Über die Häufigkeit winterlicher Trocken- und Niederschlagsperioden auf der Alpennordseite und ihre Beziehung zur Großwetterlage

Zusammenfassung Die Häufigkeitsverteilungen von Serien relativ trockener und nasser Tage (Tagesmenge </ 5 mm Niederschlag) werden dargestellt. Die Ergebnisse gelten für die Alpennordseite zwischen Neuchâtel und dem Bodensee. Abenso werden die der beobachteten Verteilung am besten entsprechenden analytischen Ausdrücke (besonders nachPolyas Formel) berechnet. Es werden die relativen Häufigkeiten für das Auftreten von Niederschlag ( 5 mm) an aufeinanderfolgenden Tagen innerhalb von 9 Großwetterlagengruppen (nach den Typen der Klassifikation vonBaur zusammengefaßt) diskutiert.Der Wetterlageneinfluß auf die empirischen Wahrscheinlichkeitswerte bei relativer Trockenheit wird an Hand von zwei stark voneinander verschiedenen Großwetterlagengruppen gezeigt. Die Besprechung der relativen Häufigkeit des Niederschlags an den beiden Randtagen für diese zwei Beispiele gestattet einen wesentlichen Einblick in die Niederschlagsverhältnisse der Wetterlagen. Es besteht eine weitgehende Übereinstimmung der Frequenz der Niederschlagstage der Menge 5 und 15 mm mit einigen bekannten Witterungssingularitäten, und es ergibt sich daraus die Berechtigung der benutzten Schwelle ( 5 mm) als Kriterium für einen Niederschlagstag.

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Summary The frequency distribution of runs of relatively dry and wet days (daily amounts of </ 5 mm precipitations) is presented. The results are valid for the northern part of the Alps (between Neuchâtel and the Lake of Constance). Also the most adequate analytic formulas (especiallyPolya's distribution) have been calculated. The relative frequencies of daily precipitation amounts of 5 mm on consecutive days are discussed for the 9 largescale weather-type groups (summarized from the types ofBaur's classification).Using two very different large scale weather-type groups the remarkable influence of the weather-types on the empiric probabilities of periods of relative drought are demonstrated. The discussion of the relative frequency of precipitation on the first and the last day leads for these two examples to important statements with regard to the regime of precipitation of the weather-types. It exists a good agreement of the frequency of days with precipitation of an amount of 5 and 15 mm and some well-known weather-singularities. This indicates the fitness of the limit ( 5 mm) used as a criterion of a day with precipitation.

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Résumé L'auteur présente la répartition des fréquences relatives des séries de jours secs ou pluvieux (précipitations journalières </ 5 mm). Ces relevés se rapportent au nord des Alpes et plus spécialement à la région située entre Neuchâtel et le Lac de Constance. Il calcule ensuite (en particulier par la formule dePolya) les expressions analytiques se rapprochant le plus des répartitions constatées. Il discute le nombre relatif de jours pluvieux ( 5 mm) compris dans certaines périodes, périodes déterminées en partant de 9 groupes de situations météorologiques générales, groupes basés sur la classification des types de temps selonBaur.L'auteur démontre l'influence déterminante de la situation générale sur la probabilité empirique de la sécheresse relative et cela au moyen de groupes de types de temps très disssmblables. La discussion de la fréquence relative des précipitations au cours des deux journées extrêmes (première et dernière de chaque période) concernant ces exemples permet une compréhension nettement meilleure des conditions de précipitations au cours d'une situation météorologique déterminée. Une similitude très nette se manifeste en outre entre la fréquence des jours totalisant plus de 5 mm de précipitations, plus de 15 mm et quelques singularités connues du temps. On en tire profit pour justifier le seuil utilisé plus haut ( 5 mm ) comme critère pour un «jour de pluie».

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Mit 5 Textabbildungen     

Die Westwärts-Intensivierung des Polarfront-Jetstream in den Winkel zwischen Polarfront und Tropopause an der Ostseite eines polaren Kälteausbruchs,eine Erweiterung des klassischen Grenzflächenproblems von Margules

Zusammenfassung Es wird eine auf rein dynamischen Grundlagen beruhende Erklärung für die starke Westwärts-Intensivierung des Polar-front-Jetstream in den Winkel zwischen der geneigten Polarfrontfläche und der gegengeneigten Tropopause an der Ostflanke eines polaren Kälteausbruches gegeben.Eine gewisse Ähnlichkeit des Atmosphärenaufbaues mit dem Aufbau des Ozeans im Stromstrich des Golfstromes führt dazu, die Trägheitsgrenzschichten-Theorie vonJ. Charney [1] auf ein solches atmosphärisches System anzuwenden. Ein dreigeschichtetes Atmosphärenmodell wird entwickelt, und für dieses werden Bewegungsgleichungen abgeleitet, die es erlauben, das Problem entsprechend dem LösungsgangCharneys zu behandeln.Der Vergleich mit den aus den Beobachtungen abgeleiteten Neigungen der Polarfront und der Tropopause und der beobachteten Westwärts-Intensivierung des Stromes fällt sehr befriedigend aus. Diese Theorie erfaßt selbstverständlich nur die rein dynamische Seite der Erscheinung und berücksichtigt den sicher wichtigen Beitrag der thermodynamischen Prozesse durch die Verwendung des rohen Modells nur näherungsweise.

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Summary Based on purely dynamical reasoning an explanation for the strong westward-intensification of the polarfront jetstream into the angle between the inclined polarfront surface and the opposite inclined tropopause on the eastern side of an outbreak of cold polar air is presented.Certain similarity of the structure of the atmosphere with that of the ocean in the main core of the gulf stream has guided me to apply the inertial boundary layer theory ofJ. Charney [1] to such an atmospheric system. A three-layered model of the atmosphere has been developed and corresponding equations of motion were derived, which allow to handle the problem according to the solution ofCharney.The comparison with the slopes of polarfront and tropopause according to the observations and with the observed westward intensification of the flow is rather satisfactory. However, we must understand that this theory only considers the dynamical side of the phenomenon and does only approximately account for the important contribution of thermodynamic processes by the use of the rather simple model.

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Résumé L'auteur tente d'expliquer du point de vue purement dynamique l'intensification vers l'Ouest du jet situé dans l'angle compris entre le front polaire et la tropopause d'inclinaison contraire, sur le flanc oriental d'un afflux d'air polaire.Une certaine analogie entre la structure de l'atmosphère et celle de l'océan à l'endroit du Gulf-stream incite à appliquer au cas évoqué ici la théorie de la couche limite d'inertie deJ. Charney [1]. On imagine un type d'atmosphère à trois couches pour lequel on établit les équations du mouvement permettant de traiter le problème en cause à l'aide du procédé deJ. Charney.Les observations concernant l'inclinaison du front polaire et de la tropopause ainsi que celles de l'intensification du jet vers l'Ouest confirment la théorie de façon très satisfaisante. Cette dernière, purement dynamique, ne tient compte que d'une manière approchée des processus thermodynamiques sans doute importants.

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Mit 7 Textabbildungen     

Zyklogenetische Probleme

Zusammenfassung Die Entstehung der atmosphärischen Zyklonen beruhtwesentlich aufReibung undAustausch, Reibung der Luft an der Erdoberfläche, Austausch auf- und abgleitender Luftquanten (Helmholtzs gleitende zitternde Strömchen,Rossbys isentropic lateral mixing). Diese bisher verborgen gebliebene, aberheute unabweisbare Tatsache liefert den Schlüssel zur Lösung der sehr zahlreich gewordenen zyklogenetischen Probleme, zu ihrer übersichtlichen Ordnung und zur Beseitigung ihrer Widersprüche. Vor allem das Hauptproblem, diegemeinsame Entstehung des zyklonalenWirbels und Tiefdruckgebiets inallen Schichten der Troposphäre (und Substratosphäre) wird dadurch zwanglos erledigt. 45 Einzelergebnisse sind am Schluß der Abschnitte 5 bis 49 zusammengefaßt.

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Summary The formation of atmospheric cyclones depends substantially on friction and exchange, friction of the air at the earth's surface on the one, isentropic lateral mixing on the other hand. This fact, hitherto unknown but now incontestable, provides us with the key for the solution of the many cyclogenetic problems, for their classification and for the elimination of contradictions. Above all the central problem gets a satisfactory solution: the joint formation of cyclonic whirl and depression through all layers of troposphere (and substratosphere). 45 individual results are summarized at the end of each paragraph 5 to 49.

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Résumé La formation des dépressions atmosphériques repose essentiellement sur le frottement et l'échange turbulent: frottement de l'air sur le sol, échange turbulent entre petites masses d'air ascendantes et descendantes. Ces faits ignorés jusqu'ici, mais aujourd'hui incontestables, donnent la solution des nombreux problèmes de cyclogénèse et de leur classement, et écartent leurs contradictions. A ce point de vue on peut aisément expliquer la formation simultanée de tourbillons atmosphériques et de zones de basse pression dans toutes les couches de la troposphère et de la substratosphère. Les résultats de 45 problèmes distincts sont résumés à la fin des paragraphes 5 à 49.

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Mit 21 Textabbildungen.

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Die Druckstöcke der Abbildungen 1 bis 4, 6 bis 13, 16, 17, 19 bis 20 wurden durch die Wolfenbütteler Verlagsanstalt, Wolfenbüttel am Harz, aus dem in diesem Verlage in Vorbereitung befindlichen Werk vonP. Raethjen: Dynamik der Zyklonen in freundlicher Weise zur Verfügung gestellt.     

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

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

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

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

     

Über den planetarischen Austausch der Vorticity und des Rotationsmoments

Zusammenfassung Die VorstellungenW. Ferrels (1861) undC. G. Rossbys (1947) über die Wirkung des planetarischen Meridionalaustausches auf das mittlere West-Ost-Windfeld, welche auf den ersten Blick gegensätzlich erscheinen, sind durchaus miteinander vereinbar. Sowohl das Rotationsmoment (nachFerrel) als auch die absolute Vorticity (nachRossby) treten im weiträumig-meridionalen Austausch als austauschbare Größen auf; das erstere allerdings nur im monotropen Teil dieses Austausches, die letztere nur, soweit keine Massenmischungen vorkommen. Das mittlere planetarische Westwindfeld oberhalb 4 km Höhe kann als Gleichgewichtszustand folgendermaßen erklärt werden: Der polwärts fließende Transport von Westwindimpulsen, den der Austausch des Rotationsmoments (oberhalb 4 km) leistet, ergänzt im Polargebiet den Verlust an Vorticity, welcher dort durch den äquatorwärts fließenden Transport der Vorticity (im Vorticityaustausch) entsteht. Die planetarische Polarfront gewinnt hierdurch einen neuen Aspekt.

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Summary The conceptions ofW. Ferrel (1861) andC. G. Rossby (1947) concerning the effect of the planetary meridional exchange on the average west-east-wind field, which seem to be contrary at the first glance, are absolutely compatible with each other. Both the angular momentum (according toFerrel) and the absolute vorticity (according toRossby) appear as exchangeable values in the world-wide meridional exchange; the first one, however, only in the monotropic part of this exchange, and the latter only as far as no mass mixing takes place. The average planetary field of westerlies above 4 km. a.s.l. can be explained as state of equilibrium as follows: The transport of westwind impulses flowing towards the pole, effected by the angular momentum (above 4 km.), supplies the loss of vorticity in the polar area which there is caused by the transport of vorticity flowing towards the equator. Thereby the planetary polar front obtains a new aspect.

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Résumé Les idées deW. Ferrel (1861) et deC. G. Rossby (1947) relatives à l'effet de l'échange turbulent méridien à l'échelle planétaire sur le champ moyen de vent Ouest-Est qui à première vue paraissent opposées sont pourtant parfaitement conciliables. Le «moment de rotation» (selonFerrel) aussi bien que l'«absolute vorticity» (selonRossby) apparaissent comme des grandeurs échangeables dans l'échange turbulent méridien à grande échelle, le premier il est vrai seulement dans la partie «monotrope» de cet échange, la seconde seulement s'il n'y a pas de mélange de masses. Le champ moyen de vent d'Ouest planétaire au-dessus de 4 km. considéré comme état d'équilibre peut s'expliquer de la manière suivante: le transport vers le pôle d'impulsions de vent d'Ouest que fournit l'échange turbulent du moment de rotation (au-dessus de 4 km.) remplace dans les régions polaires la perte de «vorticity» qui prend naissance dans le transport de celle-ci vers l'équateur (dans l'échange turbulent de vorticity). Le «front polaire planétaire» revêt par là un aspect nouveau.

     

Bodendruckänderung und Winddivergenz auf isobaren Flächen

Zusammenfassung In der synoptischen Praxis, insbesondere bei der Konstruktion von Vorhersagekarten, hat sich die Methode, Intensitätsänderungen des Bodendruckfeldes aus der geometrischen Konfiguration der Isopotentialen höher gelegener isobarer Flächen abzuschätzen, vornehmlich mittels derScherhagschen Divergenztheorie, vielfach bewährt, wenngleich mitunter auch erhebliche Abweichungen vomScherhagschen Konzept zu vermerken sind. Bei Annahme einer weitgehend stationären Höhenströmung folgt aus der Tendenzgleichung in Verbindung mit der Vorticitygleichung, daß ein Beitrag zur Bodendruckänderung nur dann von der betreffenden Schicht geliefert wird, wenn die (absolute) Vorticity ein entsprechendes Gefälle stromabwärts aufweist. Bei einem idealisierten Stromlinienverlauf im Bereich von Frontalzonen zeigt sich, daß die Vorticity im Zentralbereich hauptsächlich infolge Windscherung, im Delta und Einzugsgebiet dagegen vor allem durch das Verhältnis der Windgeschwindigkeit zum Krümmungsradius gegeben ist. Ohne daher auf die im allgemeinen zeitraubende Konstruktion der Linien gleicher absoluter Vorticity zurückgreifen zu müssen, läßt sich für die Praxis die Regel angeben, daß im Delta nur dann Druckfall zu erwarten ist, wenn das Verhältnis von Windgeschwindigkeit zum Krümmungsradius daselbst kleiner ist als die Windscherung im Zentralbereich. Es gibt daher auch einen Grenzfall für die Krümmung im Auffächerungsgebiet, bei dem keine Divergenz mehr auftritt. Dies dürfte im wesentlichen bei der als Blocking Action bekannten Aufspaltung einer zonalen Strömung in zwei nach Norden und Süden reichende Äste der Fall sein. Die hier abgeleitete Regel deckt sichnicht mit derScherhagschen Auffassung, daß für die Größe des im Delta auftretenden Druckfalles die Differenz der Geschwindigkeitsquadrate zwischen Zentrum und Delta maßgebend sei. Vor allem läßt sich bei dieser Anschauung niemals der eben erwähnte Grenzfall erkennen. Die theoretischen Betrachtungen werden an Hand einer Wetterlage überprüft und im wesentlichen als richtig befunden.

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Summary In synoptic procedures mainly as regards the construction of forcast maps the method frequently is used to estimate changes of surface pressure tendencies considering the shape of contours of upper constant pressure surfaces according toScherhag's well known Divergence Theory, though some cases may show serious divergences withScherhag's theory. Assuming a stationary upper flow the tendency equation combined with the vorticity equation shows that a contribution to surface pressure changes from the level under consideration can only be expected if the (absolute) vorticity decreases downstream. Considering the shape of streamlines (which practically coincide with the contours) in the vicinity of a frontal zone we may recognize that the vorticity in the central zone is mainly given by the wind shear, whereas in the entrance and exit area the quotient of wind velocity to radius of curvature prevails against the windshear. From this the conclusion is drawn that pressure fall in the exit or delta of a frontal zone can only be expected in practice if the quotient of wind velocity to radius of curvature in this area is less than the wind shear in the center. Furthermore these considerations show that there exists a limit value for the radius of curvature in the delta where actually no divergence and therefore no contribution to pressure fall occurs. This case may be realized in the so called Bloking action where contours show a well marked split of an originally zonal current towards south and north and where usually no pressure fall below is observed. The here derived rule cannot be brought into accordance withScherhag's idea that the magnitude of pressure fall in the delta of a frontal zone is given by the square of wind velocity in the center minus that in the delta. Finally the theoretical considerations are checked in an actual weather situation and found to be useful for short range forecast procedures.

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Résumé Dans la pratique synoptique, en particulier par le dessin de cartes de prévision, la méthode consistant à estimer l'importance des variations de pression au sol à partir de la configuration géométrique des isopotentielles des surfaces isobares d'altitude, cela surtout au moyen de la théorie de la divergence deScherhag, a été employée avec succès même s'il a fallu parfois s'écarter passablement du concept primitif de son auteur. En admettant un courant stationnaire d'altitude, l'équation de tendance combinée avec celle de vorticity montre qu'il y a effet de la couche considérée sur la variation de pression au sol seulement lorsque la vorticity (absolue) présente un gradient dirigé vers l'aval du vent. Au sein d'un système de lignes de courant idéalisées dans le domaine de zones frontales, on constate que la vorticity dans la partie centrale résulte essentiellement du cisaillement du vent, mais par contre du rapport du vent au rayon de courbure dans le delta et dans la région d'alimentation. Au lieu de recourir au tracé pénible des lignes d'égale vorticity absolue, on peut dans la pratique se fonder sur la règle qu'il n'y aura baisse de pression dans le delta que lorsque le rapport de la vitesse du vent au rayon de courbure y est plus petit que le cisaillement dans la zone centrale. Il y a donc aussi un cas limite pour la courbure des lignes de courant pour lequel il n'y a plus de divergence. Cela doit se produire lors du partage (blocking action) d'un courant zonal en deux branches dirigées vers le Nord et vers le Sud. La règle énoncée ici ne correspond pas à la conception deScherhag selon laquelle la grandeur de la baisse de pression du delta dépend de la différence des carrés des vitesses au centre et au delta; selon ce point de vue, le cas limite mentionné n'apparaît pas. Ces considérations théoriques sont vérifiées par un exemple.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Statistische Untersuchungen des Jet Stream über Europa und über dem Ostatlantik

Zusammenfassung Aus der 300mb-Fläche der täglichen Wetterkarte des deutschen Wetterdienstes wurden für den Zeitraum von 1955 bis 1963 Lage, Richtung und Geschwindigkeit der hochtroposphärischen Strahlströme bestimmt. Die jahreszeitlichen Änderungen der Positionen, Intensitäten und Richtungen des Polarfront-Jet (PFJ) und des Subtropen-Jet (STJ) werden für den Bereich von 20° W bis 20° E und von 35° N bis 70° N angegeben und diskutiert.

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Summary The position, direction and speed of the high-tropospheric jet-streams in the years 1955 to 1963 were determined from the 300 mb chart of the Daily Weather Map of the German Weather Service. The seasonal variations of the positions, intensities and directions of the polarfront jet (PFJ) and subtropic jet (STJ) in the region between 20° W and 20° E and between 35° N and 70° N have been evaluated and are discussed here.

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Résumé En partant des cartes journalières de la surface de 300 mb éditées par le service météorologique de la République fédérale d'Allemagne, on a déterminé la position, la direction et la vitesse des courants jets de la troposphère supérieure et cela pour la période 1955 à 1963. On indique et on discute les variations saisonnières de la position, de l'intensité et de la direction du jet accompagnant le front polaire (PFJ) et du Jet subtropical (STJ). La zone étudiée s'étend entre le 20ème méridien E et le 20ème méridien W, respectivement entre les 35ème et 70ème paralèlles N.

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Mit 6 Textabbildungen     

On the cumulative frequency distributions ofk-day period amounts of precipitation for any station in The Netherlands,while k≧30

Summary A simple method of representing cumulative frequency distributions ofk-day period amounts of precipitation (30k1800), deduced from observations at Hoofddorp during 87 years and from observations at Winterswijk during 73 years, by means of cumulative Poisson distributions, had been developed. Poisson's constant appeared to depend linearly onk only, while the Poisson unitq appeared to be only proportional to the annual variation.In this paper it is shown that the representation of observed cumulative frequency distributions with the aid of Poisson distributions is true for any station in The Netherlands in the interval 30k1800. A map with isopleths of -values fork=360 presents a simple picture, so that for any station an -value fork=360 can be estimated. For the process of representation the meank-day period amount of precipitation is also necessary. This value may be obtained from a map for each of the 12 months, each map covered with isohyetal lines, which give a distribution of the monthly precipitation.

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Zusammenfassung Es wurde eine Methode entwickelt, um in einfacher Weise Summenfunktionen vonk-tägigen Niederschlagsmengen (30k1800), welche aus Beobachtungen in Hoofddorp während 87 Jahren und in Winterswijk während 73 Jahren angestellt worden sind, durch kumulative Poissonsche Häufigkeitsverteilungen darzustellen. Dabei ergab sich, daß die Poissonsche Konstante nur linear vonk abhängig ist, während die Poissonsche Einheitq sich als proportional zum Jahresgang erwies.In der vorliegenden Untersuchung wird nun gezeigt, daß die Darstellung der beobachteten kumulativen Häufigkeitsverteilungen mit Hilfe von Poisson-Verteilungen für irgendeine Station in den Niederlanden im Bereich von 30k1800 gültig ist. Eine Karte mit Isoplethen der -Werte fürk=360 ergibt ein einfaches Bild, aus dem für jede beliebige Station ein -Wert fürk=360 abgelesen werden kann. Für eine solche Darstellung muß auch die Niederschlagsmenge derk-tägigen Perioden bekannt sein; diese Werte erhält man aus monatlichen Isohyeten-Karten, die die monatliche Niederschlagsverteilung wiedergeben.

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Résumé On avait développé une méthode pour représenter d'une façon simple les distributions des sommes cumulées dek jours (30k1800) des quantités de précipitations déduites des observations faites à Hoofddorp pendant 87 ans et à Winterswijk pendant 73 ans. On avait démontré que la constante de Poisson ne dépend dek que linéairement et que l'unité de Poissonq est proportionnelle à la variation annuelle.De la présente étude ressort que, dans l'intervalle de 30k1800, la représentation des distributions des fréquences cumulées observées au moyen des formules de Poisson est valable pour une station quelconque aux Pays-Bas. Une carte d'isoplèthes de la valeur pourk=360 donne une image suffisamment simple pour que la valeur d'une station quelconque aux Pays-Bas puisse être déterminée sans difficulté. Pour une telle représentation il faut connaître également les moyennes des quantités des périodes dek jours de la précipitation. Ces valeurs peuvent se déduire de cartes mensuelles des isohyètes moyennes.

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With 1 Figure

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Dedicated to Dr.Anders K. Ångström on the occasion of his 70th birthday.     

Bemerkungen zur Frage der Eiskeimbildung im frostübersättigten Bereich

Zusammenfassung Es wird die Frage untersucht, wie die neuerdings recht gut fundierten Vorstellungen über die Wirkungsweise der Gefrierkerne (Weickmann u. a.) mit der Tatsache in Einklang zu bringen sind, daß der überwiegende Teil der atmosphärischen Kondensationskerne Mischkerne darstellen, deren feste, unlösliche Bestandteile mit einer Lösungshülle umgeben sind. Danach wäre zu erwarten, daß ein wesentlicher Teil der Gefrierkerne bereitsvor Erreichen derWassersättigung Eisteilchenbildung bewirkt. Dies steht im Widerspruch zu allen bisherigen Beobachtungen, nach denen Eiskeimbildung erst bei Wassersättigung einsetzt. Eine mögliche Erklärung wird darin gesehen, daß die Gefrierkerne erst beigrößerer Verdünnung der Kernlösung ansprechen können. Auf Grund dieser Vorstellung muß unterschieden werden zwischen den Kernen, die bei den Kondensationsprozessen verbraucht wurden, und den unbenutzt zurückgebliebenen kleineren Kernen (Findeisens Gefrierkerne 1. und 2. Art).

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Summary The question is discussed how the rather well-founded modern theories on the function of freezing nuclei (Weickmann and others) can be accorded with the fact that the greater part of the condensation nuclei are mixed nuclei the solid, indissoluble parts of which are covered by an envelope of solution. It could be expected accordingly, that an essential part of the freezing nuclei causes formation of ice particles already before saturation with respect to water is reached. This is at variance with all former observations showing formation of ice germs only at the beginning of water saturation. There is a possible explanation in the assumption that the freezing nuclei are effective only if the solution of the nuclei is rather diluted. By this theory a difference must be made between nuclei consumed by the condensation processes and the smaller ones which are left over unconsumed (Findeisen's freezing nuclei of 1st and 2nd kind).

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Résumé On étudie la question de savoir si ce que l'on admet au sujet du rôle des noyaux de congélation (Weickmann, etc.) est compatible avec le fait que dans l'atmosphère le plus grand nombre des noyaux de condensation dans l'atmosphère est formé de noyaux mixtes dont la fraction solide et insoluble est enveloppée d'une solution. On devrait s'attendre à ce qu'une partie importante des noyaux de congélation provoque la formation de cristaux avant même que la saturation de vapeur sur l'eau soit atteinte. Cela contredit toutes les observations faites jusqu'ici d'après lesquelles la formation de centres cristallins ne commence qu'avec la saturation de vapeur sur l'eau. On peut entrevoir une explication dans le fait que les noyaux de congélation ne réagissent que lorsque leur solution est plus diluée. Se fondant sur cette hypothèse, on doit distinguer entre noyaux «utilisés» dans les processus de condensation et noyaux plus petits «non utilisés» restants (Noyaux de condensation de première et deuxième espèce selonFindeisen).

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Mit 3 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     

Ein Beitrag zur Kenntnis der Lichtstreuung im Gletschereis

Zusammenfassung Für das Studium des Energieumsatzes im Gletschereis ist es wünschenswert, genauen Aufschluß über die Strahlungsextinktion im Eis zu erhalten. Die Strahlungsenergie wird nicht zur Gänze auf der Gletscheroberfläche absorbiert, sondern sie dringt, einem bestimmten Extinktionsgesetz folgend, in tiefere Schichten ein. Um die Gesetzmäßigkeiten zu erfassen, sind neben direkten Untersuchungen in den obersten Eisschichten auch Messungen an Eisplatten von Interesse, weil dadurch der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten vorzüglich bestimmt werden kann und sich neue Aufschlüsse über den Streuvorgang im Eise ergeben. Der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten zeigt im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums unterhalb 450 m einen annähernd konstanten Betrag und wächst im langwelligen Teil stark an. So erhält man bei 700 m etwa den 1,6fach größeren Betrag als bei 400 m. Messungen mit ausgeblendeten Öffnungswinkeln verschiedener Größe geben neuen Aufschluß über die Umsetzung des gerichteten Lichtes in Streulicht, die hauptsächlich durch den starken Luftblasengehalt des Eises verursacht ist. Die numerischen Werte des bereits früher eingeführten Zerstreuungskoeffizienten schwanken wegen des wechselnden Luftgehaltes zwischen 0,92/cm und 1,66/cm. Bemühungen, den Extinktionskoeffizienten auch aus der Abhängigkeit der Plattenalbedo von der Eisdicke zu ermitteln, führen zu Formeln, durch die der Verlauf der Plattenalbedo im Prinzip einwandfrei wiedergegeben wird. Durch Anwendung einer vonDunkle undGier entwickelten Theorie kann auch der Einfluß de Totalreflexion an den Plattenflächen auf den Extinktionskoeffizienten ermittelt werden. Gleichzeitig erhält man neuen Aufschluß über methodische Fehler bei der Ermittlung des Extinktionskoeffizienten aus Plattenmessungen. Nach Auswertung von Messungen der Strahlungsextinktion in den obersten Eisschichten mittels eines kugelförmigen Strahlungsempfängers können dann Aussagen über den Energieumsatz im Eise gemacht werden.

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Summary A study on the energy balance in glacier ice requires exact knowledge of the extinction of radiation within ice. The radiation energy is not entirely absorbed on the surface of the glacier, it penetrates into deeper layers according to a certain extinction law. To ascertain these relations measurements on ice plates, beside direct investigations in the uppermost ice layers, are important because, thereby, the spectral distribution of the extinction coefficient can be determined excellently and new insight into diffusion within ice can be obtained. The spectral distribution of the extinction coefficient shows an approximately constant value in the short-wave range of the visible spectrum (below 450 m) and a strong increase in the long-wave part. Thus, the value obtained at 700 m is 1.6fold greater than that at 400 m. Measurements with different apertures give new information on the transformation of directed light into diffuse light principally caused by the many air-bubbles within the ice. The numerical values of the diffusion coefficient lie, due to the varying air contents, between 0,92/cm and 1,66/cm. Attempts to derivate the extinction coefficient also from the relation between plate albedo and the thickness of the ice lead to formulas representing in correctly the principle distribution of the plate albedo. Also the influence of the total reflexion by the surfaces of the plates on the extinction coefficient can be determined by applying a theory developped byDunkle andGier. At the same time, new insight into methodical errors of the determination of the extinction coefficient from plate measurements is won. From the evaluation of measurements of the extinction of radiation in the uppermost ice layers by means of a spherical radiation receiver conclusions can be drawn as to the energy balance in ice.

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Résumé L'étude de l'échange d'énergie dans la glace de glacier exige la connaissance de l'extinction du rayonnement dans celle-ci. L'énergie de rayonnement n'est pas absorbée entièrement à la surface du glacier, mais elle pénètre dans la glace en obéissant à une certaine loi d'extinction. Pour connaître cette loi, il convient non seulement d'effectuer des recherches dans les couches superficielles de la glace naturelle, mais encore d'utiliser des plaques de glace grâce auxquelles on peut établier le coefficient d'extinction en fonction du spectre et se renseigner sur la diffusion dans la glace. Dans le domaine spectral en-dessous de 450 m le coefficient est à peu près constant pour croître ensuite rapidement dans le domaine à plus grandes longueurs d'onde; il est 1,6 fois plus élevé à 700 m qu'à 400 m. Des mesures avec diaphragmes divers renseignent sur la transformation de la lumière dirigée en lumière diffuse provoquée essentiellement par la présence de bulles d'air. La valeur numérique du coefficient de diffusion varie entre 0,92/cm. et 1,66/cm. selon la teneur en air. En essayant de déterminer le coefficient d'extinction en partant de l'albédo des plaques et de sa dépendance à l'égard de l'épaisseur, on arrive à des formules rendant exactement la variation de cette albédo. La théorie deDunkle etGier permet de déterminer l'effet de la réflexion totale sur le coefficient d'extinction. On obtient en même temps des informations sur les erreurs méthodiques en déterminant le coefficient d'extinction à partir de mesures avec des plaques de glace. Les mesures de l'extinction de rayonnement dans les couches superficielles de la glace à l'aide d'un récepteur sphérique permettent des conclusions sur la transformation de l'énergie dans la glace.

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Mit 14 Textabbildungen     

Anhlichkeitsbedingungen für geohydrodynamische Modellexperimente in rotierender Schale

Zusammenfassung Es liegt nahe und ist bereits vielfach (vonD. Fultz u. a.) versucht worden, die allgemeine Zirkulation der Atmosphäre als Flüssigkeitsstromfeld in einer rotierenden Schale nachzuahmen. Derartige Modellexperimente liefern aber nur dann richtige Einblicke in die atmosphärische Dynamik, wenn eine Reihe von Ähnlichkeitskennwerten im Modell denselben Betrag wie in der Atmosphäre haben. Hieraus ergeben sich praktische Konsequenzen für die vertikale Mächtigkeit der Modellfüssigkeit, für deren kinematische Zähigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizient, für die Rotationsgeschwindigkeit und den Durchmesser der Schale, für die Temperaturunterschiede und schließlich für die Wärmebeträge, welche (z. B. mittels einerLinde-Maschine) am Rande der Schale zuzuführen und in ihrer Mitte zu entziehen sind. Es zeigt sich, daß ein erheblicher Aufwand für die Schalengröße (Durchmesser etwa 4 m) und erst recht für die Wärmebewegung (etwa 25 Kilokalorien pro Sekunde über eine Temperaturdifferenz von 30°C) notwendig sind, um alle Ähnlichkeitsforderungen zu erfüllen.

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Summary The attempt has been made many times (so byD. Fultz and others) to use the stream-field of a fluid in a rotating basin as a model for the general circulation of the earth. However, such experiments yield correct insight into atmospheric dynamics only if a number of analogy characteristics have the same value in the model and in the atmosphere. From this fact practical consequences must be drawn for the vertical extension of the model fluid, for the kinematic viscosity and the heat expansion coefficient, for the velocity of rotation and the diameter of the basin, the temperature differences and finally for the quantities of heat to be conveyed (for instance by means of aLinde machine) to the circumference of the basin and withdrawn from its centre. To fulfill all analogy conditions a rather big basin (diameter approx. 4 m) must be chosen; the heat transfer, too, must be great (about 25 kilogram-calories per second over a temperature difference of 30°C).

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Résumé On a été maintes fois tenté (commeD. Fultz p. ex.) de reproduire la circulation générale de l'atmosphère sous forme d'une circulation liquide dans un tambour tournant. De telles expériences ne peuvent fournir de comparaison utile que si certains rapports de similitude restent identiques à ceux de l'atmosphère. Des règles pratiques s'ensuivent pour fixer l'épaisseur du liquide, sa viscosité et son coefficient de dilatation, la vitesse de rotation, le diamètre du tambour, les différences de température et enfin pour les quantités de chaleur qu'il faut fournir au bord du récipient et enlever en son milieu. On constate que le tambour doit être assez grand (env. 4 m de diamètre) et qu'il faut d'assez grandes quantités de chaleur (env. 25 kilocalories par seconde pour une différence de température de 30°) pour que soient satisfaites les conditions de similitude.

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Mit 2 Textabbildungen     

Über den zweidimensionalen Impulsaustausch rotierender Systeme

Zusammenfassung Meteorologie, Ozeanographie und Astrophysik haben es mit weiträumigen Austauschbewegungen (weniger treffend Turbulenz genannt) zu tun, welche in einem rotierenden System durch Wärmewirkungen (meist Bestrahlung) entstehen und an eine mitrotierende Fläche, z. B. an die Erdoberfläche oder an eine andere Gleitfläche gebunden sind. Wenn man diese, durch Wärmewirkungen angetriebenen Bewegungen und Vermischungen als isotrope Turbulenz (bei der beide Koordinaten gleichberechtigt sind) behandelt, so entkleidet man sie ihrer wesentlichen Eigenschaften. Denn meistens bedingt der Wärmeantrieb eine bevorzugte Achse der Austauschbewegungen; die Turbulenzquanten werden überwiegend in beiden Richtungen dieser Vorzugsachse angestoßen (Kap. I).Derartige (zweidimensionale) Austauschbewegungen bewirken nun einen charakteristischen Transport der Drehimpulse. Dieser Transport fließt in Richtung der Vorzugsachse. Er wird nachstehend berechnet, und zwar zunächst (in Kap. II) unter der Voraussetzung, daß das einzelne Austauschquantum durch seine Bewegung kein eigenes Druckfeld erzeugt (Massenpunktaustausch), weiterhin (in Kap. III) ohne diese Einschränkung (Gradientwindaustausch). Die in der Meteorologie geostrophisch genannten Winde können also in diesem Sinne als Austauschbewegungen der Atmosphäre gelten.Schließlich werden die Bedingungen untersucht, denen die Eigenrotation (vorticity) der einzelnen (großen) Austauschquanten in der Atmosphäre (und im Meer) unterliegt, wenn Reibung und Vermischung ausgeschlossen werden. Es zeigt sich, daß in diesem Fall die großen rotierenden Austauschquanten ihre vorticity (die Vertikalkomponente des absoluten Geschwindigkeitsrotors) fast unverändert behalten (Kap. IV).Die zweidimensionale Austauschtheorie, die an und für sich auf vielen Gebieten der Geophysik und Astrophysik Anwendung finden kann, bewährt sich zunächst in bezug auf die planetarische Zirkulation der Erdatmosphäre. Wenn man die Reibung am Erdboden mitberücksichtigt, gelingt es, die wertvollen BefundeC. G. Rossbys und seiner Mitarbeiter hinsichtlich der allgemeinen Zirkulation höherer Schichten in eine Gesamtschau aller Zirkulationserscheinungen einzufügen (Kap. V).

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Summary Meteorology, oceanography and astrophysics have to deal with wide, there and back flowing motions of exchange (less characterized in the word turbulence) which are caused in a rotating system by supply of heat (mostly insolation) and are associated with a surface rotating with it, e. g. the surface of the earth, or with another gliding surface. In treating these motions and mixings, moved by heat effects, like an isotropic turbulence (where the two co-ordinates are equivalent) they get deprived of their essential properties. For, the impetus of heat mostly involves a preferred axis of the exchange movements; the turbulence quanta chiefly are pushed in both directions of this predominating axis (Chap. I).Such (two-dimensional) turbulent exchanges cause a characteristic transport of impulses. These are carried in both directions of the axis of preference. This transport is computed, in chapter II, on the assumption that the individual quantum of exchange does not form by its motion an own field of pressure (exchange of mass points), in chapter III without this restriction (exchange by gradient wind). Therefore in meteorology the so-called geostrophic winds may be considered in this sense as turbulent exchange motions of the atmosphere.Finally, in chapter IV, the conditions are examined, from which depends the vorticity of the individual exchange quanta in the atmosphere (and in the sea), if friction and mixing are excluded. It is shown that in this case the big rotating exchange quanta keep almost unaltered their vorticity (the vertical component of the curl of the absolute velocity).The two-dimensional theory of exchange, which may be applied in many problems of geophysics and astrophysics, holds good with regard to the planetary circulation of the earth's atmosphere. In taking into consideration also the friction on the soil, it is possible to insert in a general aspect of all phenomena of circulation the precious results ofC. G. Rossby and his collaborators as to the general circulation of the upper layers (Chap. V).

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Résumé En météorologie, en océanographie et en astrophysique on a affaire à de vastes «mouvements d'échange», courants çà et là, connus sous le terme moins adéquat de «turbulence», engendrés dans un système en rotation par des sources de chaleur (en général le rayonnement) et qui sont liés à une surface en rotation comme par exemple la surface terrestre ou quelque surface de glissement. Si l'on traite ces mouvements et mélanges d'origine calorique comme turbulence «isotrope» (pour laquelle les deux coordonnées sont équivalentes), on les dépouille de leurs caractères essentiels, car la source de chaleur impose en général aux mouvements d'échange turbulents un axe préférentiel selon lequel les quanta de turbulence sont principalement activés (Chap. I).De tels mouvements d'échange turbulents (à deux dimensions) créent un transport d'impulse caractéristique. Ce transport va dans les deux directions de l'axe préférentiel. Il est calculé dans ce qui suit, tout d'abord (Chap. II) en admettant que chaque quantum d'échange ne crée pas de champ propre de pression par son mouvement, puis sans cette restriction (Chap. III). Les vents appelés «géostrophiques» peuvent donc être considérés dans ce sens comme des mouvements d'échange turbulent de l'atmosphère.Enfin on étudie les conditions auxquelles est soumise la rotation propre («vorticity») des quanta d'échange individuels dans l'atmosphère (et dans la mer) lorsque l'on exclut le frottement et le mélange. On trouve que dans ce cas les grands quanta d'échange rotationnels conservent presque inchangée leur «vorticity» (Chap. IV).La théorie d'échange turbulent à deux dimensions qui trouve son application dans maints domaines de la géophysique et de l'astrophysique s'applique en premier lieu à la circulation «planétaire» de l'atmosphère terrestre. Si l'on tient compte du frottement au sol, on peut introduire les précieux résultats obtenus parC. G. Rossby et ses collaborateurs sur la circulation générale des hautes couches dans une vue d'ensemble de tous les phénomènes de circulation (Chap. V).

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Mit 5 Textabbildungen.     

Dynamische Zyklogenesis

Zusammenfassung F. M. Exners Typus der dynamischen Zykloenesis wird (im Kern der Zyklone) theoretisch untersucht. Dabei zeigen sich mehrer charakteristische übereinstimmungen mit den aerologischen Beobachtungen in Frontalzyklonen gemäßigter Breiten.

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Summary F. M. Exners type of dynamic cyclogenesis (in the central part of the cyclone) is investigated theoretically. Results agree in different characteristics with aerological observations in frontal cyclones of medium latitudes.

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Résumé On étudie en théorie la cyclogénèse dynamique du type d'Exner au noyau même du cyclone. Les résultats confirment plusieurs caractéristiques de cyclones frontaux des zones tempérées obteneus par des observations aérologiques.

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Mit 3 Textabbildungen.     

La conversion du rayonnement sphérique en rayonnement global

Résumé Une étude théorique permet d'estimer les sommes journalières soit du rayonnement global tombant sur un récepteur plan et horizontal, soit du rayonnement sphérique ou circumglobal tombant sur une sphère. Ces deux sommes dépendent fortement des conditions atmosphèriques: atmosphère pure, brume, humidité et nébulosité, ainsi que de la latitude géographique, de la déclinaison du soleil et de l'albédo du sol. On montre qu'il est quand-même possible de trouver une relation du deuxième ou troisième degré entre les deux types de mesures où les coefficients ne dépendent que de la différence – entre latitude et déclinaison et de l'albédo du sol. Cette relation est valable dans les basses latitudes <30° avec une faible dispersion des valeurs journalières; dans les latitudes plus élevées sa validité semble limitée au semestre estival.

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Summary The daily totals of radiation falling on a horizontal receiver as well as on a spherical one are calculated by theoretical approach. Both types of values change very much with atmospherical conditions, such as pure atmosphere, haze and humidity of the atmosphere and cloudiness and furthermore with the geographical latitude, the declination of sun and finally with the albedo of the ground. It is demonstrated that it is nevertheless possible to establish a relation of second or third order between both these types of values. The coefficients are function only of –, the difference between latitude and declination and of the albedo . This relation is valid in low latitudes <30° for daily totals; in higher latitudes its validity is limited to days of the summer period.

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Zusammenfassung Auf theoretischem Wege werden die Tagessummen sowohl der auf einen horizontalen Empfänger fallenden Globalstrahlung von Sonne und Himmel als auch der auf eine Kugel fallenden Zirkumglobalstrahlung ermittelt. Beide Werte hängen sehr stark von den atmosphärischen Verhältnissen, wie Reinheit der Atmosphäre, Dunst, Feuchtigkeit und Bewölkung, sowie von der geographischen Breite, der Deklination der Sonne und der Albedo der Bodenoberfläche ab. Es wird nun gezeigt, daß es trotzdem möglich ist, eine Beziehung zweiten oder dritten Grades zwischen den beiden Arten von Tagessummen herzuleiten, in der die Koeffizienten nur von der Differenz – zwischen geographischer Breite und Deklination der Sonne einerseits und der Albedo andererseits abhängen. Diese Beziehung gilt in niederen Breiten <30° für alle Einzelwerte, in höheren Breiten nur im Sommerhalbjahr.

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Avec 8 Figures     

What is the “sign” of the atmospheric-electric field?

Summary The sign of the vector representing the atmospheric electric field has recently been subject of debate. For the sake of clarity, it is recommended to refer only to a normal or reversed clear-weather potential gradient.

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Zusammenfassung Eine in letzter Zeit entstandene Diskussion darüber, welches Vorzeichen dem Vektor des atmosphärisch-elektrischen Feldes bzw. des Potentialgefälles zuerkannt werden soll, erscheint wenig sinnvoll. Zur Vermeidung künftiger Unklarheiten wird empfohlen, bei der atmosphärischen Elektrizität nur von normaler Schönwetterrichtung und umgekehrter Schönwetterrichtung des Feldes bzw. des Potentialgefälles zu sprechen.

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Résumé Une récente discussion a porté sur le signe qui devait être attribué au vecteur du champ électrique atmosphérique respectivement de son gradient de potentiel. On recommande, pour éviter à l'avenir toute confusion, de ne parler en électricité atmosphérique et quand il s'agit du champ ou du gradient de potentiel, que de «direction normale de beau temps» et de «direction inversée de beau temps».

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Dedicated to Dr.W. Mörikofer on the occasion of his 70th birthday.     

Les bilans énergétiques approchés en variables λ, ϕ,p ett

Résumé L'auteur montre comment il faut déduire les formes approchées des bilans énergétiques des mouvements atmosphériques en variables , ,p ett de leurs formes générales exactes. Il a tenu compte de la variabilité de la pression à la surface du globe.

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Summary It is shown how the approximate energy equations of atmospheric motions expressed with the independent variables , ,p andt must bederived from their exact general form. The variability of surface pressure has been taken into account.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, wie sich Näherungsformeln der Energiebilanzen der atmosphärischen Bewegungsvorgänge durch die unabhängigen Variablen , ,p undt von ihrer exakten Formulierung ableiten lassen; dabei wird der Veränderlichkeit des Luftdrucks an der Erdoberfläche Rechnung getragen.

     

Relation of stratospheric-tropospheric mass exchange mechanisms to surface radioactivity peaks

The atmospheric origin of the debris which produced a sudden increase of surface radioactivity is studied. Because all the radioactivity measurements show the mean debris ages to be greater than one hundred days for the entire sequence, the air is inferred to have been of recent stratospheric origin in view of an assumed mean tropospheric debris residence time of one month.The trajectories of the layer which caused the sudden increase in debris concentration were traced isentropically backward from the point of the fallout increase. The computed trajectory is seen to originate in the region traditionally considered to be the jet stream front and is shown definitely to be stratospheric air through potential vorticity considerations. The sinking motion is associated with upper air cyclogenesis and takes place to the rear of this high level cyclone. The air appears to cross the jet axis as viewed on an isobaric surface; but viewed isentropically, the trajectory is seen to slip under the jet core in such manner that no appreciable lateral shears are observed.

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Zusammenfassung Es wird der atmosphärische Ursprung der Ausfallprodukte, die einen plötzlichen Anstieg der Radioaktivität in Bodennähe verursachten, untersucht. Da alle Radioaktivitätsmessungen zeigten, daß das mittlere Alter der Ausfallprodukte in der Meßreihe größer als 100 Tage war, wird geschlossen, daß, im Hinblick auf eine angenommene mittlere Aufenthaltszeit der Ausfallprodukte in der Troposphäre von einem Monat, die Luft nicht lange vorher aus der Stratosphäre zugeströmt sein kann.Die Trajektorien der Schicht, die den plötzlichen Anstieg der Konzentration der Ausfallprodukte verursachte, wurden isentropisch vom Punkt des Anstiegs der Radioaktivität an zurückverfolgt. Die berechnete Trajektorie entspringt in der Region, die gewöhnlich als Jet Stream Front bezeichnet wird. Die Betrachtung der potentiellen Vorticity zeigt, daß die Luft eindeutig stratosphärischen Ursprungs war. Die absinkende Bewegung ist mit einer Zyklogenese in hohen Schichten in Verbindung, sie tritt an der Rückseite dieser Höhenzyklone auf. Bei Betrachtung auf einer Isobarenfläche scheint es, daß die Luft die Jetachse kreuzt; bei isentroper Betrachtung jedoch sieht man, daß die Trajektorie unter dem Jetkern durchschlüpft wobei keine größeren seitlichen Scherungen zu beobachten sind.

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Résumé On recherche l'origine atmosphérique des résidus provoquant un accroissement brusque de la radioactivité au voisinage du sol. Comme toutes les mesures de la radioactivité ont montré que l'âge moyen des produits résiduels des différentes séries de mesure dépassait toujours 100 jours, on en conclut que, en admettant que ces particules se maintiennent en moyenne 1 mois dans la trophosphère, l'air ne parvient pas longtemps auparavant de la stratosphère.On a recherché la trajectoire inverse des masses d'air provoquant un accroissement subit de la retombée radioactive. Pour ce faire, on est parti du point où la dite recrudescence avait été constatée et, par des méthodes isentropiques, on a reconstitué la trajectoire présumée des produits résiduels. Les trajectoires ainsi calculées prennent naissance dans la région dénommée ordinairement Jet Stream Front. L'examen de la vorticity potentielle a montré que l'air a une origine stratosphérique indéniable. Le mouvement subsident est lié à une cyclogénèse à très haute altitude et se produit à l'arrière de la dite dépression. En considérant une surface isobarique, il semble que l'air traverse l'axe du courant. En considérant les choses de manière isentropique, on constate cependant que la trajectoire passe sous le noyau du courant de telle sorte qu'il n'y ait pas de cisaillement latérial appréciable.

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With 11 Figures     

Aktinometrische Kurzstrahlung und Trübungskoeffizient

Zusammefassung Um Trübungsbestimmungen nach Aktinometermessungen gegenüber demSchüeppschen Verfahren (und ähnlichen) wesentlich zu erleichtern, wird an Hand derSchüeppschen Unterlagen ein Diagramm zur Bestimmung des dekadischen TrübungskoeffizientenB ₅₀₀ aus Messungen der Kurzstrahlung (J _K , <625 nm) berechnet. Die so erhaltenen Werte vonJ _K sind praktisch unabhängig vom -Exponenten der Dunstextinktion.J _K -Werte fürB=0 verschiedener Autoren werden verglichen, und Trübungsgrößen verschiedener Diagramme (,T _K ,B nachSchüepp) werden in Beziehung gesetzt. Es wird darauf hingewiesen, daß dieSchüepp-sche Methode bei kleinen Trübungen wahrscheinlich etwas zu hohe Werte ergibt.

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Summary To simplify the determination of atmospheric turbidity by actinometric measurements with respect to theSchüepp method, a diagram has been computed from the data ofSchüepp to derive the decadic turbidity coefficientB ₅₀₀ from measurements of short wave radiation (J _K , <625 nm). Values ofJ _K are practically independent of the -exponent of haze attenuation.J _K -values forB=0 of different authors and turbidity values of different diagrams (,T _K ,B _Schüepp) are compared. It is pointed out that theSchüepp method yields probably slightly too high values with small turbidity.

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Résumé Le calcul du trouble atmosphérique d'après les mesures actinométriques est assez compliqué selon la méthode deSchüepp ou d'autres méthodes semblables. Afin d'en faciliter notablement la détermination, l'auteur a calculé une abaque en se basant sur les données deSchüepp. Ce diagramme permet d'évaluer le coefficient de trouble atmosphérique décadaireB ₅₀₀ en partant de la mesure du rayonnement à ondes courtes (J _K , <625 m). Les valeurs deJ _K obtenues alors sont pratiquement indépendantes de l'exposant de l'extinction due à la brume. Les valeurs deJ _K pourB=0 et provenant de divers auteurs sont comparées entre elles. On a en outre établi le rapport existant entre le trouble atmosphérique calculé d'après divers diagrammes (,T _K ,B _Schüepp). On rend le lecteur attentif au fait que les valeurs calculées selonSchüepp sont probablement trop élevées lorsque le trouble atmosphérique est peu important.

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Mit 2 Textabbildungen     

Bemerkungen zu W. Dammann „Untersuchung über Schwankungen der Winterniederschläge in Deutschland”

Zusammenfassung An der Methode wird die physikalische Unwirklichkeit der Zusammenfassung der Monate Januar, Februar, März und November und Dezember des gleichen Kalenderjahres als Winter und die Unterdrückung wesentlicher Zusammenhänge mit dem Sonnenfleckenzyklus durch Bildung übergreifender Fünfjahresmittel bemängelt. Hinsichtlich des Ergebnisses wird die behauptete Ähnlichkeit der erhaltenen Kurven mit der Sonnenfleckenwelle widerlegt.

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Summary It is shown that the practice to define the months of January, February, March and November, December of the same calendar year as winter is not justifiable, from a physical point of view. By using running 5-yearly means important relations to the cycle of sun-spots are suppressed. A proposed similarity of the curves obtained byDammann with the solar cycle is disproved.

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Résumé L'auteur montre que l'hiver défini par la période de janvier à mars et de novembre à decembre de la même année est une irréalité physique et que l'emploi de la moyenne mobile de cinq ans masque le cycle des taches solaires; les courbes obtenues parDammann ne correspondent pas rythme des taches.