Equatorial westerlies over the Eastern hemisphere

Summary On the basis of extensive data of observations obtained by 272 aerological stations of the tropical zone and of radiosonde observations made in 16 Soviet oceanic expeditions the peculiarities of the equatorial westerlies in the Eastern hemisphere and their relationships with the entire mechanism of tropical circulation have been investigated. New data have been obtained on the structure, meridional extension, vertical distribution and velocity of the equatorial westerlies over Africa, the Indian ocean and the western part of the Pacific ocean. The relationship of equatorial westerlies with easterlies of the upper troposphere and with westerlies of middle latitudes is shown. In this context some features of monsoon circulation over the Guinea gulf, South-Eastern Asia and Northern Australia are discussed.Regularities of the annual migration of equatorial westerlies have been followed, the yearround existence of persistent westerlies in the lower troposphere near the equator being revealed. In order to look into the genesis and mechanism of existence of equatorial westerlies, the peculiarities of the many years distribution of cloudiness in the intertropical convergence zone (ITCZ) are considered using weather-satellite pictures presented in the US-catalogues. The features of zonal circulation in tropics are compared with the field of cloudiness of the ITCZ.

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Die äquatorialen Westwinde über der östlichen Hemisphäre

Zusammenfassung Auf Grund von umfangreichen Beobachtungsdaten von 272 Stationen in der Tropenzone und von Radiosondenbeobachtungen auf 16 sowjetischen ozeanischen Expeditionen sind die Eigenheiten der äquatorialen Westwindzone in der östlichen Hemisphäre und ihre Beziehungen zum ganzen Mechanismus der tropischen Zirkulation untersucht worden. Es sind neue Angaben über die Struktur, die meridionale Erstreckung, die vertikale Verteilung und die Geschwindigkeit der äquatorialen Westwinde über Afrika, über dem Indischen Ozean und über dem westlichen Teil des Pazifischen Ozeans gewonnen worden. Es wird die Beziehung der äquatorialen Westwinde zu den östlichen Winden der oberen Troposphäre und zu den Westwinden der mittleren Breiten gezeigt.In diesem Zusammenhang werden einige charakteristische Merkmale der Monsunzirkulation über dem Golf von Guinea, über Südost-Asien und über dem nördlichen Australien besprochen. Regelmäßigkeiten der jährlichen Verlagerung der äquatorialen Westwindzone sind verfolgt worden und die ganzjährige Existenz einer beständigen Westwindzone in der unteren Troposphäre nahe dem Äquator ist nachgewiesen worden. Um einen Einblick in die Entstehung und in den Mechanismus der Existenz äquatorialer Westwinde zu bekommen, sind die Besonderheiten der mehrjährigen Bewölkungsverteilung in der intertropischen Konvergenzzone (ITCZ) auf Grund der in den US-Katalogen veröffentlichten Wettersatelliten-Bilder in Betracht gezogen worden. Die Besonderheiten der zonalen Zirkulation in den Tropen sind mit den Bewölkungsfeldern der ITCZ verglichen worden.

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With 4 Figures     

The contribution of months and seasons to fluctuations of the mean annual temperature in eastern Minnesota

Summary The 164-year eastern Minnesota record was analyzed to determine the contribution that each month and season has made to the fluctuations in the annual mean temperature record. The contributions are considered at time scales of years, pentad averages, and decadal averages. Correlation analyses, Cramer tests, and linear trend analyses were used to determine the degreee of influence.The different analysis methods provide a convergence of evidence toward the major conclusion of this investigation: late summer and autumn months and the autumn season have been most influential in determining the fluctuations in the annual mean temperature for pentad and decadal averaging periods.

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Zusammenfassung Die Aufzeichnungen über einen Zeitraum von 164 Jahren aus dem östlichen Minnesota wurden analysiert, um festzustellen, welchen Beitrag jeder Monat und jede Jahreszeit zu den Schwankungen in den Aufzeichnungen über das Temperaturjahresmittel leistet. Die Beiträge werden in Jahreszeiträumen, und zwar im fünfjährigen und zehnjährigen Mittel betrachtet. Zur Bestimmung des Einflußgrades wurden Korrelationsanalysen, Cramertests und lineare Trendanalysen verwendet.Die unterschiedlichen Analysenmethoden liefern Ergebnisse, die auf die wesentliche Schlußfolgerung dieser Untersuchung zusammenlaufen: die Sommer- und Herbstmonate sowie die Jahreszeit Herbst hatten den größten Einfluß auf die Schwankungen im Temperaturjahresmittel für Mittelungsperioden von fünf und zehn Jahren.

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With 2 Figures     

Stochastic intervention analysis of rainfall

Summary Urbanization and industrialization are claimed to affect local climate and to increase precipitation in urban and surrounding rural areas. In the past, considerable meteorologic data have been collected in urban areas and the effects of urbanization on precipitation and other variables have been analyzed by using various techniques. In evaluating urban effects on precipitation, changes in precipitation due to urban effects must be distinguished from changes which are due to natural variability, noise effect, and sampling error. Stochastic intervention analysis is used in this study to establish the statistical significance of changes in monthly precipitation attributed to the effects of urbanization and industrialization and to investigate the nature of these changes. Intervention analysis is especially useful in the analysis of correlated and seasonal monthly rainfall data. Intervention analysis is used to determine whether changes have occurred in the overall mean value or in warm and cold seasons. Monthly rainfall data from Laporte and St. Louis areas are analyzed and the results are presented.

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Zusammenfassung Urbanisierung und Industrialisierung beeinflussen wahrscheinlich das Lokalklima und erhöhen dabei den Niederschlag in städtischen Gebieten sowie deren ländlicher Umgebung. In der Vergangenheit sind meteorologische Daten beträchtlichen Umfangs in städtischen Gebieten gesammelt worden und die Effekte der Urbanisierung auf den Niederschlag wurden mit Hilfe verschiedener Methoden untersucht. Bei der Abschätzung dieser Stadtklimaeffekte auf den Niederschlag müssen Varianten davon unterschieden werden, die natürlichen Ursprungs sind, einschließlich dem Rausch-Effekt und dem Probenahmefehler. In der vorliegenden Studie wird die stochastische Interventionsanalyse dazu benützt, die statistische Signifikanz der Änderungen des monatlichen Niederschlages herauszufinden, die der Urbanisierung und Industrialisierung zugeschrieben werden können und die Art dieser Änderungen zu untersuchen. Dié Interventionsanalyse ist insbesondere bei der Analyse korrelierter jahreszeitlich-monatlicher Niederschlagsdaten nützlich. Diese Interventionsanalyse wird nun dazu benützt, festzustellen, ob sich die Änderungen im Gesamtmittelwert oder aber in der warmen bzw. kalten Jahreszeit zeigen. Die monatlichen Niederschlagsdaten von Laporte und St. Louis (U.S.A.) werden analysiert und die Ergebnisse mitgeteilt.

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With 3 Figures     

Preliminary aspects of rainfall rates in the north east of Spain

Summary A series of charts of rainfall rates recorded by means of a Jardí pluviograph in Barcelona, Spain, and covering a period of 20 years have been digitised. The time intervals of exceedance of certain pre-set rainfall rate thresholds were computed and expressed in percentages of the whole 20-year period. The average worst month period and the absolute worst month were defined and computed. Results are found to agree well with those obtained elsewhere in Southern Europe; they are also compared with some published results for Kew. Frequency-distribution of rates as well as time of occurrence are presented. Rainfall amounts pertaining to several rainfall rate categories have been analysed in order to obtain the ratio of convective to total rainfall amount. Comparison of this ratio with results of some other authors is inconclusive.

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Zusammenfassung Eine Anzahl von Tabellen über Niederschlagsraten, die in Barcelona (Spanien) durch einen Jardí Niederschlagsmesser über eine Zeitspanne von 20 Jahren aufgezeichnet wurden, werden bearbeitet. Die Andauer von gewissen festliegenden Niederschlagsraten wurde berechnet und in Prozenten von der gesamten 20jährigen Zeitspanne ausgedrückt. Die durchschnittliche Dauer im schlechtesten Monat, sowie der absolut schlechteste Monat werden definiert und berechnet. Die Ergebnisse stimmen im allgemeinen mit solchen anderer südeuropäischer Gebiete überein; sie werden mit schon veröffentlichten Ergebnissen aus Kew verglichen. Häufigkeits- als auch Verteilungsraten sowie die Eintrittszeit der Ereignisse werden angegeben. Die Niederschlagsmengen, die jeweils zu verschiedenen Niederschlagsraten gehören, wurden analysiert, um das Verhältnis des konvektiven zum gesamten Niederschlag zu ermitteln. Ein Vergleich dieses Verhältnisses mit den Ergebnissen anderer Autoren sind noch nicht abgeschlossen.

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With 7 Figures     

Rainfall teleconnections in northern and northeastern Africa

Summary In comparison to the time-series of rainfall in the Sahel-Sudan belt, given by several authors, runoff series from the Blue Nile and Atbara river (representing rainfall in western Ethiopia) and rainfall data from southern Somalia were described. No cross-correlation between Somalia and other series was found; the cross-correlation between the Sahel-Sudan belt and Ethiopia became significant only after about 1950. Simultaneously the persistence of rainfall anomalies in the Sudan-Sahel belt, including those of the Republic Sudan, exceeded the low values recorded until 1940.Since the vertically integrated water vapour transport over the belt of tropical summer rains came from SSW, i.e. from the semihumid to humid region of the northern Zaire basin, a possible contribution of biogeophysical effects due to manmade conversion of natural vegetation into arable lands ought to be discussed as a factor contributing to the increasing persistency and spatial coherency.

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Zusammenfassung Im Vergleich zu den bekannten Zeitreihen des Niederschlags für den Sahel-Sudan-Gürtel werden Abflußreihen des Blauen Nils und des Atbara (repräsentativ für den Westteil Äthiopiens) und eine räumlich gemittelte Niederschlagsreihe aus dem Südteil Somalias gegeben. Zwischen dieser und den anderen Reihen existiert keine Korrelation. Die Korrelationen zwischen dem Sahel-Sudan-Gürtel und Äthiopien waren bis 1942 schwach, nahmen danach aber signifikant zu. Gleichzeitig nahm auch die Persistenz der Niederschlagsreihen im Sudan-Sahel-Gürtel und in der Republik Sudan zu.Da der (vertikal integrierte) Wasserdampftransport über dem Gürtel der tropischen Sommerregen aus SSW kommt, d. h. aus dem semihumiden nördlichen Kongo-(Zaire)-Bekken, muß die mögliche Rolle biogeophysikalischer Effekte — hier die Umwandlung der natürlichen Vegetation in Ackerland — für die Zunahme der Erhaltungsneigung und der räumlichen Zusammenhänge diskutiert werden.

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With 3 Figures     

Marine climatology of the tropical Americas

Summary Surface circulation and climate in the sea areas surrounding the American Continents are discussed on the basis of ship observations for the period 1911–1970 compiled with a one degree latitude-longitude square spatial resolution. Charts depict sub-synoptic scale features in considerable detail, such as the wintertime intrusions of cold dry air from the Atlantic to the Pacific side of the Mexican-Central American land bridge at topographically favoured locations, manifesting themselves in plumes of high wind speed, anticyclonic vorticity, and low sea surface temperature far into the open Pacific. Double peaks in the rainy season are indicated for the Western Caribbean and the easternmost Pacific off the Central American coast, with the September/October maximum most dominant. Among the more significant large-scale features are the near-equatorial trough of low pressure, a kinematic axis, and zonally oriented bands of maximal cloudiness and precipitation frequency, with a seasonal migration of this ensemble from a most equatorward position in Northern winter farther northward during summer. The near-equatorial kinematic axis has the characteristics of a confluence zone over the Western Atlantic, whereas over the Eastern Pacific it is a discontinuity between the Southwesterly flow from the Southern hemisphere and the Northeast Trades. Most intense development is reached during Northern summer. The surface flow discontinuity is broadly embedded in the baric trough. The bands of maximal convergence, cloudiness and precipitation frequency stay well equatorward of the surface flow discontinuity in the Eastern Pacific throughout the year, whereas over the Western Atlantic they switch to the North of the kinematic axis during Northern winter.

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Maritime Klimatologie des tropischen Amerika

Zusammenfassung Klima und Luftzirkulation über den die amerikanischen Kontinente umgebenden Seegebieten werden aufgrund von in Eingradfeldern für den Zeitraum 1911–1970 ausgewerteten Schiffsbeobachtungen besprochen. Großräumige Karten sowie Diagramme und Tabellen des Jahresganges werden für Bodendruck, Wind, Divergenz, relative Wirbelgröße, Wasseroberflächentemperatur (SST), Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit dargeboten. Die Karten geben Einzelheiten im subsynoptischen Bereich wieder, wie etwa die winterlichen Kaltlufteinbrüche von der atlantischen zur pazifischen Seite der mexikanischmittelamerikanischen Landbrücke, die sich an orographisch begünstigten Stellen in Zungen von hoher Windgeschwindigkeit, antizyklonaler Wirbelgröße, und niederer SST bis weit in den offenen Pazifik hinein abzeichnen. Eine doppelgipflige Regenzeit ist für das westliche Karibische Meer und den östlichsten Pazifik längs der mittelamerikanischen Küste angezeigt, wobei das Maximum im September/Oktober bei weitem überwiegt.Zu den bezeichnendsten großräumigen Erscheinungen gehören eine Tiefdruckzone in der Nähe des Äquators, eine kinematische Achse, und zonal angeordnete Bänder von maximaler Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit; dieses System ist jahreszeitlichen Verlagerungen von einer äquatornächsten Lage im Nordwinter zu weiter nördlichen Breiten im Nordsommer unterworfen. Die kinematische Achse hat über dem westlichen Atlantik die Eigenheiten einer Konfluenzzone, während sie über dem östlichen Pazifik eine Diskontinuität zwischen der von der Südhemisphäre vordringenden Südwestströmung und dem Nordostpassat darstellt. Eine leichte Doppelwelle im Jahresgang ist nur in der Breitenlage der kinematischen Achse über dem Pazifik zu erkennen. Das System ist im Nordsommer am kräftigsten entwickelt. Die Diskontinuität der Bodenströmung ist in die Tiefdruckzone eingebettet. Die Bänder von maximaler Konvergenz, Bewölkung und Niederschlagshäufigkeit bleiben im östlichen Pazifik ganzjährig erheblich äquatorwärts von der Strömungsdiskontinuität während sie über dem westlichen Atlantik im Nordwinter auf die Nordseite der kinematischen Achse überwechseln. Die für das vorliegende Projekt verfügbare räumliche Auflösung dürfte zum Verständnis der sogenannten Intertropischen Konvergenzzone wesentlich sein.

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With 15 Figures     

New results regarding the influence of solar activity on the stratospheric-tropospheric exchange

Summary The dependence of stratospheric intrusions on solar events is analyzed on the basis of 8-years' recordings of the concentration of stratospheric radionuclides and the ozone at 3 km altitude, as well as of the atmospheric profile of the ozone concentration and the total ozone.A significant, even though weak influence of solar magnetic sector structure boundary passages of type-/+ can be identified, a seasonal influence, however, is also observed. The strong 50 to 80% increase in the frequency of stratospheric intrusions after solarH -flares is significant and completely independent of the phase of the solar cycle and season. The total atmospheric ozone shows also a correlation with solar flares: A well defined maximum on the day preceding the flare. The neutron density clearly shows the Forbush decrease on theH -key day. Using key days with Forbush minimum for the superposed epoch analysis reveals a significant maximum of the Be 7-concentration on the day before the flare (rise by about 45 to 60%).Notable is the following sequence: Approximately 3 days before the solar flare the neutron density begins to decrease, 1 to 2 days before the flare the total atmospheric ozone maximizes, and 2 to 3 days after the flare one finds the maximum of the Be 7 in the troposphere as a consequence of the stratospheric intrusion.Around days with maximum Be 7-concentration the reliability of weather forecasts is clearly reduced — a fact, which at this point is obviously indicative of an acute activation of a labile atmospheric condition.We selected some characteristic individual cases to demonstrate by means of tables the time lapse of typical solar atmospheric and geophysical variables associated with solar flares. The attendant structures of the vertical ozone profile are discussed.Some preliminary reflections on a physical link are set forth.

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Neue Ergebnisse über den Einfluß der Sonnenaktivität auf den stratosphärisch-troposphärischen Austausch

Zusammenfassung Anhand 8jähriger Registrierungen der Konzentration stratosphärischer Radionuklide und des Ozon in 3 km Höhe sowie des atmosphärischen Profils der Ozon-Konzentration und des Gesamt-Ozon wird die Abhängigkeit stratosphärischer Lufteinbrüche in die Troposphäre von solaren Ereignissen analysiert.Ein signifikanter, wenn auch schwacher Einfluß von Sektordurchgängen des interplanetarischen Magnetfeldes beim Polaritätswechsel vom Typ-/+ läßt sich nachweisen, jedoch geht ein jahreszeitlicher Einfluß mit ein.Signifikant und völlig unabhängig von der Phase des solaren Zyklus und der Jahreszeit ist die starke Zunahme der Häufigkeit bzw. der Stärke von stratosphärischen Lufteinbrüchen 2 bis 3 Tage nachH -Eruptionen (Zunahme um 50 bis 80%). Das atmosphärische Gesamt-Ozon zeigt ebenfalls eine Korrelation mitH -Eruptionen: Ein gut ausgeprägtes Maximum am Tag vor der Eruption wird festgestellt. Die Neutronendichte zeigt amH -Stichtag deutlich den Forbush-Effekt. Verwendet man Stichtage mit einem Forbush-Effekt für die Überlagerungs-Analyse, so findet man am Tage vor dem Stichtag ein signifikantes Maximum der Be 7-Konzentration (Anstieg um 45–60%). Auffallend ist die folgende Zeitfolge: Etwa 3 Tage vor derH -Eruption beginnt die Neutronendichte abzusinken, 1 bis 2 Tage vor der Eruption erreicht das atmosphärische Gesamt-Ozon das Maximum, 2 bis 3 Tage nach derH -Eruption findet man das Maximum des Be 7 in der Troposphäre als Folge der stratosphärischen Lufteinbrüche.Um Tage mit maximaler Be 7-Konzentration ist die Treffsicherheit von Wetterprognosen eindeutig reduziert. Man hat es also zu diesem Zeitpunkt offensichtlich mit der akuten Aktivierung eines labilen atmosphärischen Zustandes zu tun.Anhand von Tabellen wird der zeitliche Ablauf von charakteristischen solaren atmosphärischen und geophysikalischen Größen im Zusammenhang mit solaren Ereignissen für einige charakteristische Einzelfälle dargelegt. Die zugehörigen Strukturen des vertikalen Ozon-Profiles werden besprochen.Einige vorläufige Gedanken über einen Kausalzusammenhang werden dargelegt.

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With 12 Figures     

Heat budget of air passing through a hot tunnel in northeastern Japan

Summary A geothermal and meteorological observation was carried out inside a hot tunnel (named Torigoe tunnel) penetrating through a volcanic zone in northeastern Japan, just after it has been penetrated. Rock wall surface temperature, some thermal properties of rock samples, temperature profile in slender pits drilled into the rock body, temperature of water flowing on the floor and the meteorological elements of air passing through the tunnel are contained in the observation.Introducing the coefficient of heat transfer determined from the Reynolds analogy for turbulent forced convection in a circular tube, the heat budget of the air-tunnel system is investigated with those observed data. The results show that the net sensible heat of 58.61 kW is drawn out from the tunnel by air passing through it and seems to be overcompensated by the net heat supply of 67.21 kW from the rock wall to air, while for the net latent heat removal of 101.56 kW by air the apparent undercompensation of 80.01 kW is found from the water flowing on the floor. Consideration is carried out on such excess and deficiency of heat supplies.

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Zusammenfassung In einem heißen Tunnel (dem Torigoe-Tunnel), der durch vulkanisches Gebiet im nordöstlichen Japan verläuft, wurden unmittelbar nach Tunneldurchstoß geothermische und meteorologische Untersuchungen durchgeführt. Die Temperatur der Gesteinsoberfläche, spezifische thermische Eigenschaften der Gesteinsproben, das Temperaturprofil von dünnen Bohrkernen, als auch die Temperatur des Wassers am Tunnelgrund und meteorologische Daten der Durchzugsluft werden in dieser Untersuchung berücksichtigt.Durch Einführung des durch die Reynolds-Analogie determinierten Wärmeaustauschkoeffizienten für turbulente, erzwungene Konvektion in einer kreisförmigen Röhre wird der Wärmehaushalt der Luft im Tunnelsystem unter Heranziehung der angeführten Daten untersucht. Die Resultate zeigen, daß 58.61 kW fühlbare Wärme dem Tunnel durch die Luft entzogen werden, die jedoch durch eine Zufuhr von 67.21 kW von der Felswand an die Luft abgegebener fühlbarer Wärme überkompensiert zu werden scheint, während der dauernden latenten Wärmeabfuhr durch die Luft von 101.56 kW eine Unterkompensierung von 80.01 kW durch das am Tunnelgrund fließende Wasser gegenübersteht. Die Folgen dieses Überschusses bzw. Defizites werden genauer diskutiert.

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With 5 Figures     

Observed energy flux anomalies during MONEX-79 over the Bay of Bengal

Summary The dominant surface energy budget parameters, namely the net radiation fluxes, must be precisely known for an understanding of southwest monsoon behaviour and the early stages of formation of a meteorological system, i.e. trough, low pressure, depression, cyclone etc., and break monsoon conditions over the Bay of Bengal region. The data measured during the MONEX-79 period from July 16–31 are used in order to study the fluctuations of energy fluxes and the net radiation in the month of July over the region. During this period the total energy flux is increasing from South to North with a maximum over the head of the Bay. However, the fluctuation of net radiation is not significant. There is an outstanding increase in the energy flux with anomalies of values 240 W/m².

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Zusammenfassung Für das Verständnis des Südwestmonsuns und für die Entwicklung eines meteorologischen Systems, wie Trog-Tiefdruck-Depression-Zyklone etc., sowie für die Bedingungen des Monsunendes über der Bengalischen Bucht, ist das genaue Wissen um die wichtigen Parameter der Energiebilanz an der Oberfläche, insbesondere der Strahlungsbilanz und der anderen Energieflüsse, unverzichtbar. Die Beobachtungsdaten vom 16.–31. Juli während MONEX-79 werden zum Studium der Energieflußfluktuationen und der Strahlungsbilanz für Juli in diesem Gebiet herangezogen. In dieser Periode nahm die Energieflußsumme nach Norden zu, mit einem Maximum über dem nördlichsten Teil der Bucht, während die Fluktuation der Strahlungsbilanz unbedeutend blieb. Trotzdem zeigt sich eine bedeutende Erhöhung des Energieflusses von bis zu 240 W/m².

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With 2 Figures     

The relationship between winter minimum temperatures and spring phenology in a Southern Appalachian Cove

Summary Winter minimum temperatures were recorded at four sites in Station Cove, a forested flat-bottomed ravine in the southern Appalachians of South Carolina, U.S.A. Unlike minimum temperatures found in frost hollows, cove minima were warmer than those found outside of the cove. Within the cove, minimum temperatures at study sites in the narrow, gorge-like western portion near a 20 m high cascade were warmer than those in the broader, eastern portion. Additionally, minimum temperatures near the ground were warmer than those at 1.4 m height above the surface. Selected spring-flowering plant species bloomed earlier in the western portion of the cove, while for the same plant species, within cove flowering dates were 2 to 3 weeks earlier than those outside of the cove. Station Cove, therefore, appears to harbor a microclimate that allows for much earlier flowering and leafing out of plant species in spring than does the surrounding region.

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Der Zusammenhang zwischen Winter-Minimumtemperaturen und Frühlingsphänologie in einem Tal der südlichen Appalachen

Zusammenfassung Winter-Minimumtemperaturen wurden an vier Meßstellen in Station Cove, einer bewaldeten Schlucht mit flachem Boden in den südlichen Appalachen von South Carolina, U.S.A., registriert. Im Gegensatz zu den Minimumtemperaturen, die in Frostlöchern auftreten, waren die Talschluchtminima wärmer als die außerhalb der Schlucht gemessenen. Innerhalb des Tales waren die Minimumtemperaturen im schluchtartigen, westlichen Ende in der Nähe eines 20 m hohen Wasserfalls wärmer als die im breiteren, östlichen Teil des Tales. Außerdem waren die Minimumtemperaturen in Bodennähe wärmer als die in 1,4 m Höhe gemessenen. Einige Arten von Frühlingsblumen blühten im westlichen Teil der Talschlucht früher als im östlichen Teil. Dieselben Arten blühten in der Schlucht 2 bis 3 Wochen früher als außerhalb der Schlucht. Station Cove ist daher durch ein Mikroklima charakterisiert, das im Vergleich zum umliegenden Terrain ein früheres Austreiben und Blühen der Pflanzen im Frühling erlaubt.

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With 1 Figure     

Contributions to the knowledge of the fluctuations of the Dead Sea level

Summary After an extended critical evaluation of a wealth of historical sources, the history of the Dead Sea level fluctuations is reviewed with accuracy since 1800 (Klein, 1961). Earlier data since 1100 AD based on landmarks and tree-ring data (Klein, 1982, 1985) are also summarized. Since 1930 interannual fluctuations are compared with area-averaged rainfall data from the western and eastern part of the catchment, as well as with rainfall records from Jerusalem and Amman. Correlation analysis lead to two linear regression equations for the period 1930/1931–1962/1963 (undisturbed) and 1963/1964–1983/1984 after diversion of water from Lake Tiberias and Jordan River. From these equations, the average annual effect of this diversion results to about –24 cm; in very moist years this effect is insignificant.

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Zusammenfassung Auf der Grundlage einer kritischen Auswertung einer Fülle von Quellen werden zunächst die Spiegelschwankungen des Toten Meeres seit 1800 genau behandelt (Klein, 1961). Eine zusammenfassende Darstellung der Schwankungen ab 1100 A. D. wird aus historischen Quellen über die Landmarken des Seeufers und Baumringdaten (Klein, 1982, 1985) abgeleitet. Die interannulären Schwankungen des Seespiegels seit 1930 werden verglichen mit Gebietsmitteln des Niederschlages vom westlichen wie vom östlichen Teil des Einzugsgebietes, ebenso mit den Niederschlagsreihen von Jerusalem und Amman. Eine Korrelationsanalyse führt zu zwei linearen Regressionsgleichungen für die ungestörte Periode 1930/1931 bis 1962/1963, sowie für die Periode 1963/1964 bis 1983/1984, nach der Ableitung von Wasser zu Bewässerungszwecken aus dem See Genezareth und dem Jordan-Fluß. Eine Abschätzung des mittleren Effektes aus diesen Gleichungen ergibt etwa –24 cm pro Jahr; in sehr feuchten Jahren ist der Effekt unbedeutend.

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With 4 Figures     

Precipitation of stratospheric tracers and cyclogenesis in the Western Mediterranean

Summary The phenomenological theory of tropopause folding as associated with the injection of stratospheric tracers into the troposphere during intense cyclogenesis is reexamined in connection with cyclone formation in the Western Mediterranean area. Ozone and radioactivity ground measurements are critically analysed in this respect. Correlation between concentration in the lower troposphere of stratospheric tracers and intense cyclogenesis is shown not to be appreciable beyond 5% cohenrence confidence level, even if visual inspection of both time records and weather maps gives the opposite impression.

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Der Ausfall von stratosphärischen Tracern und die Zyklogenese im westlichen Mittelmeer

Zusammenfassung Es wird die phänomenologische Theorie der Tropopausenfaltung in Verbindung mit der Zufuhr von stratosphärischen Tracern in die Troposphäre bei intensiver Zyklogenese im Zusammenhang mit der Zyklonenbildung im westlichen Mittelmeer überprüft. Zu diesem Zwecke wurden in Bodennähe durchgeführte Messungen des Ozons und der Radioaktivität kritisch analysiert. Die Korrelation zwischen der Konzentration der stratosphärischen Tracer in der unteren Troposphäre und einer intensiven Zyklogenese erweist sich als nicht merklich über die 5% Vertrauensgrenze der Kohärenz hinausreichend, wenn auch die visuelle Betrachtung der beiden Zeitreihen und der Wetterkarten den entgegengesetzten Eindruck macht.

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With 6 Figures     

Measurement of solar UVB radiation in the English Midlands

Summary Measurements of solar radiation in the ultraviolet B band have been made at Sutton Bonington in the English East Midlands and relationships with more routinely measured meteorological variables have been established. On clear days, linear relationships have been found between the logarithm of irradiance and airmass and between the ratio of UVB to visible irradiance and the cosine of solar zenith angle. The ratio of diffuse to global radiation (D/I) in the UVB band is always greater than 0.5 and on clear days there is a linear relationship with (D/I) for the visible and full solar wave-bands, suggesting an effect of atmospheric turbidity. Such relationships may enable UVB exposures to be estimated without the need for special instrumentation.

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Messung der UVB-Sonnenstrahlung in Mittelengland

Zusammenfassung In Sutton Bonington in den East Midlands von England wurden Messungen der ultravioletten Sonnenstrahlung im B-Spektrum vorgenommen. Es wurden dabei Beziehungen zu routinemäßig gemessenen meteorologischen Variablen festgestellt.An klaren Tagen wurden lineare Beziehungen zwischen dem Logarithmus der Bestrahlung und der Luftmasse und zwischen dem Verhältnis von UVB zur sichtbaren Strahlung und dem Cosinus des Zenitwinkels der Sonne festgestellt. Das Verhältnis Himmelsstrahlung zu Globalstrahlung (D/I) im UVB-Spektrum ist immer größer als 0,5. An klaren Tagen besteht eine lineare Beziehung zu (D/I) für den sichtbaren und den vollen Wellenbereich des Sonnenlichtes, die den Eindruck einer atmosphärischen Trübung erzeugt. Solche Beziehungen machen es möglich, UVB-Bestrahlung ohne spezielle Instrumente abzuschätzen.

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With 6 Figures     

Zum Anteil des Faraday-Sohncke-Effekts am Zustandekommen der Gewitterelektrizität

Zusammenfassung Eine Übersicht über die bisher vorgeschlagenen Quellen für die Gewitterelektrizität zeigt, daß diese den Erfordernissen der Wirklichkeit kaum genügen. Daher wird der Versuch gemacht, das Zustandekommen des unteren positiven Raumladungsgebiets im Gewitter auf die Aufladung zurückzuführen, die Hagelkörner während ihres Wachstums aus Wolkentröpfchen im Aufwind durch den Faraday-Sohnckeschen Tropfenzerreißeffekt erfahren. Quantitative Ausrechnung der Ladung eines Hagels und der gesamten Ladungsproduktion einer aktiven Gewitterzelle sowie Abschätzung aller wesentlichen Einflüsse im wirklichen Cumulonimbus führen zu Gesamtleistungen des Effekts, mittels deren gerade eben der Blitzmechanismus eines bescheidenen Gewitters erklärt werden kann. Der Vorgang ist aber in der gewählten Form einstweilen viel zu schwach, um auch für die außerordentlich großen Verlustströme durch Niederschlag und Ionenabwanderung aufkommen zu können.

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Summary A survey of the sources of thunderstorm electricity taken into consideration up to now shows that they are scarcely sufficient when confronted with the requirements of reality. An attempt has been made, therefore, to account for the origin of the lower positive space-charge region in thunderstorms by the fact that hailstones accept an electric charge by the Faraday-Sohncke-effect when growing from cloud droplets in upwind. Quantitative calculation of the charge of a hailstone and of the total production of electricity in an active thunderstorm cell and estimation of all essential influences in a real cumulonimbus lead to a total energy of the effect by which just the lightning mechanism of a modest thunderstorm can be covered. For the present, the process as considered above is much to weak to be made responsible also for the extraordinarily great losses of electricity by precipitation and migration of ions.

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Résumé Les sources de l'électricité orageuse considérées jusqu'ici sont insuffisantes en regard des faits observés. On tente ici de ramener la charge spatiale positive de la partie inférieure du nuage orageux à la charge dont sont le siège les grêlons au cours de leur croissance dans le vent ascendant par suite de l'effet Faraday-Sohncke. le calcul de la charge d'une grêle en formation et de la charge totale d'une cellule orageuse active, ainsi que l'estimation de tous les effets produits au sein du cumulonimbus, conduisent à une valeur correspondant aux décharges d'un modeste orage. Le processus invoqué est toutefois beaucoup trop faible pour tenir compte des pertes considérables dues aux précipitations et au transport d'ions.

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Mit 4 Textabbildungen     

The solar cycle and Indian rainfall

Summary The objective of this study is to examine critically the relationship between solar cycles and Indian monsoon rainfall, for the period 1871–1984, and to search for significant periodicities, by utilizing the maximum entropy spectral technique (MEST). The results of this study using MEST show clearly a significant 11-year cycle in solar activity and rainfall. Also present is a significant 7.33-year cycle in rainfall. The double (Hale) sunspot cycle is not discernible here either in sunspot number or in rainfall. The cross-spectral analysis between the sunspot number and rainfall confirms the existence of a reasonable correlation over an 11-year cycle with a relative phase lag of 0.16 year (sun lead).

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Zusammenfassung Zweck dieser Studie ist die kritische Überprüfung des Zusammenhangs zwischen Sonnenzyklus und dem indischen Monsunregen im Zeitraum 1871–1984 und die Festlegung spezifischer Periodizitäten mittels der Maximal-Entropie-Analyse (MEST). Die Resultate zeigen einen signifikanten 7,33-jährigen Niederschlagszyklus. Der doppelte (Hale) Sonnenfleckenzyklus ist hierbei nicht ausnehmbar, weder bei der Anzahl der Sonnenflecken, noch beim Niederschlag. Die Kreuz-Spektralanalyse zwischen Sonnenfleckenzyklus und Niederschlag bestätigt die Existenz einer Korrelation über einen 11jährigen Zyklus mit einer relativen Phasenverzögerung von 0,16 Jahren.

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On leave from the Indian Institute of Tropical Meteorology, Pune, India.

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With 3 Figures     

A study of interacting multi-scale wind systems, Canterbury plains, New Zealand

Summary The wind regime of the Canterbury region, New Zealand, is composed of several interacting multi-scale wind systems all of which show strong diurnal periodicity. The dynamic orographic effect of the Southern Alps on the prevailing westerly flow results in perturbations to the pressure field and localized antitriptic airflow. Superimposed on this larger scale process are thermotopographic effects resulting from both regional and local land-sea thermal contrasts and slope heating. These processes act within an hierarchy of scales to produce a complex wind regime characterized by marked temporal variability, a layered vertical structure and the frequent occurrence of convergence lines and shear zones. The synergistic nature of the forcing mechanisms and the tendency for nocturnal decoupling of the boundary layer due to stability variations makes it difficult to differentiate and label discrete wind components.Attempts to simulate this regime using the Colorado State University mesoscale model showed that the model was unable to adequately resolve both the dynamic orographic effect and the local thermotopographic effect because of their differing scales of influence. These results suggest that a more holistic approach to both empirical and theoretical studies in such environments is required if more accurate wind field forecasting is to be achieved.

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Eine Studie zusammenwirkender Windsysteme verschiedener Größenordnungen, Canterbury Plains, Neuseeland

Zusammenfassung Das Windregime des Gebiets von Canterbury, Neuseeland, setzt sich aus verschiedenen zusammenwirkenden Windsystemen verschiedener Größenordnungen zusammen, die alle einen starken Tagesgang aufweisen. Der dynamisch-orographische Effekt der neuseeländischen Alpen auf die vorherrschende Westströmung führt zu Störungen im Druckfeld und lokalen Luftbewegungen im Lee. Diesem großräumigen Prozeß sind thermisch-topographische Effekte überlagert, die sowohl durch regionale als auch lokale thermische Unterschiede zwischen Land und Meer und die Erwärmung der Hangregion hervorgerufen werden. Die Vorgänge spielen sich in einer Hierarchie von Größenordnungen ab. Sie erzeugen ein kompliziertes Windsystem, das durch hohe zeitliche Variabilität, eine schichtweise thermische Struktur und häufige Konvergenz- und Scherungszonen gekennzeichnet ist. Die synergetische Natur der Antriebe und die Tendenz zum nächtlichen Entkoppeln der planetaren Grenzschicht aufgrund von Stabilitätsschwankungen macht es schwer, die einzelnen Windkomponenten zu trennen und zuzuordnen.Die Versuche, dieses Regime mit Hilfe des Mesoscale-Modells der Colorado State University zu simulieren, zeigten, daß es aufgrund der verschiedenen Größenordnungen des Einflusses nicht geeignet war, gleichzeitig den dynamisch-orographischen und den thermo-topographischen Effekt zu reproduzieren. Diese Ergebnisse legen sowohl für empirische wie für theoretische Untersuchungen einen holistischeren Ansatz nahe, um eine genauere Prognose des Windfeldes zu ermöglichen.

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With 11 Figures     

Further evidence of the 11-year solar cycle in stratospheric-lower mesospheric ozone and temperatures

Summary The response of the stratosphere and lower mesosphere to the quasi-eleven-year solar activity cycle (indicated by sunspot variations) was studied using temperature data obtained from rockets which are mostly based on a datasonde system throughout the decade 1969–1978. It is suggested that the highest correlation between the long-term stratospheric-lower mesospheric temperature fluctuations and the Zürich sunspot number is obtained with a time lag of one year (sun leading). A comprehensive insight into the actual process accounting for the observed correlation would be gained from improved observational data, including observations of solar ultraviolet behavior.

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Zusammenfassung Die Reaktion der Stratosphäre und der niederen Mesosphäre auf den 11jährigen-Sonnenzyklus (ausgedrückt durch Sonnenflecken-Variationen) wurde anhand von Temperaturdaten untersucht, die mit Raketensonden während des Jahrzehnts 1969–1978 ermittelt worden waren.Die Ergebnisse weisen darauf hin, daß die maximale Korrelation zwischen langfristigen stratosphärischen bzw. niedermesosphärischen Temperaturfluktuationen und der Anzahl der Sonnenflecken in Zürich mit einer Zeitverzögerung von einem Jahr zu erhalten ist.Ein besseres Verständnis des tatsächlichen Vorganges, dem die betrachtete Korrelation zugeschrieben wird, kann durch verbesserte Beobachtungsdaten unter Berücksichtigung der Sonnenaktivität im Ultravioletten gewonnen werden.

     

Some laboratory models of flow past the Alpine/Pyrenees mountain complex

Summary A series of laboratory experiments have been conducted to simulate the dynamical effects of the flow over and around a model Alpine/Pyrenean topography. The experimental study has employed a linearly salt-stratified rotating water channel through which the model topography is towed. Data have been collected for ranges of the similarity parameters (Rossby, Burger, Ekman and Froude numbers and the topography height to fluid depth ratio) which accord with their atmospheric values; only four of these parameters are independent. The ratio of the fluid depth to topography width need not be simulated because it does not appear as an independent parameter in the leading terms of the governing equations and boundary conditions. The results demonstrate the effects of flow direction on the horizontal motion patterns at various heights and numerous system parameter combinations. Vortex shedding is shown to occur for parameter ranges similar to those appropriate for the atmosphere; an empirical relation between the Strouhal and Rossby numbers is obtained and it is shown that the shedding periods is approximately twice the inertial period. The experiments demonstrate the flow splitting occurs in the vicinity of Geneva for both westerly and northwesterly flow. The importance of the Froude number in controlling the conditions under which fluid flows over or around the topography is illustrated, and the occurrence of lee waves for different values of the Froude and Rossby numbers (and different locations and flow directions) is described. Finally, it is shown that the advection of a parent cyclone from west to east along a path north of the Alps can generate a cyclone in the lower levels of the atmosphere in the vicinity of the Gulf of Genoa. It is suggested that these dynamical effects may play a role in triggering a lee cyclone which then might grow by other physical processes.

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Einige Labormodelle von Strömungen im Einfluß des Alpen/Pyrenäen-Gebirgskomplexes

Zusammenfassung Es wurden eine Reihe von Laborexperimenten durchgeführt, um die dynamischen Effekte der Strömung über und um ein Modell der Alpen-Pyrenäentopographie zu simulieren. Bei der Experimentaluntersuchung wurde ein mit Salz linear geschichteter rotierender Wasserkanal, durch den das Modellgelände gezogen wird, verwendet. Es wurden Daten für Bereiche der Ähnlichkeitsparameter (Rossby-, Burger-, Ekman- und Froude-Zahl und das Verhältnis Geländehöhe zu Flüssigkeitstiefe) gesammelt entsprechend ihren atmosphärischen Werten. Nur vier von diesen Parametern sind unabhängig. Das Verhältnis der Flüssigkeitstiefe zur Geländebreite braucht nicht simuliert zu werden, weil es in den Haupttermen der bestimmenden Gleichungen und Randbedingungen nicht als unabhängiger Parameter aufscheint. Die Resultate veranschaulichen die Effekte der Strömungsrichtung auf die horizontalen Bewegungsmuster in verschiedenen Höhen und bei zahlreichen Kombinationen von Systemparametern. Es zeigt sich, daß Wirbelablösung in ähnlichen Parameterbereichen vorkommt, wie sie für die Atmosphäre geeignet sind. Man erhält eine empirische Beziehung zwischen der Strouhal- und der Rossby-Zahl und es zeigt sich, daß die Ablösungsperiode annähernd das Doppelte der Trägheitsperiode ausmacht. Die Experimente zeigen, daß Strömungsaufspaltung im Bereich von Genf sowohl für westliche, als auch für nordwestliche Strömungen vorkommt. Weiters wird die Bedeutung der Froude-Zahl für die Kontrolle der Bedingungen, unter welchen die Flüssigkeit über oder um die Topographie fließt, veranschaulicht und das Auftreten von Lee-Wellen für verschiedene Werte der Froude- und der Rossby-Zahl (und verschiedene Stellen und Strömungsrichtungen) beschrieben. Schließlich wird gezeigt, daß die Advektion einer Mutterzyklone von West nach Ost nördlich der Alpen eine Zyklone in den unteren Schichten der Atmosphäre im Bereich des Golfs von Genua erzeugen kann. Es wird darauf hingewiesen, daß diese dynamischen Effekte beim Auslösen einer Lee-Zyklone, welche dann durch andere physikalische Prozesse wachsen könnte, eine Rolle spielen kann.

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With 15 Figures     

Theorie der Steuerung und Spaltung von Bodendruck-störungen durch quasi-stationäre Höhendruckverteilungen

Zusammenfassung Anschließend an die Untersuchungen über die primären und sekundären Druckwellen in der Atmosphäre wird die Bewegung von Bodendruckstörungen an Hand einer rechnerischen Auswertung der theoretischen Lösungen für den Bodendruckp, die unter verschiedener Annahme der Bodendruckverteilung und der Höhendruckverteilung in 7 km Höhe zur Zeitt=0 erzielt wurden, näher untersucht und das Problem der Beeinflussung dieser Bewegung der Bodendruckstörungen durch die obere primäre Druckverteilung, d. h. die Steuerung der troposphärischen Druckstörungen durch diese eingehend erörtert.Als Hauptergebnis wird gefunden, daß nur eine quasistationäre Höhendruckverteilung in der Lage ist, eine sichtbare Beeinflussung der Bewegungsrichtung (Steuerung) der Bodentiefdruckgebiete zu erzielen, während im Falle einer schnell sich ändernden Drucksituation in der Höhe die Druckstörungen am Boden keine Steuerung durch diese erfahren. Weiter wird gezeigt, daß die Intensität der Steuerung davon abhängt, wie die obere Druckwelle zum Aufbau der Troposphäre paßt und um so größer ist, je näher die Periode der oberen Druckwelle der Periode der unteren troposphärischen Wellen kommt.Insbesondere wurde die Frage der Teilung oder Spaltung der Bodentiefdruckgebiete in Verbindung mit der Erscheinung der Steuerung näher untersucht; die Ergebnisse wurden mit den bisherigen praktisch-synoptischen Untersuchungen verglichen.Im zusammenhang mit der Art der Steuerung wurden auch die Intensitätsänderung der Bodendruckstörungen, die Bodendruckänderung und ihre stratosphärischen bzw. troposphärischen Anteile theoretisch und an Hand der rechnerischen Ergebnisse behandelt und daraus einige Regeln für die Praxis abgeleitet.

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Summary In pursuance of the studies on the primary and secondary pressure waves in the atmosphere, the movement of surface pressure disturbances has been investigated by numerically evaluating the theoretical solutions for the surface pressurep obtained under various assumptions of the pressure distribution on the surface and at the height of 7 km. at the timet=0. The problem in which way this movement is influenced by the primary distribution of pressure in the upper air, that is the steering (Steuerung) of the tropospheric pressure disturbances by it, is thoroughly discussed.It has been found as a principal result that only the quasi-stationary distribution of pressure in the upper air is capable of visibly influencing the direction of the movement (steering) of the low pressure areas on the surface, whereas no such influence exists in the case of a rapidly varying pressure situation in the higher atmosphere. Furthermore it is shown that the intensity of the steering process (Steuerung) depends on whether the upper pressure wave is fitting into the structure of the troposphere and that it is the greater the more the period of the upper pressure wave is approaching the period of the lower tropospheric waves.Particularly, the question of the partition or splitting of the low pressure areas on the surface, in connection with the steering phenomenon (Steuerung), has been investigated in detail and the results have been confronted with previous synoptic investigations.In connection with the steering process (Steuerung) also the variation of intensity of the surface pressure disturbances as well as the variation of the surface pressure and its stratospheric, respectively tropospheric portions are treated theoretically and by taking into account the results of calculations. Hence several rules are derived for the practice.

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Résumé L'article fait suite aux recherches relatives aux ondes atmosphériques de pression primaires et secondaires. On étudie le déplacement de perturbations du champ de pression au sol sur la base des solutions que fournit la théorie appliquée à la pression au sol, solutions obtenues à partir de différentes distributions de la pression au sol et à 7 km. d'altitude à l'origine des temps. Cela mène à considérer également l'effet de l'onde primaire de pression sur le déplacement de ces perturbations au niveau du sol, c'est dire le phénomène de pilotage (Steuerung) des perturbations troposphériques par les ondes primaires.On trouve comme résultat essentiel que seule une distribution quasistationnaire de la pression en altitude a une influence notable sur le sens de déplacement des centres de basse pression au niveau du sol, tandis que cet effet est nul dans le cas des champs de pression rapidement variables en altitude. De plus, on constate que l'effet est d'autant plus marqué que la période de l'onde primaire est plus voisine de celle de l'onde troposphérique.L'auteur étudie le problème de la scission des dépressions au sol en relation avec l'action des ondes de pression en altitude, et compare ses conclusions avec celles auxquelles ont abouti les recherches synoptiques antérieures. Il traite enfin des vitesses d'évolution des perturbations de pression et des variations de pression du point de vue de leurs composantes stratosphériques et troposphériques et en tire quelques règles pratiques.

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Mit 28 Textabbildungen.