Quelques appareils pour l'étude de la structure physique des brouillards et des nuages

Résumé L'auteur décrit un appareil permettant de déterminer le contenu en eau liquide des brouillards et des nuages, dont il discute le principe thermodynamique. En plus, on décrit un tunnel placé au Monte Cimone (2164 m) qui, par sa tourelle tournante, permet d'observer et de mesurer la structure physique des nuages sous les conditions de la circulation naturelle. Enfin, on montre la construction d'une chambre à expansion qui permet d'étudier en laboratoire les différentes phases de développement des gouttelettes sous les conditions d'une expansion qui se produit d'une manière aussi lente qu'elle est observée dans la nature.

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Summary The author describes an apparatus for the determination of the content of liquid water in fogs and clouds and discusses its thermodynamic principle. Further, a wind channel placed on Mount Cimone (2164 m) is described which, owing to a revolving turret, allows to observe and measure the physical structure of the clouds under the natural conditions of the circulation. Finally, the construction of an expansion chamber is shown, which can be used for investigating in the laboratory the different phases in the formation of droplets, this under conditions happening as slowly as in nature.

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Zusammenfassung Es wird eine Apparatur zur Bestimmung des Gehaltes von Nebeln und Wolken an flüssigem Wasser beschrieben und ihr thermodynamisches Prinzip erläutert. Sodann wird ein Windkanal beschrieben, der auf dem Monte Cimone (2164 m) aufgestellt ist und dank seinem Drehturm gestattet, die physikalische Struktur der Wolken unter den Bedingungen der natürlichen Strömung zu beobachten und zu messen. Schließlich wird die Konstruktion einer Expansionskammer entwickelt, mit der die verschiedenen Phasen der Tröpfchenentwicklung im Laboratorium untersucht werden können, und zwar unter den Bedingungen einer Expansion, die so langsam verläuft wie in der Natur.

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Avec 5 figures.     

Étude de la circulation verticale dans l'estuaire du Saint‐Laurent au moyen de la modélisation mathématique

Résumé

Un modèle bidimensionnel dans le sens vertical est utilisé afin d'étudier et de simuler la circulation marine engendrée par la marée dans l'estuaire du Saint‐Laurent. A partir d'une schématisation de l'Estuaire et de conditions en niveaux d'eau et salinités aux extrémités aval et amont du domaine d'étude, ce modèle génère la répartition des hauteurs d'eau et les distributions longitudinales et verticales de vitesses et salinités. Les résultats permettent alors de déduire les circulations instantanées obtenues aux différentes heures de la marée. Celles‐ci mettent en évidence des phénomènes physiques caractéristiques de l'estuaire du Saint‐Laurent et qui ont été plusieurs fois observés. Parmi ceux‐ci, les processus les plus importants concernent les marées internes, la remontée d'eau profonde et les effets des gradients horizontaux de salinités sur les profils verticaux de vitesse.     

Étude sur la propagation de l'erreur dans un modèle spectral

Résumé

Nous présentons les résultats d'une expérience numérique concernant la sensibilité d'un modèle de prévisions atmosphériques. Cette expérience a consisté à pertuber les conditions initiales dans le golfe de l'Alaska et à comparer les prévisions de cinq jours obtenues à partir des mêmes conditions initiales avec et sans perturbation. La perturbation introduite dans la fonction de courant est une dépression à symétrie radiale, d'environ 2000 km de rayon et de valeur centrale maximum de ‐10 dam. Le modèle utilisé est un modèle spectral barocline à cinq niveaux, tronqué “rhomboïdalement” à 20 ondes. La même perturbation a été introduite à tous les niveaux.

Nous avons trouvé, que, dans ce modèle, 1. la vitesse de propagation de la majeure partie de l'erreur moyenne et de l'écart type était égale à tous les niveaux, compte tenu de la marge d'erreur, et ne semble pas être directement reliée à la vitesse zonale moyenne. Elle vaut 18 ± 2ms^‐1.

2. la vitesse de propagation des centres d'erreur moyenne et d'écart type est plus faible. Elle est voisine de 12 ±2 m s^‐1 independamment du niveau.

3. l'intensité de l'erreur moyenne et de l'écart type augmente avec la hauteur provoquant ainsi un déplacement vers l'est plus rapide du contour de 1 dam de cette erreur ou de cet écart. Cette vitesse est de 20 m s^‐1 à la 85 kPa, 33 m s^‐1 à la 50 kPa et 37 m s^‐1 à la 20 kPa. En moyenne, cette vitesse est 50% supérieure à la vitesse zonale moyenne du niveau. Au cinquième jour, la valeur du centre initial de l'écart type ne dépasse pas 4 dam tandis que d'autres centres se sont formés à l'avant pendant la période de prévision et valent entre 4 et 11 dam selon le niveau.

4. l'écart type total de l'hémisphère décroît plus ou moins rapidement au début de la période de prévision en fonction de la hauteur. Cet écart double ensuite sur une période de 2¼ jours à partir de 36 h à la 20 kPa, à partir de 60 h à la 50 kPa et à partir de 72 h à la 85 kPa, jusqu'à la fin de la période de prévision.

     

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.     

Théorie des oscillations annuelles et diurnes de la température à la surface des continents et des océans

Résumé On détermine analytiquement les températures absoluesT (z, t) etT (z, t) dans l'air et dans le substrat terrestre, au voisinage de la surface de séparation de ces milieux, sous la condition que le rayonnement global varie dans le temps selon une fonction périodique simple ou quelconque. A cette fin, on s'attache à résoudre le système des deux équations de la chaleur dans l'air et dans le substrat terrestre en tenant compte de toutes les conditions physiques déterminantes du problème. Celles-ci interviennent dans l'équation énergétique aux limites pour le plan de séparationz=0. Un minimum d'hypothèses simplificatrices confère une plus haute valeur pratique aux résultats. Leur limitation principale réside dans le fait que les diffusivités turbulentesK etK _w de l'air et de l'Océan sont supposées constantes. On retrouve le résultat classique selon lequel l'onde thermique est déphasée sur le rayonnement global et jouit d'une amplitude proportionnelle à celle de ce rayonnement. Toutefois, l'amortissement thermique et le déphasage dépendent cette fois de la somme + des «propriétés thermiques» du substrat et de l'air, et étant alternativement dominant selon qu'il s'agit des Continents ou des Océans. Dans ce dernier cas, la théorie des oscillations thermiques est traitée d'abord en admettant l'existence d'une couche d'eau isothermique. On établit ensuite la théorie plus réaliste qui considère à la fois la diffusivité thermique turbulenteK _w et le coefficient d'extinctionq du rayonnement global dans l'Océan. Le point de départ de la théorie est l'équation de la chaleur dans un milieu semi-transparent. Les résultats montrent que l'onde thermique de surface subit un amortissement complémentaire dû au facteurq, le déphasage sur le rayonnement global pouvant atteindre 91 jours alors que cette limite n'est que de 45 jours pour les Continents. La discussion des résultats théoriques montre leur bon accord quantitatif avec les faits observés. On termine par quelques applications de la théorie; on montre notamment que celle-ci valide rationnellement la théorie astronomique des phases climatiques quaternaires.

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Summary Absolute temperaturesT (z, t) andT (z, t) near the interface of air and terrestrial substratum are analytically determined, under the condition that the total radiation varies with time according to a simple or to any other periodic function. To achieve this, the system of two equations of heat in air and terrestrial substratum is resolved in taking into account all the determining physical conditions of the problem. These conditions are considered in the energy boundary equation for the surface of separationz=0. A minimum number of simplifying hypotheses give a higher practical value to the results whose principal limitation lies in the fact that eddy conductivitiesK andK _w of air and ocean water are supposed to be constant. The classical result that the thermal wave differs in phase from the total radiation and gives an amplitude proportional to that radiation is confirmed. However, the thermal damping and the lag in phase depend here of the sum + of the thermal properties of the substratum and the air, and being preponderant for continents and oceans respectively. In the last case, the theory of thermal oscillations is first studied with the aid of the hypothesis of an isothermal water layer. Then a more realistic theory is established which considers in addition the eddy diffusivityK _w and the extinction coefficientq of the total radiation in the ocean. The basis of the theory is the heat equation for a semi-transparent medium. The results show that the surface thermal wave suffers a further damping due toq. In addition, the maximum temperature may lag behind the maximum radiation by as much as 91 days as against a maximum of 45 days for the continents. The discussion of the theoretical results shows their good quantitative agreement with the observations. Some practical applications of the theory are given. For example the validity of the astronomical theory of the climatic changes during the Quaternary period is rationally justified.

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Zusammenfassung Die absoluten TemperatureT (z, t) undT (z, t) von Luft und terrestrischer Unterlage in der Nähe der Trennschicht der beiden Medien werden analytisch bestimmt mit der Bedingung, daß die Globalstrahlung nach einer einfachen oder einer beliebigen periodischen Funktion mit der Zeit variiert. Zu diesem Zweck wird versucht, under Berücksichtigung aller bestimmenden physikalischen Bedingungen des Problems das System der beiden Wärmegleichungen für Luft und für das terrestrische Substrat zu lösen. Diese gehen in der Energiegleichung für die Grenzbédingungen der Trennflächez=0 ineinander über. Ein Minimum an vereinfachenden Hypothesen erhöht den praktischen Wert der Resultate; die Annahme der Konstanz des AustauschkoeffizientenA=K undA _w = _w A _w der Luft und des Ozeans bildet die wichtigste Einschränkung. Das klassische Resultat, nach dem die Wärmewelle zur Globalstrahlung in Phase verschoben und ihre Amplitude proportional zur Strahlungsamplitude ist, wird bestätigt. Die Abschwächung der thermischen Amplitude sowie die Phasenverschiebung hängen aber von der Summe + der thermischen Eigenschaften der Unterlage und der Luft ab; wobei oder überwiegt, je nachdem es sich um die Kontinente oder die Ozeane handelt. Für den letzteren Fall Wird die Theorie der Wärmeschwankungen zuerst unter der Annahme der Existenz einer isothermen Wasserschicht behandelt. Hernach wird die allgemeiner gültige Theorie entwickelt, welche gleichzeitig den TurbulenzaustauschA _w und den Extinktionskoeffizientenq der Globalstrahlung im Ozean in Betracht zieht. Den Ausgangspunkt für die Theorie bildet die Wärmegleichung für ein Strahlungsdurchlässiges Medium. Die Resultate zeigen, daß die Oberflächenwärmewelle eine Abschwächung entsprechend dem Faktorq erfährt; dabei kann die Phasenverschiebung gegenüber der Globalstrahlung 91 Tage erreichen, während die maximale Verschiebung für die Kontinente nur 45 Tage beträgt. Die Vergleichung der theoretischen Resultate ergibt deren gute quantitative Übereinstimmung mit den Beobachtungstatsachen. Zum Schluß werden einige Anwendungen der Theorie gebracht; so wird z. B. gezeigt, daß diese eine sinngemäße Rechtfertigung der Gültigkeit der astronomischen Theorie der quaternären klimatischen Phasen gestattet.

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Institut belge pour l'Encouragement de la Recherche Scientifique Outre-Mer (IBERSOM), 3, rue Montoyer, Bruxelles, Belgique.     

De l'efficacité des prévisions à courte et moyenne échéances de la pression atmosphérique,basées sur des informations locales de la pression

Résumé L'auteur examine les fondements de la prévision de la pression à courte et moyenne échéances, basée sur des autocorrélations (Vialar) et des corrélations locales de la pression ainsi que sur l'utilisation de moyennes glissantes de la pression atmosphérique (Grappe).Pour apprécier la qualité d'une prévision de la pression, il introduit la notion d'efficacité. Cette notion est liée à la prévision du signe de la variation de la pression.L'auteur montre que la méthode des équations autorégressives ne conduit pas à une prévision efficace de pressions moyennes, tandis que celle des équations de régression locale, appliquée aux moyennes glissantes de la pression journalière, fournit une prévision efficace de la pression moyenne de plusieurs jours (2 à 5 jours). Cependant, l'efficacité de cette dernière prévision est illusoire, car elle ne résulte que des propriétés algébriques des moyennes glissantes.L'auteur remarque que l'échec de ces méthodes de prévision coïncide avec le manque d'autorégressivité de la série chronologique de la variation de la pression journalière. De ce fait, il est peu vraisemblable qu'une quelconque méthode de prévision de la pression atmosphérique, à courte ou moyenne échéance, basée sur des informations locales de la pression, puisse conduire à des prévisions efficaces non illusoires lorsque la série chronologique de la variation première de la pression n'est pas autorégressive.

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Summary The author investigates the bases of a short or medium range pressure forecast, based on autocorrelations (Vialar) and local correlations of pressure as well as on the use of running time means of atmospheric pressure (Grappe).In order to appreciate the degree of quality of a forecast, he introduces the concept of efficiency. This concept is based on the forecast of the sign of the pressure variation.The author points out that the method of autoregressive equations does not lead to an efficient forecast of pressure averages, whilst that of local regression equations, applied to the running means of daily pressure, gives an efficient forecast of pressure averages over a time interval of several days (2 to 5 days). The efficiency of this latter forecast, however, is illusive, this efficiency being a result of the algebraic properties of the running means only.The author notices that the failure of the forecast methods coincides with the lack of autoregressivity of time-series of daily pressure variation. Therefore, it is very unlikely that any method of short or medium range pressure forecast, based on local pressure data, can produce really efficient forecasts if the time series of the first variation of pressure is not autoregressive.

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Zusammenfassung Es werden die Grundlagen der kurz- und der mittelfristigen Luftdruckprognosen untersucht, die auf Autokorrelationen (Vialar) und lokalen Korrelationen des Druckes, sowie auf der Verwendung gleitender Mittel des Luftdruckes (Grappe) beruhen.Zur Abschätzung der Qualität einer Luftdruckprognose wird der Begriff der Treffsicherheit (efficacité) verwendet. Dieser Begriff beruht auf der Vorhersage des Zeichens der Druckänderung.Es wird gezeigt, daß die Methode der Autoregressionsgleichungen nicht zu einer treffsicheren Vorhersage des mittleren Druckes führt, während die der Gleichungen der lokalen Regression, wenn sie auf gleitende Mittel des täglichen Druckes angewandt wird, eine zuverlässige Vorhersage des Druckes im Mittel über mehrere Tage (zwei bis fünf Tage) gestattet. Indessen ist die Wirksamkeit dieser letzteren Prognose nur scheinbar, da sie nur auf den algebraischen Eigenschaften der gleitenden Mittel beruht.Das Versagen dieser Vorhersagemethoden fällt zusammen mit dem Fehlen einer Autoregression der Zeitreihen der täglichen Druckänderungen. Es ist daher wenig wahrscheinlich, daß irgendeine Vorhersagemethode des Luftdruckes für kurze oder mittlere Zeiträume, welche auf lokalen Beobachtungen des Druckes beruht, zu tatsächlich zuverlässigen Vorhersagen führen kann, wenn die Zeitreihe der ersten Differenzen des Luftdruckes nicht autoregressiv ist.

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Avec 4 Figures

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Titulaire d'un mandat d'Aspirant du Fonds National de la Recherche Scientifique.     

Occurrence,durée et intensité des précipitations simulées par deux modèles régionaux canadiens du climat sur la région du Maghreb

[Translated by the editorial staff] Simulating the precipitation regime of Northern Africa is challenging for regional climate models, particularly because of the strong spatial and temporal variability of rain events in the region. In this study we evaluate simulations conducted with two recent versions of regional climate models (RCM) developed in Canada: the CRCM5 and CanRCM4. Both are also used in the COordinated Regional Climate Downscaling EXperiment (CORDEX)-Africa. The assessment is based on the occurrence, duration, and intensity indices of daily precipitation in Maghreb during the fall and spring seasons from 1998 to 2008. We also examine the links between the North-Atlantic Oscillation (NAO) index, weather systems, and the precipitation regime over the region. During the rainy season (September to February), the CRCM5 reproduces the frequency and intensity of extreme precipitation adequately, as well as the occurrence of days with rain, while the CanRCM4 underestimates precipitation extremes. The study of links between weather systems and the precipitation regime shows that, along the Atlantic coast, precipitation (occurrence, intensity, and wet sequences) increases significantly with storm frequency in the fall. In winter, these links grow stronger going east, from the Atlantic coast to the Mediterranean coast. The negative phases of the NAO index are statistically associated with the increase in rain intensity, extremes, and accumulation along the Atlantic coast in the fall. However, the link weakens in winter over these regions and strengthens along the Mediterranean coast as the precipitation frequency rises during negative phases of the NAO. Both RCMs generally reproduce the links between the NAO and the precipitation regime well, regardless of location.     

Contribution à l'étude du pH et de la saturation en calcite dans l'estuaire du St‐Laurent (Canada)

Résumé

Des données analytiques récentes sur l'alcalinité des carbonates et le calcium dissous dans l'estuaire moyen du St‐Laurent nous ont permis d'appliquer un modèle thermodynamique simple au calcul du pH et de la concentration en ions carbonate dissous. Ces calculs montrent que le pH varie de façon non linéaire en fonction de la salinité et que le principal facteur de variabilité est la fluctuation de l'apport en carbone inorganique des eaux douces selon la saison. D'autre part le calcul de la concentration en ions carbonate dissous montre que le phénomène de sursaturation des eaux estuariennes en calcite apparaît toujours pour des chlorinités supérieures à 14.5‰, et se trouve pratiquement indépendant de la saison étudiée.     

Observations dans la couche limite atmosphérique de l'Estuaire du St‐Laurent: Résultats préliminaires

Résumé

Cet article fait état d'une première étude de la structure verticale de la couche limite atmosphérique (CLA) dans l'Estuaire du St‐Laurent, à partir de ballons captifs. Les résultats préliminaires de l'expérience réalisée en août 1977 démontrent que cette CLA est essentiellement formée d'une couche interne très stable (CLI) d'épaisseur variable et d'une couche mélangée correspondant à la partie non perturbée de la CLA côtière. Dans la couche de surface (CS), nous avons observé des gradients de température pouvant atteindre 1°C m^‐1 et des vents généralement très élevés. Le sommet de la CS correspond très souvent à un maximum de vent. Le fait que la direction du vent change considérablement avec l'altitude indique que les effets de vallée et de baroclinité sont très importants dans la CLI.     

Détermination de la nature chimique des aérosols

Résumé L'auteur discute birèvement les résultats obtenus à la suite de l'étude de quelques types de particules microscopiques et submicroscopiques au moyen de la réaction de LIESEGANG et de procédés de sensibilisation. En même temps il indique quelles possibilités il y a lieu d'attendre de la réaction de LIESEGANG et de certains processus particuliers dans la gélatine pour l'étude des aérosols atmosphériques.

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Summary The results found in investigations on some kinds of microscopic and submicroscopic particles, performed by means of the LIESEGANG reaction and of processes of sensibilisation, are referred. There is pointed at the possibilities arising from the LIESEGANG reaction and from special processes in gelatine for the investigation of atmospheric aerosols.

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Zusammenfassung Es wird kurz über die Ergebnisse berichtet, die bei der Untersuchung einiger Arten mikroskopischer und submikroskopischer Partikel mit Hilfe der LIESEGANGschen Reaktion und von Sensibilisierungsprozessen gefunden werden; dabei wird auf die Möglichkeiten hingewiesen, die die LIESEGANGsche Reaktion und spezielle Prozesse in Gelatine für die Erforschung atmosphärischer Aerosole bieten.

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Riassunto Si riportano brevemente i risultati ottenuti nello studio della rivelazione di alcuni tipi di particelle microscopiche e submicroscopiche per mezzo della reazione di LIESEGANG e dei processi di sensibilizzazione utilizzati: si accenna alla possibilità che la reazione di LIESEGANG e reazioni particolari in gelatina offrono per l'indagine sugli aerosoli atmosferici.

     

Sur les Équations approchées de la Dynamique atmosphérique

Résumé Les équations approchées de la dynamique atmosphérique ne sont valables que dans un certain domaine entourant l'origine des coordonnées et dont nous calculons l'ordre de grandeur. En ce qui concerne les équations (5) utilisées habituellement par les météorologistes, son rayon horizontal est à peine de l'ordre de la dizaine de mètres. Par contre ce rayon est de l'ordre de 500 kilomètres pour les équations (6) et il en est de même pour les équations (7) qui sont adaptées à l'étude des cartes des surfaces isobares. Ce résultat peut paraître paradoxal puisque l'on passe habituellement de (5) à (7) en utilisant une forme approchée () du géopotentiel; il se fait que l'on obtient les mêmes équations (7) à partir de (6) en utilisant la forme exacte du géopotentiel (théorème I).Les équations approchées (9) ont une forme très voisine de (5) et sont adaptées à l'étude des cartes des surfaces équi-géopotentielles. On peut également les déduire de (6) en utilisant la forme exacte du géopotentiel (théorème II).L'origine mathématique de ces propositions réside dans une propriété d'un 3-vecteur covariant vis à vis des changements de coordonnées (14); on voit en même temps que les théorèmes I et II sont des cas particuliers d'un théorème plus général (théorème III).Nous considérons ensuite d'autres transformations de coordonnées qui ne modifient que très légèrement les équations approchées (théorèmes IV et V).

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Summary The approximated equations of atmospheric dynamics are valid only within a certain region surrounding the origin of the coordinates of which the order of magnitude is calculated. Concerning equations (5) which are usually employed in meteorology, their horizontal radius reaches hardly the magnitude of 10 meters. On the other hand this radius amounts to the magnitude of 500 kilometers with equations (6) and equally with (7) which are adapted for the study of charts of isobaric surfaces. This result may seem paradoxical because usually formulae (7) are deduced from (5) by employing an approximated form () of the geopotential; but in using the exact form of the geopotential, equations (7) are obtained from (6) (theorem I). The approximated equations (9) have a very similar form as (5) and are especially adapted for the study of the charts of equi-geopotential surfaces; using the exact form of the geopotential they can also be derived from (6) (theorem II).The mathematical origin of these facts lies upon a quality of a 3-vector which is covariant against the coordinate transformations (14); furthermore it can be shown that the theorems I and II are special cases of a more general theorem (theorem III). Finally, other transformations of coordinates are discussed, through which the approximated equations are modified only insignificantly (theorems IV and V).

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Zusammenfassung Die genäherten Gleichungen der atmosphärischen Dynamik sind nur in einem bestimmten Gebiet um den Koordinatenursprung gültig, dessen Größenordnung berechnet wird; für die Gleichungen (5), die in der Meteorologie gewöhnlich benützt werden, erreicht sein horizontaler Radius kaum die Größenordnung von 10 m. Demgegenüber ist der Radius für die Gleichungen (6) von der Größenordnung von 500 km und ebenfalls für die Gleichungen (7), die sich für das Studium der Karten der Isobarenflächen eignen. Dieses Resultat mag überraschend erscheinen, da man gewöhnlich unter Benützung einer genäherten Form () des Geopotentials von (5) zu (7) Übergeht; geht man jedoch von der exakten Form des Geopotentials aus, so erhält man die Gleichungen (7) aus (6) (Theorem I). Die genäherten Gleichungen (9) haben eine sehr ähnliche Form wie (5) und eignen sich besonders für das Studium der Karten der äqui-geopotentiellen Flächen; unter Benützung der exakten Form des Geopotentials lassen sie sich ebenfalls aus (6) ableiten (Theorem II).Der mathematische Ursprung dieser Tatsachen beruht auf einer Eigenschaft eines 3-Vektors, der gegenüber den Koordinatentransformationen (14) kovariant ist; ferner kann man zeigen, daß die Theoreme I und II Spezialfälle eines allgemeineren Theorems sind (Theorem III). Außerdem werden noch andere Koordinatentransformationen untersucht, durch die die genäherten Gleichungen nur geringfügig verändert werden (Theoreme IV und V).

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Avec 1 figure.     

Reproductibilité de la méthode de dépouillement des données grêlimétriques utilisées dans “Grossversuch IV”

Résumé

Des données grêlimètriques collectées durant la campagne expérimentale de l'été 1978 du programme Grossversuch ont été dépouillées à nouveau six mois plus tard par des opérateurs différents. La comparaison des valeurs des nombres, dimensions et énergies des grêlons montre que les deux séries ne sont pas statistiquement différentes: en un lieu 80% des différences relatives sont inférieures à 20% et pour deux chutes importantes on a obtenu moins de 1% de différence sur l'évaluation de l'énergie cinétique globale.

On conclut que la méthode d'évaluation de la grêle au moyen de réseaux de grêlimètres est suffisamment reproductible pour répondre aux objectifs du programme “Grossversuch IV” on présente néanmoins des recommandations pour éliminer quelques sources d'erreur d'origine technique.     

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.

     

Un spectromètre de gouttes de pluie pour l'analyse chimique de la précipitation

Abstract

A spectrometer/spectrograph of raindrops that uses their final fallspeeds to separate the drops according to their diameters is described. The apparatus is composed of two rotating discs, the Upper one allowing the rain to pass through a narrow window. The drops, separated according to size, are collected on the lower disc. The distance between discs and the rotation speed permit control of the degree of separation.     

Influence des rejets atmosphériques d'anhydride sulfureux sur la qualité de l'eau des lacs de la région de Rouyn‐Noranda*

Résumé

En mars 1982, le ministère de l'Environnement du Québec a entrepris un échantillonnage physico‐chimique de 64 lacs de tête de la région de Rouyn‐Noranda. Les objectifs de l'étude étaient de déterminer la sensibilité des lacs de cette région et de délimiter l'aire d'influence de la plus importante source anthropique d'émission d'anhydride sulfureux au Québec.

Le traitement graphique et statistique des résultats, ainsi que l'application de modèles empiriques d'acidification ont permis de dégager les zones les plus vulnérables à l'acidification. L'application de ces techniques d'analyse a montré, entre autres, que les concentrations de sulfates en lac étaient beaucoup plus élevées à proximité de Rouyn‐Noranda où est située l'usine Mines Noranda Itée. De fait, la concentration de sulfates dans les lacs de cette région passe de 16 mg L^?1, aux alentours de Rouyn‐Noranda, à moins de 2 mg L^?1 en direction du nord‐est, alors qu'elle baisse à 8 mg L^?1 en bordure de la rivière des Outaouais. De plus, en faisant abstraction de la distribution en forme de cloche des concentrations de sulfates autour de Rouyn‐Noranda, l'étude a permis de faire ressortir la décroissance générale des sulfates du sud‐ouest vers le nord‐est.

Les points majeurs qui ressortent de cette étude sont la présence de lacs très acides à proximité de Rouyn‐Noranda et V extrême vulnérabilité des plans d'eau situés au sud et sud‐est de la ville. En effet, l'eau des lacs de la région du Témiscamingue est en général moins minéralisée et plus acide que celle des lacs au nord de cette région. Cette distinction est due à la nature géologique des substrats dans les bassins versants. Ainsi, les lacs sensibles à l'acidification sont principalement situés sur des bassins versants associés à des roches granitiques et gneissiques, comparativement aux roches volcaniques et aux dépôts d'argiles lacustres qui caractérisent les lacs aux eaux plus minéralisées.     

Résultats préliminaires d'une étude expérimentale des noyaux glaçogènes naturels

Résumé Certains noyaux de congélation naturels ont été isolés. En effet, il a été trouvé, parmi les résidus de cristaux de glace produits au laboratoire dans de l'air naturel des particules douées d'activité glaçogène à une température de –12 à –15°. Leur nombre, sur les lieux et au moment des expériences, était de l'ordre de 1 par litre d'air. Ces noyaux n'ont pas une forme déterminée et ne présentent pas un faciès cristallin. Leur diamètre moyen varie généralement entre 7 et 25 microns. Ils paraissent constitutés d'une partie insoluble et d'une partie hygroscopique et agir comme noyaux de congélation après avoir fixéde l'eau à l'état liquide. Enfin leur activité glaçogène n'est pas constante. Après avoir produit plusieurs fois un cristal de glace à environ –15° ils restent inactifs à –20°.

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Summary Certain natural freezing nuclei have been isolated. Among the residues of ice crystals produced in the laboratory in natural air, particles with activity for forming ice at temperatures ranging from –12° to –15° have been found. Their number, in the places and at the moments of our experiments were about 1 per liter. These nuclei have no particular shape and present no cristalline aspect. Their average diameter generally varies between 7 and 25 microns. They appear to be composed of an insoluble part and a hygroscopic part, and act as freezing nuclei after having fixed water in the liquid state. Their activity for forming ice is not constant. After having produced an ice crystal several times at about –15°, they remain inactive at –20°.

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Zusammenfassung Es wurde eine gewisse Art von natürlichen Gefrierkernen abgesondert. In den Rückständen von im Laboratorium aus natürlicher Luft erzeugten Eiskristallen wurden Partikel gefunden, welche die Fähigkeit hatten, bei Temperaturen von –12 bis –15° Eisbildung auszulösen. Bei den durchgeführten Experimenten betrug ihre Anzahl etwa 1 pro Liter. Diese Partikel haben keine besondere Form und erscheinen nicht kristallisiert. Ihre Durchmesser bewegen sich im allgemeinen zwischen Größen von 7 bis 25 . Sie erscheinen aus einem unlöslichen und einem hygroskopischen Teil aufgebaut und fungieren als Gefrierkerne, nach-dem sich flüssiges Wasser an ihnen niedergeschlagen hat. Ihre eisbildende Aktivität ist nicht gleichbleibend. Nach der einige Male wiederholten Produktion eines Eiskristalles bei –15° blieben sie auch bei –20° inaktiv.

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Avec 3 figures.     

Étude sur la pluie,se rapportant à la Terre entière ou à de grandes étendues

Résumé On étudie la variabilité de la moyenne annuelle de la pluie sur l'ensemble du Globe; on trouve qu'elle est faible; on en conclut diverses remarques relatives à l'action éventuelle de causes cosmiques ou générales sur les pluies. On étudie ensuite la variabilité de la moyenne annuelle de la pluie sur un pays (la France).

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The variability of the annual average of rainfall on the globe is examined, it is found to be small. From this result different conclusions are drawn which relate to possible effects of cosmic or general causes on precipitation. Finally the variability of the annual average of rainfall on France is examined.

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Zusammenfassung Es wird die Veränderlichkeit der mittleren Jahresmenge des Niederschlags für die Erdkugel als Ganzes untersucht und als klein befunden; es werden daraus verschiedene Schlüsse gezogen, die sich auf die mögliche Auswirkung kosmischer oder allgemeiner Ursachen auf den Niederschlag beziehen. Schließlich wird die Veränderlichkeit der mittleren Jahresmenge des Regens über ein Land (Frankreich) geprüft.

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

Le principe d'extremum et la stabilité de certains états de mouvement de l'air atmosphérique

Résumé Une particule qui ne subit que des transformations adiabatiques, occupe sa position d'équilibre au sein d'une masse d'air en équilibre hydrostatique, lorsque la sommeS de son enthalpie spécifique et de son énergie potentielle par unité de masse est extremum. Suivant que cet extremum est un minimum ou un maximum, l'état d'équilibre hydrostatique est stable ou instable. On peut généraliser cette proposition au cas de l'état de mouvement géostrophique, à condition d'ajouter, à la sommeS, l'énergie cinétique longitudinale, par unité de masse, de la particule. On peut étendre immédiatement ce dernier résultat au cas du tourbillon circulaire permanent.

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Summary A particle of air which undergoes but adiabatic changes of state occupies its position of equilibrium inside a mass of air in hydrostatic equilibrium if the sumS of its specific enthalpy and of its potential energy per unit of mass assumes an extreme value. According as this extreme is a minimum or a maximum the state of hydrostatic equilibrium is stable or unstable. This postulate can be generalized in case of geostrophic state of motion on condition that the kinetic longitudinal energy of the particle per unit of mass is added to the sumS. This last result can be immediately extended on the case of a permanent circular vortex.

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Zusammenfassung Ein Luftpartikelchen, das ausschließlich adiabatischen Zustandsänderungen unterliegt, nimmt seine Gleichgewichtslage im Innern einer im hydrostatischen Gleichgewicht befindlichen Luftmasse ein, wenn die SummeS seiner spezifischen Enthalpie und seiner potentiellen Energie in der Masseneinheit ein Extrem wird; je nachdem dieses Extrem ein Minimum oder ein Maximum ist, ist das hydrostatische Gleichgewicht stabil oder instabil. Diese Forderung läßt sich für den Fall der geostrophischen Bewegung verallgemeinern, indem man zur SummeS die kinetische Longitudinalenergie der Partikel (je Maßeinheit) addiert. Dieses letztere Resultat läßt sich unmittelbar auf den Fall des permanenten Kreiswirbels ausdehnen.

     

Contribution durant des épisodes hydrologiques extrêmes des apports atmosphériques et souterrains en ions majeurs à la qualité des eaux de surface*

Résumé

Le comportement des ions majeurs (Ca⁺², Mg⁺², Na⁺, K⁺, Cl^?, SO₄ ^?2) et de la conductivité en rivière en fonction des épisodes hydrologiques extrêmes est examiné. Plus précisément, les concentrations moyennes de chaque ion majeur, de même que la composition chimique globale des eaux en étiage et en crue sont confrontées aux valeurs obtenues dans les eaux de précipitation et les eaux souterraines. Il en ressort que, dans les eaux de la rivière Sainte‐Anne, même pour les épisodes d'étiage les plus sévères, la concentration des ions majeurs diffère sensiblement de celle des eaux souterraines. Par ailleurs, on observe que les concentrations sont significativement plus élevées en étiage qu'en crue pour l'ensemble des paramètres, ce qui est également mis en évidence par les relations concentration‐débit. Un bilan massique chimique par épisode a été esquissé, mais la contribution des eaux souterraines y apparaît généralement trop forte; on en déduit qu'une fraction seulement des eaux souterraines possède la concentration typique des eaux de puits ou que la nappe superficielle alimentant principalement l'écoulement en étiage, est bien moins chargée. Ces résultats mettent en évidence la complexité de l'évolution de la qualité même pour les éléments de comportement réputé simple.