la fonctionf (T) trouvée ainsi empiriquement correspond à peu près à celle qui lie la constante de réactionk (T) pour l'équilibre de l'ozone avec la températureT. Par contre trois auteurs (Schröer, Dütsch etCraig) qui indépendamment l'un de l'autre ont élaboré la théorie photochimique de l'ozone ont conclu que les teneurs observées ne peuvent correspondre à un équilibre photochimique pur.Pour expliquer ces divergences, on examine ici l'hypothèse de E. etA. Vassy dans le cadre de la théorie photochimique brièvement rappelée. On constate que cette hypothèse conduit à surestimer fortement le rôle de la température dans la quantité totale de l'ozone, fait confirmé par deux exemples numériques fondés sur la théorie photochimique; en introduisant la longueur du jour dans le calcul deJ — ce qui est contraire au point de vue photochimique — on tient faussement compte de l'effet de la variation de la hauteur solaire. La conclusion de cette étude est que l'hypothèse de E. etA. Vassy doit être rejetée.

     

Einfluß der Alpen auf die Vorticityadvektion bei meridional orientiertem Stromfeld

Zusammenfassung Ausgehend von der Tatsache, daß man die durch ein Strömungshindernis kinematisch erzwungene Aufstiegsbewegung in Divergenzen und letztere wieder vollständig in antizyklonale Wirbelgröße umwandeln kann, wird herauszuarbeiten versucht, inwieweit eine im Luv des Gebirges (stromaufwärts der Alpen) vorgegebene Verteilung der Wirbelgröße zusätzlich zur topographischen Korrektur berücksichtigt werden muß.Es zeigt sich, daß bei Nordlagen eine Transformation von Scherungsvorticity in Krümmungsvorticity stattfindet, was bei Südlagen nicht nachweisbar ist. Dadurch ergibt sich eine Möglichkeit, das einfache barotrope Modell zur graphischen Integration der Wirbelgleichung so zu erweitern, daß damit dynamisch-orographische Effekte besser erfaßt werden können. Die weitere Betrachtung führt zu induktiv gewonnenen Regeln zur Korrektur des räumlichen Mittelfeldes im Bereich der Alpen.Ferner erfolgt die Überprüfung der abgeleiteten Regeln an elf Fällen. Nach eingehender statistischer Prüfung wird außerdem nachgewiesen, daß nur Nordlagen einer Korrektur des räumlichen Mittelfeldes bedürfen, die Südlagen hingegen rein barotrop behandelt werden können.

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Summary Starting from the fact that upstreams which are kinematically caused by a mountain barrier can be converted into divergences and these, themselves, completely into anticyclonic vorticity, the author tries to show to which extent the distribution of vorticity given in the luff of a mountain has to be taken into account in addition to the correction terms due to topography.In situations with northern flow a transformation of shearing vorticity into curvature vorticity takes place, which one cannot find in situations with southerly winds. Due to this one has the possibility to extend the simple, barotropic model for graphic integration of the vorticity equation in a way that dynamic-orographic effects can be included more completely than before. Further, the author can derive rules for corrections of the field of space means of height in the alpine area by induction.The new rules are proved studying eleven cases. After an exhaustive statistical examination it could be proved that only in situations with northern flow a correction of the field of space means is necessary, whereas situations with southerly flow need only barotropic treatment.

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Résumé Il est toujours possible de transformer en divergences le mouvement ascendant provoqué cinématiquement par un obstacle à un courant d'air; ces divergences peuvent alors être transformées, elles, en une grandeur tourbillonnaire anticyclonique. Partant de ces faits, on cherche à établir dans quelle mesure une répartition donnée des forces tourbillonnaires situées au vent d'une chaîne de montagnes (courant remontant les Alpes) doit être prise en considération en plus de la correction topographique.Par situation du nord le tourbillon («vorticity») de cisaillement se transforme en tourbillon de courbure; ceci ne se rencontre par contre pas par situation du sud. Par conséquent, on peut compléter le modèle barotropique — modèle permettant d'intégrer graphiquement l'équation du tourbillon — de telle sorte qu'il soit possible de mieux saisir les effets dynamiques orographiques. Un examen plus poussé permet en outre de corriger au moyen de règles inductives le champ moyen dans la région des Alpes.Les règles ainsi déterminées sont contrôlées dans 11 cas. Après un examen statistique complet, on approte la preuve que seules les situations du nord nécessitent une correction du champ moyen. Les situations du sud peuvent par contre être traîtées par un raisonnement barotropique pur.

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Mit 11 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 Einfluß der Bodenfeuchtigkeit auf geoelektrische Tiefenmessunen

Zusammenfassung Verschiedene Beobachtungen einer an sich schon naheliegenden Beeinflussung des speizifischen Widerstandes des Bodens durch wechselnden Wassergehalt bilden den Anlaß zur Konstruktion einer neuen Art von Zweischichtkurven unter der Annahme, daß der spezifische Widerstand der obersten Schichte nach einem exponentiellen Gesetz variiert. Diese Wiederstandskurven werden mit den bekannten Zweischicht-und Dreischichtkurven verglichen und an einigen Beispielen die Fehler angegeben, die man für die Tiefenangaben begeht, wenn man jene mit Hilfe der letzteren auswertet. Für ihre Klassifikation erweist sich die Lage ihrer Asymptoten als maßgebend. Durch diese neuen Widerstandskurven dürften vielleicht in manchen Fällen die Widersprüche zwischen den Ergebnissen der geoelektrischen Tiefenmessungen und der Bohrungen beseitigt werden können.

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Summary Observations concerning the obvious influence of varying water contents upon the specific resistance of the soil led to the construction of a new species of double-layer curves, assuming that the specific resistance of the uppermonst layer obeys an exponental law. These resistance curves are confornted with the known double and triple-layer curves and, by means of several examples, the erros of depth easurements caused by applying the latter curves are indicated. The position of their asymptotes results to be a determining factor for their classification. In different cases the divergences between geoelectric measurements and results of boring may be eliminated by making use of these new resistance curves.

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Résumé Différentes observations d'une influence—prévisible a priori—de la teneur variable en eau sur la résistance spécifique dsu sol fournissent l'occasion d'établir de nouveaux types de courbes de résistance de couches doubles, dans l'hypothèse que la résistance des couches supérieures varie selon une loi exponentielle. On compare ces courbes de résistance aux courbes connues de couches doubles ou triples, et on donne des exemples d'errerus commises dans les indications de profondeur lorsqu'on les tire de ces courbes. Pour la classification des courbes la position des asymptotes est déterminante. On pourra peut-être sur la base de ces nouvelles courbes expliquer dans bien des cas les divergences existant entre les résultats de calculs de profondeur par des méthodes géoélectriques et ceux que donnent les forages directs.

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Mit 5 Textabbildungen.     

Über den Einfluß meteorologischer Parameter auf die Lage der Maximalimmissionskonzentration am Boden bei vorgegebener Emissionsquelle

Zusammenfassung Wird die Ausbreitung eines Schadgases mit Hilfe der statistischen Theorie der Turbulenz studiert, so erweist es sich als notwendig, den Einfluß einiger meteorologischer Parameter auf den Diffusionsprozeß in Betracht zu ziehen. Während der (mittlere) horizontale Windvektor für die Translation der Rauchfahne verantwortlich ist, wird die horizontalen und vertikale Streuung durch Stabilitätsparameter kontrolliert. Die Untersuchung gründet sich auf die vonF. Pasquill mitgeteilten (empirischen) Beziehungen zwischen Quelldistanz und vertikaler Streuung für verschiedenen Stabilitätstypen der Atmosphäre., die im wesentlichen durch die Einstrahlung und die Windstärke definiert sind. Unter Verwendung von stündlichen meteorologischen Beobachtungen vom Flughafen Wien-Schwechat wurde die Maximalimmissionskonzentration am Boden für den Fall eines 50 m hohen Schornsteines bei bekannter Emissionsstärke berechnet. Die Resultate werden in Form von Tabellen und Abbildungen veranschaulicht.

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Summary If gaseous pollution from chimneys is studied applying the statistical theory of turbulence one is forced to consider the influence of some meteorological parameters on the diffusion process. While the mean horizontal wind-vector may account for the tracer of the smoke cloud stability parameters control the horizontal and vertical variance of displacement. The investigation is based upon empirical relations between vertical spread and distance from the source obtained byF. Pasquill for different types of atmospheric conditions mainly determined by insolation and windspeed. Using hourly meteorological observations from airport Vienna-Schwechat the (maximum) ground level concentration of pollutant emitted from a 50 m high chimney with known output of gas is computed. The results are shown in tables and figures.

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Résumé Lors de l'étude de la diffusion d'un gaz nuisible par le truchement de la théorie statistique de la turbulence, il apparaît comme indispensable de considérer l'influence de quelques paramètres météorologiques sur le processus de diffusion. Tandis que le vecteur horizontal (moyen) du vent est responsable de la translation du panache de fumée, la dissémination horizontale et verticale de celle-ci peut se contrôler au moyen de stabilité. La présente étude se base sur la relation (empirique) deF. Pasquill, relation existant entre la distance de la source et la diffusion verticale. Cette dernière est déteminée pour divers types de stabilité de l'atmosphère, types qui sont définis dans leur essence par le rayonnement reçu et la vitesse du vent. En partant des observations météorologiques horaires faites à l'aéroport de Wien-Schwechat, l'auteur calcule la concentration maximum des immissions au sol dans le cas d'une cheminée de 50 m de hauteur et cella pour des valeurs connues de la concentration des émissions. Les résultats sont donnés sous forme de tableaux et de graphiques.

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Mit 6 Textabbildungen     

Über den Einfluß der Witterung auf den Schwefelstoffwechsel von Kaninchen

Zusammenfassung Während vier Monaten wurde der Harn einer Anzahl von Kaninchen, die radioaktiv markiertes Natriumsulfat (Na ₂ S ³⁵ O ₄) erhalten hatten, täglich auf seine Aktivität geprüft. Es ergab sich, daß an gewissen Tagen deutlich mehr Schwefel ausgeschieden wurde als normalerweise. Die Analyse führte zu der Feststellung, daß es sich durchwegs um Kaltfronttage handelte, die sowohl vor wie nach dem Durchzug polare Luftkörper aufwiesen; die fünf Kaltfronten mit tropischer Ausgangslage dagegen hatten keine biotrope Wirkung auf den Schwefelstoffwechsel.

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Summary During four months the urine of a certain number of rabbits, which had received radioactively marked sodium-sulphate (Na ₂ S ³⁵ O ₄), has been examined daily as to its activity. It resulted that on certain days the secretion of sulphur was distinctly above the normal value. This was the case on all cold front days, which had a polar air mass before as well as after their passage. The five cold fronts following a tropical air mass on the other hand produced no biotropic effect on the sulphur metabolism.

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Résumé L'urine d'un certain nombre de lapins, qui avaient reçu du sodium sulfaté (Na ₂ S ³⁵ O ₄) à marquage radio-actif a été examiné chaque jour quant à son activité. Il s'est avéré qu' à certains jours la sécrétion de soufre était remarquablement au-dessus de la valeur ordinaire. L'analyse a montré qu' à ces jours passaient des fronts froids qui été précédés et suivis de masses d'air polaire; en revanche, les cinq fronts froids qui, suivaient des masses d'air tropical n'avaient aucune influence biotropique sur le métabolisme sulfureux.

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Mit 4 Textabbildungen     

Über die Verteilung der Windgeschwindigkeit auf der Erde

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

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

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

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Mit 3 Textabbildungen.

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

Über die Änderung des Tagesganges der Luftfeuchtigkeit mit der Höhe im Gebirge

Zusammenfassung Auf Grund von Registrierungen an eng benachbarten Stationen, die im obersten Salzachtal im Land Salzburg in verschiedenen Höhenlagen zwischen Tal (900 m) und Kammhöhe (2000 m) des begleitenden Gebirgszuges gelegen waren, werden Tagesgänge der relativen Feuchtigkeit, des Dampfdrucks und der spezifischen Feuchtigkeit für Schönwettertage abgeleitet (Tab. 2). Im Vergleich dieser Stationen zeigt sich der Übergang der Form der Tagesgänge der relativen Feuchtigkeit (Abb. 2 und 3) und des Dampfdrucks (Abb. 4) von dem Typ der Niederung zu dem der Bergstationen. Der Einfluß der Konvektion und der über die feuchten Hänge streichenden Hangaufwinde auf diese Umgestaltung der Tagesgänge wird für die einzelnen Jahreszeiten quantitativ nachgewiesen und diskutiert.

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Summary Using records taken at closely neighbouring stations situated in the uppermost valley of the Salzach in the province of Salzburg at different levels between the valley-bottom (900 m) and the height of the adjacent mountain-ridge (2000 m) the diurnal variation of relative humidity, vapor pressure and specific humidity are derived for fair weather days (Tab. 2). The comparison of these stations shows the transition of the diurnal variation of relative humidity (Fig. 2 and 3) and vapor pressure (Fig. 4) from the ground type to that of the mountain stations. The influence of the convection and of the ascending currents passing over the moist slopes upon this modification of the diurnal variation is quantitatively proved and discussed for the different seasons.

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Résumé Sur la base d'enregistrements à des stations étroitement voisines situées dans la vallée la plus haute de la Salzach en province de Salzbourg à des niveaux differents entre la vallée (900 m) et l'altitude de la crête de la chaine adjacente de montagnes (2000 m) les variations diurnes de l'humidité relative, de la pression de vapeur et de l'humidité spécifique sont derivées pour les jours de beau temps (Tab. 2). En comparaison de cettes stations la transition de la forme des variations diurnes de l'humidité relative (Fig. 2 et 3) et de la pression de vapeur (Fig. 4) se présente du type de vallée à celui des stations de montagne. L'influence de la convection et des courants ascendants passant sur les pentes humides sur la transformation des variations diurnes est démontrée quantitativement et discutée.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Die Auswirkungen der Aufstiegszeitänderung 1957 auf die Inversionsstatistik

Zusammenfassung Es werden die Auswirkungen der Verlegung der Sondenaufstiegszeiten im Jahre 1957 auf die Inversionsstatistik gezeigt: Beim Mitternachts- und beim Mittagsaufstieg gibt es mehr Aufstiege mit mehreren gleichzeitigen Inversionen, deren Schichtdicke jedoch meist geringer ist als bei den 3- und 15-Uhr-Aufstiegen. Die Zahl der Bodeninversionen ist zu Mittag kleiner als am Nachmittag, doch treten um 0 und 12 Uhr mehr Aufstiege mit einer Untergrenze unter 1500 m auf. Änderungen der verbundenen Verteilungen von Schichtdicke, Höhe der Untergrenze, Temperatur-differenz zwischen Ober- und Untergrenze und Temperaturgradient betreffen meist nur einzelne Jahreszeiten.

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Summary The effect of the change of sounding-times in 1957 on the statistics of inversions is shown: The soundings at noon and at midnight contain a larger number of ascents with multiple inversions, the thickness of which, however, is smaller than that of the inversions at 3 or 15 hrs. The number of ground inversions is smaller at noon but there are more inversions with a lower boundary below 1500 m at noon and at midnight. Changes of the joint distributions of thickness, height of the lower boundary, temperature differences between upper and lower boundary and temperature gradients mostly concern single seasons only.

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Résumé On a recherché les repercussions qu'a eu le décalage de l'heure des sondages aérologiques sur la statistique des inversions, décalage intervenu en 1957. Lors de sondages effectués à minuit et à midi, on en dénombre davantage qui présentent plusieurs inversions simultanées. L'épaisseur des couches est cependant en général plus faible que dans le cas de sondages faits à 3 heures et à 15 heures. Le nombre des inversions au sol est plus petit à midi que l'après-midi. Pourtant, il y a plus de sondages à 0 heure et 12 heures dont la base de l'inversion se situe au-dessous de 1500 m d'altitude. Les modifications dans la répartition des épaisseurs de couches, de l'altitude de la base, de la différence de température entre la base et le sommet des inversions, ainsi que du gradient thermique ne concernent en général que des saisons restreintes et bien déterminées.

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Mit 3 Textabbildungen