Über den nächtlichen Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche

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

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

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

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Mit 4 Textabbildungen.     

Untersuchungen der Extinktionseigenschaften des Gletschereises und Schnees

Zusammenfassung Mit Hilfe von Mikroempfängern wurde das Extinktionsvermögen von oberflächennahen Eisschichten der Gletscher und von verschiedenen Schneesorten im kurzwelligen Spektralbereich untersucht und der Extinktionskoeffizient als Funktion der Tiefe (bis 50 cm) und der Wellenlänge bestimmt. Die räumliche Verteilung der Streustrahlung wurde mit Richtempfängern in drei Filterbereichen (650 m, 825 m, 950 m) gemessen. Es wird gezeigt, daß der Extinktionskoeffizient in den oberflächennahen Eisschichten stark von der Meßrichtung abhängt und dadurch in der Oberschicht die räumliche Strahlungsverteilung mit der Tiefe wesentlich verformt wird. Nur Messungen der Strahlungsbilanz können daher über die absorbierte Strahlungsenergie, die in Wärme umgewandelt wird, Aufschluß geben. In tieferen Schichten (x>25 cm) wird der Extinktionskoeffizient von der Meßrichtung unabhängig. In diesem Bereich wird die Theorie vonR. V. Dunkle undJ. T. Gier angewendet und der Streu- und Absorptionskoeffizient berechnet. Im Schnee wird keine Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten von der Meßrichtung gefuden. Aus den Ergebnissen wurde die Porösität der Oberschicht berechnet und der Betrag der inneren Ablation angegeben. Zur Ausbildung der porösen Oberschicht werden im Extremfall etwa 200 cal/cm² verbraucht. Die Art der räumlichen Verteilung der Streustrahlung erlaubt eine neue Erklärung für den Tagesgang der Albedo von Eis.

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Summary Small sensing elements were used to measure radiation extinction in glacier ice and various types of snow. The extinction coefficient for short-wave radiation as a function of depth (down to 50 cm below the surface) and wavelength is given. The spacial distribution of scattered radiation was measured in three wavelengths (650, 825, and 950 m), by means of directional receivers. It is shown that, in the upper layers, the extinction coefficient strongly depends on the direction of the measurement. Therefore, the spacial distribution of radiation below the surface is deformed, Determination of the radiative energy absorbed by the ice and transformed into heat requires measurements of the radiation balance. At greater depths (>25 cm) the extinction coefficient becomes independent of the direction of measurement. For this range the theory ofR. V. Dunkle andJ. T. Gier was applied and the coefficients of scattering and absorption computed. Observations in snow rendered no dependency of the extinction coefficient on the direction of measurement. Using the present results the porosity of the upper ice layer was calculated and internal ablation determined. Under extreme circumstances, the formation of a porous surface layer consumes about 200 cal/cm². Considering the spacial distribution of scattered radiation a new explanation of the daily variation of albedo of ice is given.

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Résumé On détermine à l'aide de récepteurs de petites dimensions les propriétés de l'extinction (affaiblissement total) des couches de glace proches de la surface des glaciers et de diverses sortes de neige. On s'est attaché à l'étude des ondes courtes du spectre et à la recherche du coefficient d'extinction en fonction de la profondeur (jusqua'à 50 cm) et de la fréquence des ondes. La répartition du rayonnement diffus dans l'espace fut mesurée pour les domaines de 3 filtres (650 m, 825m et 950m). On démontre ensuite que le coefficient d'extinction dépend de la direction de mesure dans les couches superficielles de la glace et que la répartition spaciale du rayonnement est, de ce fait, passablement déformée en profondeur. Seules des mesures du bilan de radiation peuvent donc indiquer l'énergie absorbée qui est transformée en chaleur. Dès que la profondeur dépasse 25cm, le coefficient d'extinction est indépendant de la direction selon laquelle il est mesuré. On applique dans cette zone la théorie deR. V. Dunkle etJ. T. Gier et l'on peut calculer les coefficients d'absorption et de dispersion. Dans la neige par contre, on n'a pas trouvé de relation étroite entre le coefficient d'extinction et la direction de mesure. Partant de ces recherches, on a calculé la porosité des couches superficielles et la valeur de l'ablation interne. Il faut, dans les cas extrêmes, 200 cal/cm² pour former la couche poreuse superficielle. La manière dont le rayonnement diffus se répartit dans l'espace permet de formuler une nouvelle explication de la variation diurne de l'albédo de la glace.

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Mit 6 Textabbildungen     

Heat exchange between water and ice in the Arctic Ocean

Summary The heat balance equation for the bottom surface of floating sea ice is evaluated on the basis of observations of ice temperature, water temperature, current velocity, and ablation or accretion of ice. Assuming equality of the eddy diffusivities for momentum, heat, and salt (average 24 cm² sec^–1) it is shown that the temperature gradient in the oceanic boundary layer is extremely small (averages between 2.10^–5 and 4.10^–4°C/meter) and difficult to measure directly. It is suggested that a large part of the heat transfer from the relatively warm Atlantic water to the arctic atmosphere may occur through open leads in the ice cover.

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Zusammenfassung Die Wärmebilanzgleichung für die Unterseite von schwimmendem Meereis wird an Hand von Beobachtungen der Eistemperatur, der Wassertemperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und der Eisdickenänderung ausgewertet. Unter der Annahme gleicher Austauschkoeffizienten für Bewegungsgröße, Wärme und Salzgehalt (im Mittel 24 cm² sec^–1) ergibt sich für die ozeanische Grenzschicht ein außerordentlich kleiner Gradient der Wassertemperatur (durchschnittlich zwischen 2.10^–5 und 4.10^–4°C/Meter), der durch direkte Beobachtungen schwer nachzuweisen ist. Es ist zu vermuten, daß ein beträchtlicher Teil der Wärmeabgabe von der relativ warmen atlantischen Wassermasse an die arktische Atmosphäre durch Öffnungen in der Meereisdecke erfolgt.

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Résumé On établit l'équation du bilan thermique valable pour la surface inférieure de la glace marine dérivante. Pour ce faire, on se sert d'observations de la température de la glace, de celle de l'eau, de la vitesse du courant et des variations de l'épaisseur de la glace. En admettant que les coefficients d'échange sont les mêmes pour la quantité de mouvement, la chaleur et le taux de salinité (en moyenne 24 cm² sec^–1), il résulte pour la couche limite un gradient extrêmement faible de la température de l'eau (situé en moyenne entre 2·10^–5 et 4·10^–4°C/m); un tel gradient est difficile à prouver au moyen d'observations directes. On peut supposer qu'une partie importante de la chaleur transmise par l'eau relativement chaude de l'Atlantique à l'atmosphère arctique passe au travers des lacunes de la couche de glace recouvrant l'océan.

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With 4 Figures

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Contribution 141, Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle. This is a thesis submitted by the author in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science.     

Beiträge zur Kenntnis des Gletscherwindes

Zusammenfassung Aus einem umfangreichen Material von Registrierungen und Beobachtungen aus der eisnahen Luftschicht auf Alpengletschern werden die Tage mit Gletscherwind herausgegriffen. Neue Erfahrungen über den Tagesgang, die Geschwindigkeitsverteilung und den thermischen Aufbau dieses Schwerewindes werden mitgeteilt. DerTagesgang läßt zwei gleichberechtigte Maxima (vor Sonnenaufgang und vor Sonnenuntergang) und zwei Minima (vor Mittag und vor Mitternacht) erkennen. Die gleiche doppelte Schwankung zeigt auch der vertikale Temperaturgradient als Folge des verschiedenen Tagesganges von Luft- und Eistemperatur. DieGeschwindigkeitsverteilung im vertikalen Aufbau zeigt das Maximum bis zu 3 m/sec unterhalb 2,5 m Höhe. Die Beziehung zwischen Höhenlage und Geschwindigkeit des Maximums läßt sich durch ein einfaches Potenzgesetz beschreiben. Mit Hilfe der für die Geschwindigkeit eines stationären Schwerewindes vonA. Defant abgeleiteten Formel kann es wahrscheinlich gemacht werden, daß die Mächtigkeit der als Gletscherwind abfließenden Kaltluft auf Alpengletschern die Größenordnung Dekameter kaum übersteigt. Derthermische Aufbau der eisnahen Luftschicht verrät sofort die rezente Vorgeschichte der Luft: die als Gletscherwind abfließende gletschereigene Luft ist bei stabiler Schichtung durch einen großen vertikalen Gradienten der Temperatur, infolge vorausgegangener intensiver Wärmeabgabe, charakterisiert; die durch Advektion vom eisfreien Gelände herangeführte gletscherfremde Luft weist einen wesentlich kleineren Temperaturgradienten auf. Mit dem Temperaturgradienten in linearem Zusammenhang stehen unregelmäßige Schwankungen der Temperatur, deren Amplitude bei Gletscherwind am größten ist. Sie sind vorwiegend eine Folge der turbulenten Vermischung der eisnahen Luftschicht und erlauben die Abschätzung eines Mischungsweges für Wärmeübergang. Da die bei turbulenter Vermischung durch die Luft zum Eis fließende Wärmemenge dem vertikalen Temperaturgradienten direkt proportional ist, wird bei Gletscherwind, unabhängig von der absoluten Höhe der Temperatur, die relativ größte Wärmemenge aus der Luft auf das Eis übertragen. Es ist somit sachlich unbegründet, dem Gletscherwind eine konservierende, das Eis vor rascher Abschmelzung schützende Wirkung zuzuschreiben.

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Summary From an extensive material of records and observations within the air layer near the ice surface of Alpine glaciers the days with glacier wind were extracted. New results concerning daily variation, velocity distribution, and thermal structure of this gravity-wind are communicated. Thedaily variation shows two maxima of equal significance (before sunrise and before sunset) and two minima (before noon and before midnight). The same double variation becomes also manifest in the vertical temperature gradient as a consequence of the different daily variation of air and ice temperature. The verticalvelocity distribution shows a maximum approaching 3 m/sec below 2.5 m height. The relation between level and velocity of the maximum can be described by a simple exponential law. Using the formula ofA. Defant for the velocity of a stationary gravity-wind, it can be shown that, most likely, the height of the layer of cold air moving downward on Alpine glaciers as glacier wind hardly exceeds the order of magnitude of decameters. Thethermal structure of the air layer near the ice surface reveals its origin: air of glacial origin flowing down as glacier wind is characterized, in case of a stable stratification, by a great vertical temperature gradient after intensive emission of heat; non-glacial air arriving by advection from parts clear of ice has a considerably smaller temperature gradient. There is a linear relation between temperature gradient and irregular variations of temperature the amplitudes of which reach a maximum in glacier wind. They are principally an effect of the turbulent mixing process of the air near the ice surface and make possible estimating a mixing length for the heat transfer. As the quantum of heat being transferred by turbulent mixing from air to ice is directly proportional to the vertical temperature gradient, the relatively highest amount of heat passes from air to ice with glacier wind, independently of the absolute height of temperature. Therefore, there are no objective arguments for attributing to the glacier wind a conserving effect which protects the ice from rapid melting.

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Résumé A partir d'un vaste matériel d'observations de la couche d'air voisine de la glace, l'auteur établit une liste des jours avec brise de glacier. Il communique de nouveaux résultats concernant la variation diurne, la répartition des vitesses et les conditions thermiques de ce vent. Lavariation diurne présente deux maxima (avant le lever et avant le coucher du soleil) et deux minima (avant midi et avant minuit). Le gradient vertical de température accuse la même périodicité par suite des variations diurnes différentes des températures de l'air et de la glace. Ladistribution de la vitesse selon la verticale fait ressortir le maximum atteignant 3 m/s au-dessous de 2,5 m de hauteur; l'altitude et la vitesse du maximum sont liées par une loi exponentielle simple. Grâce à la formule deA. Defant concernant la vitesse d'un courant de gravitation stationnaire, on peut montrer que l'épaisseur des brises des glaciers alpins ne dépasse probablement pas une dizaine de mètres. Lastructure thermique de la couche d'air proche de la glace trahit son passé immédiat: cette couche est en effet caractérisée par un fort gradient vertical de température par suite de la perte de chaleur intense, tandis que l'air provenant par advection des parties avoisinantes, libres de glace, possède un gradient notablement plus faible. Il y a en outre des variations de température irrégulières, linéairement liées au gradient de température et dont l'amplitude est maximum par la brise de glacier; elles résultent essentiellement du mélange turbulent de la couche voisine de la glace et permettent d'estimer un parcours de mélange du transfert de chaleur. Comme la quantité de chaleur transmise à la glace par le mélange turbulent de l'air sus-jacent est directement proportionnelle au gradient vertical de température, relativement la plus grande quantité de chaleur passe, par brise de glacier, de l'air à la glace, et cela indépendamment de la valeur absolue de la température. Il n'est donc pas justifié d'attribuer à la brise de glacier la propriété de protéger la glace d'une fusion rapide.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Eddy flux of sensible heat at different levels in the stratosphere

Summary Covariances of temperature and meridional wind component at 18 stations in the Northern Hemisphere were computed at 2km-intervals from the surface to 28 km. These covariances are proportional to the northward flux of sensible heat resulting from transient eddies. Cross sections of covariance of temperature and meridional wind component during January and July were constructed for 80°W. At this longitude during January a minimum of eddy heat flux occurred near an altitude of 20 km at all latitudes, and in the higher latitudes a sharp increase began somewhere between 18 km and 22 km. Eddy heat fluxes were generally quite small, in the part of the stratosphere below 20 km. A similar pattern was found at the French station of Chateauroux. The layer which separates the regions of small and large eddy heat fluxes appears to coincide with a null layer described byFaust. However, this sharp dividing line between a lower stratosphere with small eddy heat fluxes and an upper stratosphere with large eddy heat fluxes does not appear at all longitudes. Over Alaska one finds maximum eddy heat fluxes between 20 km and 22 km, and values in the lower stratosphere are much larger than those near 80° W.

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Zusammenfassung Die Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente wurde für 18 Stationen der nördlichen Hemisphäre für 2km-Intervalle vom Boden bis 28 km berechnet. Diese Kovarianzen sind dem nach Norden gerichteten mittleren Strom der Wärme proportional, verursacht durch wandernde Wirbel. Für 80°W wurden Querschnitte der Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente konstruiert. In diesem Meridianschnitt tritt ein Minimum des turbulenten Wärmeflusses in nahezu 20 km Höhe in allen Breiten im Januar auf; in höheren Breiten beginnt eine plötzliche Zunahme mit der Höhe zwischen 18 und 22 km. Dieser turbulente Wärmefluß ist im allgemeinen in der unteren Stratosphäre unterhalb 20 km ziemlich klein. Ein ähnliches Verhalten wird bei der französischen Station Chateauroux gefunden. Die Schicht, welche die Regionen des kleinen und des großen turbulenten Wärmeflusses trennt, scheint mit einer vonFaust besprochenen Nullschicht zusammenzufallen. Diese scharfe Trennungslinie zwischen unterer Stratosphäre mit kleinem turbulenten Wärmefluß und der oberen Stratosphäre mit größeren Wirbelköpern der Wärme tritt jedoch nicht an allen Längengraden auf. Über Alaska findet man einen maximalen turbulenten Wärmestrom zwischen 20 und 22 km; auch die Werte in der unteren Stratosphäre sind dort viel größer als diejenigen um 80°W.

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Résumé On a calculé la covariance existant entre la température et la composante méridionale du vent. Ces calculs, ont été effectués pour des intervalles de 2 km du sol à 28 km et cela pour 18 stations, de l'hémisphère nord. Ces nord et provoqués par des tourbillons mobiles. On a construit des sections de la covariance entre température et composante méridionale du vent à 80° de longitude W. Sous cette longitude, on constate en janvier un minimum du flux turbulent de chaleur à environ 20 km d'altitude et cela sous toutes les latitudes. Dans les latitudes élevées, on constate en outre une brusque augmentation de ce flux avec l'altitude et cela entre 18 et 22 km. Ce flux turbulent de chaleur est en général assez faible dans les basses couches de la stratosphère, c'est à dire au-dessous de 20 km. On trouve des conditions similaires, à la station française de Chateauroux. La couche qui sépare les régions présentant des flux turbulents de chaleur faible et important semble coïncider avec la couche nulle deFaust. Cette nette ligne de séparation entre la stratosphère inférieure présentant un faible flux turbulent de chaleur et la stratosphère supérieure comportant des corps tourbillonnaires de chaleur importants ne se rencontre cependant pas sous toutes les longitudes. Au-dessus de l'Alaska, on rencontre un courant turbulent de chaleur maximum entre 20 et 22 km. Les valeurs de la stratosphère inférieure y sont aussi beaucoup plus grandes que celles trouvées à 80° de longitude ouest.

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With 4 Figures     

Zum Abbau der Schneedecke

Zusammenfassung Ausgehend von der Wärmehaushaltsgleichung einer Schnee- bzw. Eisoberfläche wird der durch Verdunsten und Schmelzen bewirkte Abbau in Abhängigkeit von den meteorologischen Parametern errechnet. Die Ergebnisse werden in Diagrammen dargestellt und diskutiert. Es zeigt sich, daß vor allem zwischen nichtschmelzender und schmelzender Oberfläche unterschieden werden muß, die sich nicht nur in den Formeln, sondern auch in den Abbaubeträgen erheblich unterscheiden. Die Diskussion des Einflusses der Oberflächenform auf den Abbau zeigt dann, daß bei passenden meteorologischen Verhältnissen ein kantenfördernder Abbau auftritt, der zu Büßerschnee und ähnlichen Ablationsformen führen kann.

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Summary Starting from the equation of heat economy of a snow or ice surface the decomposition effected by evaporation and melting is computed in dependence on the meteorological parameters. The results are shown in diagrams and are discussed. It turns out that there should be distinguished between non-melting and melting surfaces, which differ considerably not only in formulae but also in the amount of decomposition. A discussion of the influence of the surface shape on the decomposition shows that under suitable meteorological conditions a decomposition occurs, which leads to the production of edges and may finish up in the formation of penitents or other forms of ablation.

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Résumé Partant de l'équation du bilan calorifique de la surface d'une couche de neige, respectivement de glace, on calcule l'ablation due à l'évaporation et à la fonte en rapport aux paramètres météorologiques. Les résultats de ces calculs sont reproduits sur des diagrammes et discutés. Il en ressort qu'il faut distinguer les surfaces fondantes des autres. Celles-ci se différencient nettement, non seulement dans les formules, mais encore dans les quantités d'ablation. La discussion de la forme de la surface sur l'ablation elle-même montre que, par suite de situations météorologiques adéquates, il se produit une ablation favorisant les arêtes vives. Ce cas particulier peut conduire à la formation de «pénitents» et à des formes semblables d'ablation.

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Mit 7 Textabbildungen     

Glazial-meteorologische Untersuchungen im Karakorum

Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung werden weitere glazial-meteorologische Beobachtungen am Chogo Lungma-Gletscher anläßlich der Frankfurter Himalaya-Expedition 1955 bearbeitet. Die Beobachtungen umfassen: Ablation, Windgeschwindigkeit in 20, 100 und 300 cm Höhe. Temperatur und Feuchtigkeit in 20 und 100 cm Höhe, Oberflächentemperatur, Temperaturdifferenz 20–100 cm, Niederschlag, Verdunstung, sowie den in einer früheren Arbeit publizierten kurz- und langwelligen Strahlungsumsatz an der Gletscheroberfläche.Die erste Meßreihe (Station I, Seehöhe zirka 4000 m) erfaßt das Abschmelzen eines Restes von Winterfirn (51 cm) im Verlauf von 6 Tagen. Die zweite Meßreihe (Station II, Seehöhe zirka 4300 m) beschreibt die Ablation von insgesamt 120 cm Blankeis mit einer mittleren Albedo von 0,30. Beide Stationen liegen unterhalb der Firnlinie auf der flachen Gletscherzunge.Der Tagesgang der Ablation ist ähnlich wie in den Alpen und läßt auch hier a priori auf einen sehr hohen Anteil der Strahlungsablation schließen. Der Gletscherwind des Chogo Lungma ist besonders schwach, was sich vermutlich aus seinen morphologischen Eigenheiten (Mustagh-Typ) erklärt. Eine Erklärung seines täglichen Ganges ergibt sich aus der Differenz Lufttemperatur-Eistemperatur.Die mittleren vertikalen Verteilungen von Windgeschwindigkeit, Temperatur und Feuchtigkeit lassen sich gut durch logarithmische Gesetze annähern. Die vertikalen Ströme von fühlbarer und latenter Wärme werden mit Hilfe des adiabatischen Austauschkoeffizienten berechnet, weil die Berücksichtigung der Stabilität nachLettau die Anwendung nicht-logarithmischer Gesetze für die Temperatur- und Feuchteverteilung erfordern würde (höhenkonstanter Wärmestrom) und die Abweichung in den untersten Dezimetern klein ist.Der mittlere tägliche Wärmehaushalt an den Stationen I und II ist in Tabelle 6 gegeben. Die Übereinstimmung zwischen beobachteter und berechneter Ablation ist befriedigend und rechtfertigt die angewendeten Methoden. Der Anteil der Strahlung an der Ablation beträgt 88% (Firn) und 95% (Blankeis). Wie zu erwarten, ist die konvektive Wärmezufuhr von der gleichen Größenordnung wie auf anderen temperierten Gletschern. Die Ablation durch Verdunstung ist verschwindend klein.Die Rolle der Verdunstung im glazialen Wärmehaushalt wird im Zusammenhang mit dem Büßerschnee-Problem näher diskutiert. Es ergibt sich, daß die Verdunstung für den glazialenWärmehaushalt unter Umständen eine gewisse Bedeutung erlangen kann, für denMassenhaushalt (Verdunstungsablation) wegen ihres hohen Wärmebedarfs im Ablationsgebiet von Gletschern der gemäßigten Zone aber immer weit hinter der Schmelzung zurückstehen wird. Eine qualitative Erklärung der Bildung von Büßerschnee ergibt sich auf Grund des unterschiedlichen Wärmehaushalts der Kleinformen der Eisoberfläche.Die Möglichkeiten vereinfachter Wärmehaushaltsmessungen, besonders für Expeditionszwecke, werden unter Berücksichtigung der bisherigen Erfahrungen diskutiert.Schließlich wird das Ergebnis der Wärmehaushaltsmessungen in hoher, mittlerer und niedriger Breite nach allgemeinen Gesichtspunkten verglichen und erneut auf die Bedeutung der sommerlichen Witterung (Albedoänderungen durch temporäre Schneedecken, Sonnenscheindauer) für die Größenänderungen an Gletschern der gemäßigten Zone hingewiesen.

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Summary The present paper deals with further glacial-meteorological observations on Chogo Lungma Glacier carried out during the Frankfurter Himalaya-Expedition 1955. These observations comprise: ablation, wind velocity at 20, 100, and 300 cm height, temperature and humidity at 20 and 100 cm height, surface temperature, temperature gradient between 20 and 100 cm, precipitation, evaporation, as well as the short and long wave radiative heat exchange at the surface as published in a previous paper.The first series of measuremnts (Station I, altitude about 4000 m) covers the melting of the remains of winter firn (51 cm) in the course of 6 days. The second series (Station II, altitude about 4300 m) covers the ablation of 120 cm of bare ice with an average albedo of 0,30. Both stations were situated below the firn line on the flat glacier tongue.The daily varation of ablation closely resembles that found in the Alps and indicates a very high percentage of radiative ablation. The glacier wind on Chogo Lungma is exceptionally weak which is probably due to its morphological features (Mustagh-Type). An explanation of the daily course of glacier wind is given by considering the temperature difference between air and ice.The mean vertical distributions of wind velocity, temperature and humidity may well be represented by logarithmic laws. The vertical flux of perceptible and latent heat are calculated by means of the adiabatic Austausch coefficient. To account for stability according toLettau's formula would necessitate the application of non-logarithmic laws for the temperature and humidity distribution in order to give a constant heat flux. However, the deviations in the lowermost decimetres are small.The mean daily heat economy at Stations I and II is given in Table 6. The correspondence between observed and computed ablation is satisfactory and justifies the methods applied. Radiation balance (long and short wave) contributes 88% over firn and 95% over bare ice to the total ablation. As is to be expected, convective heat supply is of the same order of magnitude as on other temperate glaciers. Ablation by evaporation is negligible.The part of evaporation in the glacial heat economy is discussed in connection with the problems of nieve de los penitentes. It is shown that, under certain conditions, evaporation may achieve some importance in thethermal budget but that its importance in themass budget (ablation by evaporation) in the ablation area of temperate glaciers will always be negligible compared to the ablation by melting, due to the great amount of heat required for evaporation. Based upon the small local differences of the heat budget of sun-cupped firn an explanation is given of the formation of nieve de los penitentes.The possibilities of simplified measurements of heat economy, especially on expeditions, are discussed.Finally, the glacial heat budget in high, middle, and lower latitudes is compared, and the predominant importance for glacier shrinkage and advance of summer weather (changes of albedo by temporary snow covers, duration of sunshine) is stressed.

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Résumé Les observations glaciologiques et météorologiques effectuées au glacier de Chogo Lungma lors de l'expédition himalayenne de Francfort en 1955 font l'objet ici de nouvelles élaborations. Les mesures concernent: l'ablation, la vitesse du vent à 20, 100 et 300 cm au-dessus du sol, la température et l'humidité à 20 et 100 cm, la température superficielle, la différence de température entre 20 et 100 cm de hauteur, les précipitations, l'évaporation ainsi que l'économie des rayonnements à courtes et longues ondes à la surface du glacier, étudiée dans une publication antérieure.La première série de mesures (Station I, altitude env. 4000 m) comprend la fusion d'un reliquat de névé hivernal (51 cm) en 6 jours. La 2ème série (Station II, 4300 m env.) concerne l'ablation de 120 cm de glace compacte avec un albédo moyen de 0,30. Les deux stations se trouvent au-dessous du névé, sur le plateau glaciaire.La variation diurne de l'ablation est semblable à celle des Alpes et permet là aussi de conclure a priori à une part prépondérante du rayonnement. Le vent du glacier du Chogo Lungma est particulièrement faible ce qui probablement s'explique par ses particularités morphologiques (type Mustagh). Sa variation diurne s'explique par la différence entre la témperature de l'air et celle de la glace.Les distributions verticales moyennes de la vitesse du vent, de la température et de l'humidité peuvent aisément se représenter par des fonctions logarithmiques. Les courants verticaux de chaleur réelle et latente se calculent à l'aide du coefficient d'échange turbulent adiabatique, parce que le recours à la stabilité selonLettau exigerait l'emploi de lois non logarithmiques pour la répartition de la température et de l'humidité (flux de chaleur constant selon la verticale) et parce que l'écart est petit dans les premiers décimètres inférieurs.L'économie thermique diurne moyenne aux stations I et II figure dans le tableau 6. L'accord entre l'ablation observée et calculée est satisfaisant et justifie l'emploi de la méthode. La part du rayonnement dans l'ablation s'élève à 88% (névé) et à 95% (glace compacte). Comme il faut s'y attendre, l'apport convectif de chaleur est du même ordre de grandeur que sur d'autres glaciers des régions tempérées. L'ablation par évaporation est extrêmement faible.Le rôle de l'évaporation dans l'économie thermique des glaciers est discuté en rapport avec le problème de la «neige des pénitents». On constate que l'évaporation peut avoir une certaine importance dans l'économie calorifique du glacier, mais que dans le bilan de masse (ablation par évaporation) son effet reste minime en regard de la fusion, vu les quantités de chaleur mises en jeu dans la zone d'ablation des glaciers tempérés. On peut trouver une explication qualitative de la formation des la «neige des pénitents» dans les différences d'économie calorifique des micro-formes de la surface de la glace. On examine les possibilités de simplifier les techniques des mesure de l'économie calorifique, en particulier pour les expéditions d'exploration.Enfin l'auteur compare les résultats de mesures de l'économie calorifique aux latitudes hautes, moyennes et basses et attire à nouveau l'attention sur l'importance du temps qu'il fait en été (modifications d'albédo par neige fraîche temporaire; durée d'insolation) pour les changements de masse des glaciers des régions tempérées.

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Mit 9 Textabbildungen     

Über die Feinbänderung und Bewegung des Gletschereises

Zusammenfassung In Fortsetzung früherer Arbeiten wurde die Verteilung der Feinbänderung im Zungengebiet der Pasterze (Ostalpen) entlang zehn Querprofilen aufgenommen. Obwohl auf Grund der Gefügeanalyse vermutet wird, daß die im Eis vorhandenen Kornregelungen in Zusammenhang mit Relativbewegungen stehen, deutet die großräumige Verteilung der Feinbänderung auf ein innerhalb der Gletscherbewegung passives Verhalten. Es ergeben sich Hinweise dafür, daß die Feinbänderung ihre Entstehung Vorgängen während oder kurz nach Passage großer Gletscherbrüche verdankt.

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Summary Continuing previous work the distribution of the so-called fine bands on the tongue of Pasterze-glacier (Eastern Alps) was measured along 10 profiles crossing the glacier. Although from petrofabric studies it seems probable that grain orientation within the ice is associated with relative movements the general distribution of fine bands points towards their passive behaviour within the movement of the glacier tongue. It is suggested that they are formed in the ice during or shortly after passing large ice-falls.

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Résumé Poursuivant de précédents travaux, l'auteur a étudié la distribution des micro-couches du front du glacier de la Pasterze (Alpes orientales) le long de dix profils transversaux. Bien que l'analyse de structure porte à croire que l'orientation des grains de la glace soit en relation avec les mouvements relatifs, la distribution d'ensemble des micro-couches indique plutôt une indifférence à l'égard du mouvement du glacier. Il existe des indices selon lesquels les micro-couches seraient dues à des phénomènes se produisant pendant ou peu après de fortes cassures du glacier.

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Mit 5 Textabbildungen.     

A theory of the formation of ice crystals

Summary As is known from laboratory experiments and investigations in the free atmosphere, ice crystal formation is initiated either at vapor saturation with respect to water or by crystallization of a droplet. Nuclei with special properties are needed. An explanation of their effectiveness can be given by application of the laws of oriented overgrowth (Epitaxy) between two crystals. Any host crystal having a plane with a geometrical pattern similar to, for instance, the base plane of the ice crystal, can orient an adsorbed layer of H₂O molecules already in the ice crystal pattern. The closer the fit between the two crystal planes, the greater the area of oriented H₂O molecules will be. By piling up other layers of H₂O molecules a very small ice crystal, called ice seed, is created which can grow in supercooled water. This crystal is so small that according to theThomson-Gibbs Law a high supersaturation would be needed to create it directly from vapor. Calculations of the effective temperature of mica, AgI and quartz as freezing nuclei are in fairly good agreement with the experiment. This theory permits an explanation of the observed thresholds of ice formation which occur at about –20°, –30°, –40° and –60°C. Occasionally capillary condensation of water molecules on a freezing nucleus will occur when the vapor is saturated with respect to ice but not with respect to water; this has frequently been erroneously ascribed to ice formation by a real sublimation nucleus.

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Zusammenfassung Nach Untersuchungen im Laboratorium und in der freien Atmosphäre entsteht Eis entweder aus Wasserdampf auf dem Umwege über vorherige Kondensation des dampfes oder unmittelbar aus der flüssigen Phase durch Kristallisation. Zur Einleitung des Kristallisationsprozesses sind Kerne (Gefrierkerne) mit besonderen Eigenschaften notwendig. Eine Erklärung ihrer Wirkungsweise wird durch Anwendung der Gesetze über das orientierte Aufwachsen eines Kristalls auf einem anderen gewonnen. Besteht zwischen einer Gitternetzebene irgendeines Kristalls und z. B. der Basisebene des Eiskristalles eine gewisse Ähnlichkeit, die sich nachRoyer hauptsächlich auf die geometrische Anordnung der Kristallbausteine in beiden Flächen bezieht, dann orientiert sich die erste auf der Kristallfläche adsorbierte Moleküllage des Gastkristalls in der für sie typischen Gitteranordnung. Eine weitere, wesentliche Bedingung ist sehr gute Benetzbarkeit des Wirtkristalls durch die Bausteine des Gastkristalls, ohne daß es jedoch zur Auflösung des Wirtkristalls kommen darf. Solche Benetzbarkeit zeigt z. B. eine frisch gespaltete Glimmerfläche. Auf der Oberfläche eines gewöhnlichen, nach seiner Struktur geeigneten Aerosolteilchens werden jedoch nur wenige solcher aktiver Stellen vorhanden sein. Je besser dann die geometrische Ähnlichkeit beider Kristallflächen ist, um so größer ist die Fläche des Gastkristalls, die orientiert werden kann.Diese erste orientierte Molekülschicht des Gastkristalls wirkt orientierend auf die Wassermoleküle der Umgebung oder die durch den Kondensationsprozeß angelagerten Moleküle; dadurch entsteht ein kleiner Eiskristall. Dieses Kriställchen wirkt bei einer bestimmten kritischen Temperatur als Kristallisationskeim für das gesamte Wasser. Die Beziehung zwischen seiner Größe und seiner Wirkungstemperatur kann berechnet werden nach einer vonJ. J. Thomson abgeleiteten Formel. Je größer es ist, um so näher am Gefrierpunkt wirkt es; trotzdem ist es aber noch so klein, daß nach dem Thomson-Gibbsschen Gesetz eine große Übersättigung notwendig wäre, um es direkt aus dem Dampf zu bilden. Durch Analyse der geometrischen Ähnlichkeit zwischen der Basisfläche eines Eiskristalls einerseits und der Spaltfläche von Glimmer, der Basisfläche von Silberiodid und der Basisfläche eines Quarzkristalls anderseits war es möglich, die Größe der Fläche zu berechnen, über die die adsorbierten Wassermoleküle in der Basisflächenstruktur von Eis orientiert werden können. Dadurch war die Größe des Eiskeimes gegeben, dessen kritische Wirkungstemperatur nachJ. J. Thomsons Formel berechnet werden konnte.Die so berechneten Werte stimmen gut mit den experimentell festgestellten Gefriertemperaturen von Wasser auf Glimmer, Silberiodid und Quarz überein. Versuche mit Glimmer deuten darauf hin, daß in der Nähe des Gefrierpunktes eine besonders gute Ableitung der Gefrierwärme erforderlich ist, um den Kristallisationsprozeß in Gang zu bringen. Die Theorie gestattet eine Erklärung der verschiedentlich beobachteten Temperaturschwellen der Eisbildung in den Intervallen –19 bis –24°C, –30 bis –35°C, –39 bis –42° C und –60 bis –65°C. — Kapillarkondensation, durch die an unlöslichen Kondensationskernen Kondensation schon bei 90% rel. Feuchte einsetzen kann, kann das Vorhandensein eines Sublimationskernes vortäuschen.

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Résumé D'après les recherches faites au laboratoire et dans l'atmosphère libre, la glace se forme soit à partir de la vapeur d'eau en passant par la condensation préalable, soit directement par cristallisation à partir de la phase liquide. Le processus de cristallisation exige la présence de noyaux de congélation aux propriétés particulières pour s'amorcer; l'action d'un noyau peut s'expliquer par les lois relatives à la croissance orientée d'un cristal sur un autre. S'il existe entre le réseau moléculaire d'un cristal quelconque et le plan de base d'un autre cristal une certaine ressemblance qui d'aprèsRoyer se rapporte essentiellement à la distribution géométrique des éléments cristallins des deux plans de contact, alors la première couche moléculaire du cristal secondaire qui est adsorbée sur une face du premier s'oriente suivant le réseau typique de celui-ci. Une autre condition importante est celle de la parfaite mouillabilité du cristal primitif vis-à-vis du nouveau cristal, sans toutefois que le premier risque de se dissoudre; une face fraîchement clivée de mica par exemple présente cette propriété. Mais la surface d'une particule d'aérosol de structure convenable ne présente que peu de «points actifs» de ce genre. Plus les deux surfaces cristallines mises en présence sont géométriquement semblables, plus la surface du cristal secondaire qui peut être orientée est grande.La première couche moléculaire orientée du cristal secondaire exerce un effet directeur sur les molécules d'eau du milieu ou sur les molécules déposées par le processus de condensation; ainsi naît un petit cristal de glace. A une température critique déterminée, ce dernier joue le rôle de germe de cristallisation pour toute l'eau disponible. La relation entre la grosseur de ce cristal et sa température efficace peut se calculer par une formule due àJ. J. Thomson. Plus le cristal est gros, plus il agit près du point de congélation; cependant il est encore si petit que d'après la loi deThomson-Gibbs il faut une grande sursaturation pour qu'il se forme directement à partir de la vapeur. Par l'analyse de la similitude géométrique entre la surface de base d'un cristal de glace d'une part et la surface de clivage de mica, la surface de base de iodure d'argent ou d'un cristal de quartz d'autre part, on pouvait calculer la grandeur des surfaces sur lesquelles les molécules d'eau adsorbées peuvent être orientées selon la structure de la surface de base de la glace. On obtenait ainsi la grosseur du germe de glace dont on pouvait calculer la température critique efficace d'après la formule deThomson.Ces valeurs calculées sont en bon accord avec les températures de congélation de l'eau sur mica, iodure d'argent et quartz déterminées expérimentalement. Des essais faits avec du mica semblent montrer qu'au voisinage du point de congélation la chaleur de congélation doit pouvoir s'écouler facilement pour mettre en train le processus de cristallisation. La théorie permet d'expliquer les seuils de température de la formation de la glace souvent observés dans les intervalles de –19° à –24°, –30° à –35°, –39° à –42° et de –60° à –65°C. La condensation capillaire par laquelle une condensation peut se produire sur des noyaux insolubles pour une humidité relative de 90% déjà est de nature à faire croire à la présence d'un noyau de sublimation.

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With 8 Figures.     

Spaltprodukt-Radioaktivität in Niederschlägen,auf Gletscherflächen,in Gräsern und Tierorganen nach Messungen in verschiedenen Höhenlagen der Nordalpen in den Jahren 1957 bis 1960

Zusammenfassung Die vorliegende Arbeit gibt einen Überblick über Messungen der künstlichen Beta- und Gamma-Radioaktivität (Spaltproduktaktivität) in Niederschlägen, auf einer Gletscherfläche und in Gras- und Tierorganproben. Das Wesentliche der Untersuchung liegt nicht allein in der lückenlosen zeitlichen Erfassung aller dieser Größen seit 1957/58, sondern vor allem in der synchronen Bestimmung der Aktivitätswerte in Proben, die gleichzeitig in verschiedenen Höhenlagen gewonnen worden sind (Niederschlag, Grasaschen). Diesem Zwecke dient ein alpines Stationspaar mit relativ großem Höhenunterschied (1,1 km) bei kleinem Basisabstand (2,5 km). Die Sammlung von Gletschereisproben erfolgte in Höhen von etwa 2600 m NN. Zusätzlich zu den Bestimmungen der Gesamt-, Beta- und Gamma-Radioaktivität der Proben wurden chemisch-radiologische Isotopenanalysen ausgeführt.Aus dem Vergleich der in verschiedenen Höhen gewonnenen Proben ergibt sich, daß, während die spezifische Niederschlags-Radioaktivität auf dem letzten Kilometer Fallweg noch um im Mittel 20% ansteigt, die mittlere Zufuhr von Aktivität zum Boden an der Bergstation etwa gleich der an der Talstation (wegen unterschiedlicher Niederschlagsmengen) ist. Die spezifische Radioaktivität in den Grasaschen nimmt mit steigender Höhenlage des Probenahmeortes stark zu; diese Höhenabhängigkeit der Kontamination kann nicht durch unterschiedliche Aktivitätszufuhr zum Boden in Abhängigkeit von der Höhe erklärt werden. Auch zeigen die Gräser aus verschiedenen Höhen keine Unterschiede bezüglich Wasser- und Mineraliengehalt, die den Höheneffekt der Kontamination erklären könnten. Die auf Gletscherflächen gefundene Konzentration an Kernspaltprodukten ist sehr hoch (maximal mehrere 1000·10^–7 C/cm³). Ihre zeitlichen und örtlichen Abhängigkeiten werden studiert.Eine besonders eingehende Auswertung erfahren die in Niederschlägen gefundenen Werte der Radioaktivität, vor allem auch in bezug auf meteorologische Bedingungen (z. B. Labilität), den zeitlichen Abfall der Aktivität (Bestimmung der Explosionszeitpunkte) und die Beziehung zur Luftradioaktivität (wash out-Effekt). Es zeigt sich, daß die Niederschläge sehr oft Aktivität zur Erdoberfläche zurückführen, die, an Feinstaub gebunden, durch Luftbewegung vom Boden aufgewirbelt worden war; dadurch entsteht eine Verfälschung der Aktivitätsmessung im Niederschlag. Niederschläge, die an Hochstationen aufgefangen werden, liefern verläßlichere Werte in bezug auf künstliche Radioaktivität aus dem Wolkenniveau, da sich die Aufwirbelungsvorgänge nur in den untersten 100 m der Atmosphäre abspielen.

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Summary Measurements of artificial and radioactivity in precipitation, on glacier surfaces, and in samples of grass and animal matter are described. The observations have been carried out regularly since 1957/58. Samples from different altitudes have been taken simultaneously at two alpine stations (altitude difference 1,1 km, horizontal distance 2,5 km). Glacier ice was sampled at an altitude of 2600 m. In addition to the determinations of radioactivity, analyses of radio-isotopes were carried out.Comparison of the results from different altitudes shows that the specific radioactivity of precipitation during the last kilometre of its fall increases by about 20%, while the mean addition of radioactive matter to the ground is about equal at the upper and lower station (due to the different amounts of precipitation). The specific radioactivity of grass ashes shows a marked increase with altitude which cannot be explained by a different supply of radioactive matter to the ground. The grass in different altitudes shows no differences in water and mineral content which might otherwise explain the dependence on altitude of radioactive contamination. The concentration of nuclear fission products found on glacier surfaces is very high (maximum several 1000·10^–7 C/cm³).The radioactivity of precipitation with respect to the general meteorological conditions (e. g. instability), the decrease with time (after date of nuclear explosion), and the relationship to radioactivity of the air (wash-out effect) are discussed in detail. Measurements of the radioactivity of precipitation are often biased by radioactive dust carried off the ground by turbulence. Therefore, the most reliable determinations of radioactive contamination from the cloud level are obtained by using the precipitation at high altitude stations.

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Résumé Des mesures de la radioactivité et artificielle (produits de fission) de la précipitation, de la surface d'un glacier, de l'herbe et d'organes animaux faites depuis 1957/58 de façon continue ont fourni des valeurs provenant simultanément d'altitudes différentes. Elles ont été faites à deux stations alpines distantes de 2,5 km et à 1,1 km l'une au-dessus de l'autre; la glace fut récoltée á 2600 m. L'analyse des échantillons porta sur la teneur radioactive et la présence d'isotopes.Alors que la radioactivité de la précipitaton augmente de 20% au cours du dernier kilomètre de chute, l'activité fourni au sol est la même aux deux stations d'en haut et d'en bas. La radioactivité spécifique des cendres d'herbe augmente avec l'altitude, mais cela ne peut tenir à des différences de l'apport d'activité au sol ni à la teneur en sels minéraux ou en eau. Sur le glacier la concentration en produits radioactifs est très élevée.Il arrive que la précipitation ramène au sol des produits de fission souleveés de terre avec de fines poussières ce qui fausse les mesures relatives aux précipitations. Celles-ci sont plus sûres lorsqu'on les effectue à la montagne puisque les enrichissements par les poussières soulevées sont limités aux premiers cent mètres de l'atmosphère.

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Mit 17 Textabbildungen

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Zur Zeit Farchant bei Garmisch, Oberbayern, Bundesrepublik Deutschland.     

Zur Mikrometeorologie der eisnahe Luftschicht

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

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

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

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Mit 2 Textabbildungen.     

Energy balance of the arctic

Summary Evaporation and sensible heat flux have been calculated for each month over the Polar Ocean and the Norwegian-Barents Sea. Sverdrup's evaporation formula was used, and it was first examined how the K-coefficient in that formula depends on the wind speed frequency distribution. Thus the effect of the Arctic wind conditions could be taken into account. Seasonal maps were constructed of mean wind speed. Previously obtained surface temperatures were used, but some additional examinations were carried out, using various assumptions for extreme surface temperatures in summer and winter.Evaporation and sensible heat flux were calculated separately for the following areas: Central Polar Ocean, Kara-Laptev Sea, East Siberian Sea, Beaufort Sea, and belts of 5° latitude of the Norwegian-Barents Sea.The values for the different areas are presented in tables and figures. Evaporation over ice surfaces has a double maximum—in spring and fall—and a main minimum in winter. Over open water surfaces the evaporation shows a summer minimum and a broad maximum in winter. If small parts of the ocean were to remain open longer in the fall, or during the whole winter, the heat loss would increase very rapidly.Sensible heat flux is often calculated from evaporation by theBowen ratio. The small evaporation values over the Polar Ocean give unreliable values for sensible heat flux, and instead the formula byShuleikin was used. This permits the determination of sensible heat flux independent of evaporation. The characteristic sensible heat flux curves are quite similar to the evaporation curves. The open water areas in the Polar Ocean show very high values for sensible heat flux. One percent open water, from October to May would increase the heat flux from the Central Polar Ocean from 3.7 to 5.2 Kcal cm^–2, year^–1. Open areas must remain small as there is not sufficient energy available to maintain such fluxes.Finally, a table gives the monthly values of the total heat loss for the various areas, by evaporation and sensible heat flux.

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Zusammenfassung Monatswerte für Verdunstung und Wärmefluß wurden für das Polarmeer und für Nordmeer-Barentssee berechnet. Zur Verdungstungsberechnung wurde die Formel vonSverdrup benutzt, deren K-Koeffizient in seiner Windabhängigkeit neu berechnet wurde. Auf Grund neu konstruierter jahreszeitlicher Karten der mittleren Windgeschwindigkeit konnten die arktischen Windverhältnisse berücksichtigt werden. Wegen der Unsicherheit früher bestimmter Oberflächentemperaturen wurden zusätzliche Berechnungen für Extremfälle im Sommer und Winter durchgeführt, um mögliche Fehlerquellen abzuschätzen. Verdunstung sowie Wärmefluß wurden gesondert für die folgenden Gebiete berechnet: Zentrales Polarmeer, Kara-Laptev-See, Beaufort-See sowie für Bänder von 5° Breite im Gebiet Nordmeer-Barentssee.Die Resultate für die einzelnen Gebiete werden an Hand von Diagrammen und Tabellen diskutiert. Über Eis zeigt die Verdunstung ein doppeltes Maximum im Frühling und Herbst und das Hauptminimum im Winter, während sich über offenem Wasser ein Sommerminimum und ein breites Wintermaximum ergeben. Es zeigt sich, daß bereits relativ kleine Wasserflächen, die länger im Herbst oder während des ganzen Winters offen bleiben, im Polarmeer zu sehr hohen Wärmeverlusten führen.Der Wärmefluß wird oft auf Grund der Verdunstung mit Hilfe derBowen-Formel berechnet. Wegen der geringen Verdunstung über dem Polarmeer führt diese Formel jedoch zu unrichtigen Werten, und es wird deshalb hier dieShuleikin-Formel benützt, die eine Bestimmung des Wärmeflusses unabhängig von der Verdunstung ermöglicht; die charakteristischen Kurven des Wärmeflusses sind den Verdunstungskurven sehr ähnlich. Offenes Wasser im Polarmeer führt auch hier zu sehr hohen Werten; eine offene Wasserfläche von 1% in der Zeit von Oktober bis Mai würde den Wärmefluß vom zentralen Polarmeer von 3,7 auf 5,2 Kcal/cm² pro Jahr erhöhen. Offene Flächen müssen daher klein bleiben, da der Energievorrat nicht genügend groß für die Aufrechterhaltung eines solchen Energieflusses wäre. Zum Schlusse werden in einer Tabelle Monatswerte der gesamten Wärmeverluste durch Verdunstung und Wärmefluß für die verschiedenen Gebiete gegeben.

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Résumé On a calculé des valeurs mensuelles de l'évaporation et du flux de chaleur pour l'Océan Glacial Arctique et pour la région située entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents. Dans le cas de l'évaporation, on s'est servi de la formule deSverdrup dont on a déterminé à nouveau le coefficient K en tenant compte de sa dépendance du vent. Il a été possible de tenir compte du vent dans les régions arctiques grâce à l'établissement récent de cartes saisonnières de la vitesse moyenne du vent. En raison de l'incertitude des déterminations antérieures de la température de surface, on a procédé à des calculs supplémentaires pour des cas extrêmes en été et en hiver afin d'évaluer les sources d'erreurs possibles. On a calculé séparément l'évaporation et le flux de chaleur pour les régions suivantes: Centre de l'Océan Glacial Arctique, Mer de Kara-Mer de Laptev, Mer de Beaufort ainsi que pour de bandes de 5° de largeur dans la région comprise entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents.On discute les résultats obtenus pour ces différentes zones en partant de diagrammes et de tableaux. Au-dessus de la glace, l'évaporation présente deux maximums, l'un au printemps, l'autre en automme et un minimum principal en hiver. Sur la mer libre, on constate au contraire un minimum en été et un maximum très large en hiver. Il en résulte que des surfaces libres de glace relativement peu étendues qui se maintiennent en automne, voire durant tout l'hiver peuvent déjà provoquer des pertes de chaleur considérables dans l'Océan Glacial Arctique.On calcule souvent le flux de chaleur en se basant sur l'évaporation selon la formule deBowen. Cependant, en raison des faibles évaporations constatées sur l'Océan Glacial, cette formule conduirait à des valeurs fausses. On a donc utilisé ici la formule deShuleikin qui permet la détermination du flux de chaleur indépendamment de l'évaporation. Les courbes caractéristiques du flux de chaleur sont très semblables à celles de l'évaporation. Les surfaces libres de glace de l'Océan Glacial conduisent ici aussi à des valeurs très élevées. Une surface d'eau de 1% restant libre de glace d'octobre à mai augmenterait de flux de chaleur de l'océan de 3,7 à 5,2 Kcal/cm² par année. Les surfaces d'eau doivent donc rester très petites, car les réserves d'énergie sont insuffisantes pour maintenir un tel flux d'énergie calorifique. On donne enfin dans une table les pertes mensuelles totales de chaleur dues à l'évaporation et au flux de chaleur et cela pour chacune des régions considérées.

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With 6 Figures

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The research reported in this paper was sponsored in part by the Air Force Cambridge Research Laboratories, Office of Aerospace Research, under Contract AF 19(604)7415.     

Beitrag zum Problem der Eisbildung in Wasserwolken

Zusammenfassung Maßgebend für die künstliche Eisbildung ist die Gesamtoberfläche der Impfsubstanz bzw. die Gesamtenergie der Erschütterung, wobei eine Oberfläche von 1 cm² einer Energie von zirka 740 erg gleichwertig ist. Keine Sonderstellung des Silberjodids.

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Summary In the transformation of water into ice by artificial means the total surface of a crystal seed is decisive or the total energy of a concussion, with 1 cm² being equivalent to ca. 740 erg, Ag J forming no exception.

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Résumé Ce qui est déterminant dans le processus de la formation artificielle de la glace c'est la surface totale de la substance servant à ensemencer ou plutôt l'énergie totale de l'ébranlement, une surface de 1 cm² équivalent ici à une énergie d'environ 740 ergs. L'iodure d'argent n'occupe pas de place privilégiée.

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Mit 3 Textabbildungen     

Untersuchung der Radioaktivität der Atmosphäre mit der Filtermethode

Zusammenfassung Die nicht-gasförmigen radioaktiven Beimengungen der Luft werden an Aerosole angelagert und können mit diesen in Schwebstofffiltern aufgefangen werden. Die Beziehungen zwischen Filteraktivität und Aktivitätskonzentration in der Luft werden angegeben. Ein Verfahren zur Absolutmessung von Aktivitäten wird beschrieben, bei dem das Filter in das Innere eines Zählrohres gebracht wird. Bei diesen Messungen wurde auch der Verlust an -Teilchen im Filter bestimmt und gefunden, daß die aktiven Teilchen in einer Schicht von nur wenigen mg/cm² an der Filteroberfläche abgelagert werden.Mittels der Filtermethode wurde die Radioaktivitat der bodennahen Atmosphäre in Heidelberg an zwei Meßstellen in ca. 130 und 565 m ü. M. untersucht. Die Aktivität wurde mit zylindrischen -Zählern gemessen, deren Mantel die gleiche Fläche wie das exponierte Filter hat. Das Filterverfahren ist besonders vorteilhaft für langlebige Aktivitäten, auch wenn ihre Konzentration sehr klein ist. Daher liefert die Abfallkurve außer der Aktivität der Rn-Folgeprodukte (in der Größenordnung 10^–10 Curie/m³ für eine Substanz der Zerfallsreihe) quantitativ die Beiträge der Th-Reihe (im Mittel 7,5·10^–12 Curie/m³ für ein Reihenglied), der von Atombombenversuchen stammenden Spaltprodukte (in den letzten beiden Jahren größenordnungsmäßig 10^–13 bis 10^–12 Curie/m³) und des RaD (etwa 10^–14 Curie/m³), für welches das radioaktive Gleichgewicht der Ra-Reihe durch nicht-radioaktive Vorgänge stark gestört ist. Der Einfluß der meteorologischen Bedingungen wird diskutiert und gezeigt, daß eine einwandfreie Deutung nur möglich ist, wenn man alle Witterungsfaktoren gleichzeitig in Betracht zieht. Bodenluft wurde in Stollen und Bohrlöchern untersucht und eine geologische Verwerfung durch Filtermessungen lokalisiert.

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The non-gaseous radioactive substances in the air are trapped by aerosols; together with those particles they can be collected in filters. The relations between filter activity and activity concentration in the air are given. A procedure for measuring absolute activities is described, the filter being put inside a counter. With these measurements the loss of -particles in the filter was also obtained, and it was found that the active particles are deposited in a layer of only few mg/cm² on the filter surface.By means of the filter method the radioactivity of the atmosphere near the ground has been studied at Heidelberg; two stations at 130 and 565 m above sea-level were used. The activity was measured by cylindrical -counters the lateral area of which is equal to the area of the exposed filters. The filter method presents special advantage for long-living activities even if their concentration is very low. Therefore beyond the activity of the Rn daughter-products (in the order of 10^–10 Curie/m³ for each member of the series) the decay curve gives also quantitatively the contributions of the Th series (mean value 7,5·10^–12 Curie/m³ per member), of the fission products originating from atomic bomb tests (during the last two years in the order of 10^–13 to 10^–12 Curie/m³) and of RaD (about 10^–14 Curie/m³) for which the radioactive equilibrium of the Ra series is severely perturbed by non-radioactive processes. The influence of meteorological conditions is discussed and it is shown that a consistent interpretation is reached only by considering all weather factors together at the same time. Air from the ground was studied in tunnels and bore holes, and a geological fault was localized by filter measurements.

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Résumé Les substances radioactives non-gazeuses de l'air sont fixées à des aérosols qui sont à leur tour captés au moyen de filtres. L'auteur fait part des rapports qui relient l'activité des filtres et la concentration de l'activité dans l'air et décrit une méthode de mesure d'activité absolue, où le filtre est introduit à l'intérieur d'un compteur. Durant ces mesures on a déterminé la perte en particules dans le filtre et on a trouvé que les particules actives n'étaient déposées que dans une couche de quelques mg/cm² à la surface du filtre.Avec la méthode des filtres on a examiné la radioactivité de l'atmosphère proche du sol sur deux points à Heidelberg à 130 et à 565 m d'altitude environ. On a mesuré l'activité avec des compteurs cylindriques dont l'enveloppe a la même surface que le filtre exposé. La méthode des filtres est particulièrement indiquée lorsqu'il s'agit d'activités longtems durables même si la concentration est très faible. C'est pourquoi la courbe de diminution fournit quantitativement outre l'activité des produits secondaires Rn (dans l'ordre de grandeur de 10^–10 Curie/m³ pour une substance de la série) les contributions des éléments de la série Th (valeur moyenne 7,5·10^–12 Curie/m³ pour un élément de la série), des produits de fission provenant d'expériences faites avec des bombes atomiques (au cours des deux dernières années dans un ordre de grandeur de 10^–12 à 10^–13 Curie/m³) et du Ra D (à peu près 10^–14 Curie/m³), pour lequel l'équilibre radioactif de la série Ra est fortement troublé par des processus non-radioactifs. L'auteur discute aussi l'influence exercée par les conditions météorologiques et montre qu'il n'est pas possible de donner d'explication satisfaisante à moins de tenir compte simultanément de toas les facteurs météorologiques. L'air du sol a été également examiné dans des galeries de mines et des trous de forage; il a été possible de localiser une faille géologique par de telles mesures.

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Mit 7 Textabbildungen

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In Firma Hans Grimmig, Heidelberg, Abt. Bergbau.     

A meteorological study of Dry-fallout of radioactive debris

Summary A general expression is derived for the intensity of dryfallout based on time variations of beta-activity in surface air, due to worldwide tropospheric distribution of debris from nuclear testings. Model assumptions are outlined for the consideration of large-scale effects of horizontal divergence of air flow, and small-scale effects of eddy diffusion. The parameterization is based on the concept of geostrophic drag coefficients and atmospheric boundary layer theory. The model is completed by a two-parameter representation of tropospheric profiles of beta activity. Case studies of dry-fallout in 1962 and 1963 at three stations of the United States Public Health Service (USPHS) network are discussed. Dry-fallout rates per day are found to be approximately 10% of average wet-fallout rates of the same period. The average residence time of debris in the troposphere is estimated to be about 65 days if dry-fallout would be the only cleansing process.

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Zusammenfassung Für die Intensität von radioaktivem Ausfall wird eine allgemeine Formel abgeleitet. Sie beruht auf der beobachteten zeitlichen Veränderung der bodennahen Konzentration radioaktiver Beta-Teilchen, die als Abfallprodukte der Kernwaffenversuche weltweite Verteilung erfuhren. Das theoretische Modell zur Berechnung von Trockenausfall erfordert gewisse Annahmen zur Berücksichtigung von 1. großräumigen Effekten der horizontalen Divergenz der Luftströmung und 2. kleinräumigen Turbulenzeinflüssen. Diese Effekte werden durch Parameter der horizontalen Luftdruckverteilung berücksichtigt, die auf dem Konzept des geostrophischen Widerstandsbeiwertes und der atmosphärischen Grenzschichttheorie beruhen. Das Modell ist durch zwei weitere Parameter vervollständigt, welche das troposphärische Profil der Beta-Aktivität repräsentieren. Beispiele von Trockenausfall in den Jahren 1962 und 1963 werden für drei Stationen des Beobachtungsnetzes des United States Public Health Service diskutiert. Es ergab sich, daß Trockenausfall pro Tag etwa 10% des Ausfalles durch Niederschlag (pro Regentag) für den gleichen Zeitabschnitt ausmacht. Ferner wird abgeschätzt, daß die Verweilzeit der radioaktiven Teilchen in der Troposphäre im Durchschnitt 65 Tage beträgt, wenn Trockenausfall der alleinige Reinigungsprozeß ist.

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Résumé On développe ici une formule générale permettant le calcul de l'intensité des retombées radio-actives. Cette formule est fondée sur la variation de la concentration au voisinage du sol des particules radio-actives béta, disséminées dans l'atmosphère entière à la suite d'essais d'armes nucléaires. Le modèle théorique permettant de représenter la sédimentation en atmosphère sèche nécessite certaines suppositions afin de tenir compte d'une part des effets à grandes dimensions de la divergence horizontale des courants aériens et d'autre part des effets de la turbulence à petites dimensions. On tient compte de ces effets au moyen de paramètres de la répartition horizontale de la pression, paramètres basés sur le coefficient de la résistance géostrophique et sur la théorie des couches limites atmosphériques. Ce modèle est complété par deux paramètres supplémentaires qui représentent le profil troposphérique de l'activité béta. Comme exemple, on discute les quantités de retombées recueillies à trois stations du «United States Public Health Service» durant les années 1962 et 1963. Le résultat en est que la sédimentation à sec par jour représente environ le 10% des retombées entraînées par les précipitations durant la même période. On estime en outre que les particules se maintiennent en moyenne durant 65 jours dans la troposphère si la sédimentation se fait uniquement sans le concours de précipitations.

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With 2 Figures

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The research reported was supported, in part, by the National Science Foundation, Grant No. GP-444.     

Über die Genauigkeit der Registrierungen des Sonnenscheinautographen Campbell-Stokes

Zusammenfassung Nach einem Hinweis auf die bekannten Mängel des Campbell-Stokesschen Sonnenscheinautographen werden die gleichzeitigen Registrierungen, die in Basel mit dem Maurerschen Heliochronographen und dem Campbell-Stokesschen Autographen durchgeführt wurden, eingehend besprochen. Zunächst wird der Einfluß der verschiedenen Schwellenintensität der Apparate (0,2 bis 0,4 cal cm^–2 min^–1) in verschiedener Hinsicht (Sonnenhöhe bei Registrierbeginn, Verlust der registrierten Sonnenscheindauer an wolkenlosen Tagen, der Tagesgang der Sonnenscheindauer für Intensitäten zwischen 0,2 und 0,4 cal cm^–2 min^–1) untersucht. Eingehend werden die Fehler besprochen, die durch das Überbrennen entstehen, und ihre Auswirkungen auf die gesamte Sonnenscheindauer und ihren Tagesgang, auf die Anzahl Stunden mit ununterbrochen registriertem Sonnenschein bestimmt. Nach Untersuchungen über die Häufigkeitsverteilung von Stunden mit bestimmter Sonnenscheindauer, über Tage mit bestimmten Tagessummen der Sonnenscheindauer und über das Verhalten der Summe von relativer Sonnenscheindauer und Bewölkung wird die Wünschbarkeit einer einheitlichen internationalen Standardisierung der Apparate und der Auswertevorschriften betont.

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Summary After an allusion to the well-known deficiencies of the Campbell-Stokes sunshine recorder, the author discusses the results of simultaneous records which have been carried through at Basle with this apparatus and the heliochronograph of Maurer. He studies the consequences of their unequal sensibilities with regard to the sun's elevation at the beginning of the registration, the loss of sunshine duration on cloudless days and the daily variation of sunshine duration for the intensities between 0,2 and 0,4 cal cm^–2 min^–1. The errors arising from an excessive burning and their consequences for the total duration of sunshine and for its daily variation are discussed as well as for the number of hours with uninterrupted insolation. The study of the frequency distribution of hours with a determined duration of sunshine, of days with determined totals of insolation, of the sum of relative insolation and cloudiness induce the author to advocate an international normalization of instruments and of evaluation methods.

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Résumé Après avoir rappelé les défauts connus de l'héliographe Campbell-Stokes, l'auteur compare les enregistrements simultanés de cet appareil et de l'héliochronographe de Maurer exécutés à Bâle. Il étudie les conséquences de leurs sensibilités différentes en considérant la hauteur du soleil au début de l'enregistrement, la perte d'insolation lors des jours sans nuages et la variation diurne de l'insolation pour des intensités comprises entre 0,2 et 0,4 cal cm^–2 min^–1. Les erreurs produites par une brûlure excessive du carton ont une répercussion sur l'insolation totale et sa variation diurne ainsi que sur le nombre d'heures à insolation ininterrompue. L'étude de la fréquence des heures présentant une durée d'insolation déterminée, des jours présentant des sommes d'insolation déterminées, de la somme de l'insolation relative et de la nébulosité conduisent enfin l'auteur à souhaiter une normalisation internationale des appareils et des méthodes de dépouillement.

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Mit 7 Textabbildungen

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Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Analyse dreier Forschungsflüge des „Project Jet Stream”

Zusammenfassung Aus detaillierten Analysen der Project Jet Stream-Flüge Nr. 9 (10. Januar 1957), Nr. 12 (18. Januar 1957) und Nr. 19 (16. Februar 1957) können einige interessante Schlußfolgerungen auf die Feinstruktur der Atmosphäre im Bereich von Strahlströmen gezogen werden. Aus den Analysen der potentiellen Temperatur geht eine blättrige Struktur der Troposphäre unterhalb und rechts des Strahlstromkernes deutlich hervor. Flug Nr. 9 zeigt die Bildung stehender Leewellen mit maximalen Amplituden im Bereich stabiler Zonen. Flug Nr. 12 läßt besonders gut die lang anhaltende Erhaltungstendenz der mesostrukturellen Temperatur- und Geschwindigkeitsschwankungen erkennen, während bei der Analyse des Fluges Nr. 19 ein Verlagerungsmechanismus festzustellen war, der eine Verschiebung des Strahlstromkernes gegen höhere Niveaus hin zu bewirken scheint.

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Summary From detailed analyses of Project Jet Stream Flights No. 9 (10 January 1957), No. 12 (18 January 1957) and No. 19 (16 February 1957) several interesting conclusions may be drawn as to the detailed structure of the atmosphere near jet streams. The leaf-like structure of the troposphere below and to the right of the jet-stream core can be seen from the analyses of potential temperature. Flight No. 9 shows the formation of standing lee-waves with maximum amplitudes within stable layers. Flight No. 12 gives an exceptionally good account of the long-lasting conservation of meso-scalar fluctuations in temperature and wind speed. Flight No. 19 reveals a mechanism of progression of the jet core, which enables the jet axis to proceed towards higher levels.

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Résumé L'analyse détaillée de trois vols effectués dans le cadre du Project Jet Stream 1957 permet de tirer quelques conclusions intéressantes relatives à la structure fine de l'atmosphère dans le domaine du jet. la température potentielle fait apparaître une structure feuilletée de la troposphère sous le jet et à sa droite. Le vol No 9 montre la formation d'ondes stationnaires à amplitude maximum dans le domaine de zones stables. Le vol No 12 met en évidence la persistance de variations de température et de vitesse à l'échelle moyenne, tandis que le vol No 19 décèle un mécanisme tendant à déplacer l'axe du jet vers le haut.

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Mit 24 Textabbildungen

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Die hier vorgelegten Analysen wurden unter Anleitung von Dozent Dr.E. R. Reiter in einem Seminar über Meteorologische Analyse angefertigt.     

Sur la détermination du flux énergétique du rayonnement extraterrestre du Soleil

Résumé Le problème de la densité spectrale du flux énergétique du rayonnement solaire extraterrestre a été réexaminé en relation, avec le problème de la constante solaire. En utilisant les densités spectrales de flux énergétique du rayonnement global de la photosphère, on a déterminé la distribution spectrale extraterrestre du rayonnement solaire de 0,2 à 10 . Ces nouvelles données doivent être employées dans les études actinométriques. L'application des résultats indique sous quelles formes les diverses, corrections ultraviolettes et infrarouges pour le rayonnement non observable ont été introduites pour obtenir la valeur de la constante solaire. En outre, l'explication est donnée des résultats actinométriques les plus récents.Enfin, la valeur de la constante solaire doit être égale à 1,98 calories dans l'échelle récente (1932-34-48) de la Smithsonian, Institution. Néanmoins, on retiendra qu'une erreur qui peut dépasser ±5% peut être admise tant que de nouvelles mesures,absolues des densités spectrales ou du flux total extra-terrestre n'ont pas été effectuées.

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Summary The problem of the spectral density of the energy flux of the extra-terrestrial solar radiation has been examined anew in relation to the problem of the solar constant. Based on, the spectral densities of the energy flux of the total radiation of the photosphere, the extra-terrestrial spectral distribution of the solar radiation has been determined from 0,2 to 10 . These new values ought, to be employed in actinometric investigations. The use of these results shows in which manner the different ultraviolet and infra-red corrections for the radiation which cannot be observed, have been introduced for determining the solar constant. In addition, an explanation is given of the latest actinometric results.It results that the solar constant ion the new scale of the Smithsonian Institution (1932-1934-1948) must be 1.98 cal cm^–2 min^–1. Nevertheless, an error which can exceed ±5% must be admitted as long as newabsolute measurements of the spectral densities or of the total extra-terrestrial flux have not been carried out.

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Zusammenfassung Das Problem der spektralen Dichte des Energieflusses der extraterrestrischen Sonnenstrahlung wurde im Hinblick auf das Problem der Solarkonstanten neuerdings geprüft. Unter Benützung der spektralen Dichten des Energieflusses der Gesamtstrahlung der Photosphäre wurde die Spektralverteilung der extraterrestrischen Sonnenstrahlung von 0,2 bis 10 bestimmt. Die neuen Werte sollen bei aktinometrischen Untersuchungen Verwendung finden. Aus der Untersuchung läßt sich erkennen, in welcher Form die verschiedenen, der direkten Beobachtung nicht zugänglichen Strahlungskorrektionen für Ultraviolett und Ultrarot zur Bestimmung des Wertes der Solarkonstanten eingeführt wurden; außerdem konnte für die neuesten aktinometrischen Ergebnisse eine Erklärung, gegeben werden.Aus der Untersuchung ergibt sich, daß die Solarkonstante in der neuen Skala der Smithsonian Institution (1932-1934-1948) zu 1,98 cal/cm²min angesetzt werden muß. Immerhin muß mit einer Unsicherheit von mindestens ±5% gerechnet werden, solange nicht neue Absolutbestimmungen der Spektraldichten oder des gesamten extraterrestrischen Energieflusses durchgeführt sind.

     

Registrierungen der nächtlichen Ausstrahlung

Zusammenfassung An der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Wien wurde zwei Jahre hindruch die nächtliche Ausstrahlung registriert. Das verwendete Gerät war zur Ausschaltung des Windeffektes mit einer wärmestrahlungsdurchlässigen Kunstkristallplatte bedeckt. Der Abfall der Ausstrahlung im Laufe der Nacht betrug bei wolkenlosem Himmel im Mittel 11,5%, sonst im Durchschnitt 15 bis 19%. Bei bedecktem Himmel betrug die Intensität der Ausstrahlung im Mittel 18,5% des Wertes bei wolkenlosem Himmel. Die Abnahme der Ausstrahlung bei zunehmender Wolkenbedeckung des Himmels folgt nicht einer linearen, sondern einer quadratischen Beziehung. Infolge dieses Umstandes stimmen die aus Temperatur, Dampfdruck und Bewölkung nach denÅngströmschen Formeln berechneten mittleren Ausstrahlungswerte für größere Zeitabschnitte mit den tatsächlich gemessenen gut überein, während bei wolkenlosem Himmel die Berechnung zu hohe Werte ergibt.

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Summary The outgoing radiation at night was recorded during two years at the Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik in Vienna. To eliminate the effect of wind the instrument in use was covered with a plate of artificial crystal pervious to heat radiation. The decrease of outgoing radiation during the night amounted on the average to 11,5 per cent for cloudless sky, otherwise it varied between 15 and 19 per cent. In case of overcast sky the mean radiation intensity was found to be 18,5 per cent of the value for cloudless sky. The decrease of outgoing radiation with increasing cloudiness doesn't follow a linear, but a square function. Therefore, the mean radiation values calculated according to the formulae ofÅngström from temperature, vapour pressure, and cloudiness are for longer periods in good agreement with the measured ones. For cloudless sky, however, the calculation gives too high values.

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Résumé A la Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik à Vienne on a enregistré pendant deux ans le rayonnement nocturne. Afin d'éliminer l'influence duvent, l'instrument était recouvert d'une plaque de cristal artificiel diathermane. La diminution du rayonnement au cours de la nuit était de ce fait de 11,5% par ciel serein, et par ailleurs en moyenne de 15 à 19%. Par ciel couvert, l'intensité du rayonnement nocturne fut en moyenne de 18,5 de sa valeur par ciel clair. La diminution du rayonnement avec l'augmentation de la nébulosité n'obéit pas à une relation linéaire, mais quadratique. De ce fait les valeurs moyennes du rayonnement calculées au moyen de la formule d'Ångström à partir de la température, de la pression de vapeur et de la nébulosité concordent bien avec celles que l'on observe réellement, au moins pour des périodes assez longues; par ciel sans nuages par contre, le calcul donne des valeurs trop élevées.

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Mit 6 Textabbildungen.     

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

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

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

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

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Avec 2 figures.

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