Über das Verhalten des atmosphärischen Dunstes am Alpensüdfuß

Zusammenfassung Aus vier Jahren Aktinometermessungen wurden für die Station Locarno-Monti (Schweiz) die Schüeppschen Trübungsparameter berechnet. Die Eintrittszeit der Tagesmaxima für den Dunstgehalt der Luft weist eine deutliche Jahreszeitenabhängigkeit auf. In Übereinstimmung mit der Schmidtschen Theorie des Massenaustausches läßt sich die Ausbeuterate der bodennahen Kernquellen durch ein Exponentialgesetz beschreiben. Häufigkeitskurven zeigen für den Trübungskoeffizienten für alle Jahreszeiten eine linksseitig schiefe Verteilung. Auf Grund theoretisch-dunstoptischer Beziehungen wurde eine Typisierung für das tageszeitliche Verhalten des Dunstzustandes vorgenommen. Änderungen in der Anzahl und Größenverteilung der Dunstpartikel werden durch die Typeneinteilung auf meteorologische Ursachen, Umgebungseinflüsse sowie auf Vorgänge im Teilchenbestand selbst zurückgeführt.

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Summary Using a four year period of actinometric measurements turbidity parameters according toW. Schüepp have been calculated for the station Locarno-Monti (Switzerland). The time of occurence of the daily maximum for the atmospheric haze content shows a marked annual variation. In accordance with Schmidt's theory of vertical mass exchange an exponential law for the exploitation rate of nuclei sources near the ground may be formulated. Frequency curves for the turbidty coefficient are positively skewed for every season. Based on considerations in theoretical haze optics the diurnal behaviour of dust conditions is classified. By means of this classification changes in the amount and in the size distribution of dust particles are connected with meteorological and environmental factors, as well as with events occuring to the particles themselves.

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Résumé Partant de quatre années de mesures action métriques à Locarno-Monti (Suisse), l'on calcule pour cette station les paramètres de trouble atmosphérique d'aprèsW. Schüepp. Le moment où intervient le maximum journalier de la teneur de l'air en brume montre une nette dépendance saisonnière. En accord avec la théorie de l'échange de masse deW. Schmidt, l'on constate que le taux d'exploitation des sources de noyaux près du sol obéit à une loi exponentielle. Les courbes de fréquence du coefficient de trouble représentent, en toute saison, une fonction de distribution dissymétrique tombant plus rapidement vers les faibles valeurs de la variable. En s'appuyant sur des considérations théoriques de l'optique des brumes, l'on propose une classification du comportement journalier du trouble atmosphérique en différentes types. Pour chacun de ces types, les variations de concentration et de granulométrie des particules de brume sont rapportées aux causes météorologiques, aux influences du milieu ambiant, ainsi qu'aux modifications des particules ellesmêmes.

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Mit 6 Textabbildungen

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Herrn Dr.W. Mörikofer zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Konstruktive und thermodynamische Eigenschaften des Piche-Evaporimeters

Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit werden der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Anzeige des Piche-Evaporimeters und der Einfluß des Lochdurchmessers im Filterpapier auf den Unterdruck im Rohr untersucht. In beiden Fällen ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem experimentellen Ergebnis und entsprechenden theoretischen Überlegungen.Messungen der Verdunstung des Piche-Evaporimeters, bei denen die Strahlung durch eine äquivalente elektrische Heizung des Filterpapiers ersetzt wurde, erlauben zusammen mit den Messungen der übrigen für die Verdunstung maßgebenden Parameter die Bestimmung der Wärmeübergangszahl des Filterpapierblättchens des Piche-Evaporimeters als Funktion der Windgeschwindigkeit. Das dabei gefundene Potenzgesetz, welches weitgehend den aus der Literatur bekannten Formeln für die Wärmeübergangszahl folgt, ermöglicht es, die Verdunstung und die Mitteltemperatur des Filterpapiers des Piche-Evaporimeters mit Hilfe der vonG. Hofmann angegebenen Formeln und der in ihnen auftretenden meteorologischen Parameter (Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Strahlungsbilanz, relative Luftfeuchtigkeit) zu errechnen. Auch hier ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung der berechneten Werte mit den gemessenen, so daß die Abhängigkeit der Meßwerte eines Piche-Evaporimeters von den für dessen Anzeige maßgebenden Parametern hinreichend geklärt erscheint.

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Summary First are investigated the effect of temperature variations on the readings of a Piche evaporimeter, and the effect of the size of the hole pierced into the filter paper on the underpressure within the tube. In both cases good agreement is found between experimental results and theoretical considerations.The heat transfer coefficient of the filter paper as a function of wind velocity was ascertained by observing evaporation and the pertinent parameters; radiation, however, was replaced by an equivalent electric heating of the filter paper. The relationship follows a power law and corresponds largely with other formulae given in the literature. By applyingG. Hofmann's formulae (containing air temperature, wind velocity, net radiation, and relative humidity) the relationship can be used to calculate the mean temperature of the filter paper and the amount of evaporation. The agreement between calculated and observed results is very good. It seems, therefore, that the relationship between the Piche evaporimeter readings and the meteorological parameters governing its reactions is sufficiently clarified.

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Résumé On étudie tout d'abord l'influence des variations de température sur les indications de l'évaporimètre de Piche, ainsi que l'effet du diamètre du trou du papier-filtre sur la dépression du tube. Dans les deux cas la théorie et l'expérience sont parfaitement d'accord.En mesurant ensuite l'évaporation de l'instrument exposé à un chauffage électrique équivalent à la radiation et en tenant compte des autres paramètres, on peut déterminer le coefficient de transfert de chaleur du filtre en fonction de la vitesse du vent. La loi exponentielle trouvée qui correspond bien aux formules connues pour le transfert de chaleur, permet alors de calculer l'évaporation et la température moyenne du filtre à l'aide des formules données parG. Hofmann et des paramètres météorologiques (température de l'air, vitesse du vent, bilan radiatif, humidité relative). Là aussi, l'accord entre la théorie et l'expérience est très satisfaisant, ce qui établit convenablement et de façon suffisante le lien entre les indications de l'évaporimètre de Piche et les conditions d'expérience.

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Mit 10 TextabbildungenTeil einer Diplomarbeit für Meteorologie an der Universität München (1959).     

Kondensationswärme und Strahlungsbilanz in einem mittleren Meridionalschnitt der Troposphäre

Zusammenfassung Ausgehend von der theoretischen Untersuchung des Verfassers über das mittlere meridionale Temperaturprofil in der Troposphäre (0 bis 11 km) wird ein mittlerer Meridionalschnitt des Wärmehaushaltes gewonnen. Dieser enthält den Einfluß der innerhalb der Troposphäre frei werdenden Kondensationswärme und nunmehr unter entsprechend vorgenommener Verfeinerung der früheren Theorie [1] auch denjenigen der Strahlungsbilanz (Einstrahlung—Ausstrahlung). An die Gewinnung dieses Meridionalschnittes des Wärmehaushaltes schließt sich eine Untersuchung über die Änderung des mittleren Temperaturgradienten mit der Höhe an. Die Grundzüge des mittleren Temperaturaufbaues und Wärmeaufbaues der Troposphäre sind damit in Verbindung mit Niederschlag (Kondensation) und Strahlung, sowie Wirkung des vertikalen und horizontal-meridionalen Austausches einer in vieler Hinsicht befriedigenden Darstellung zugeführt.Anschließend wird ein Vergleich dieser Ergebnisse mit gleichgearteten, aber auf gänzlich anderem Wege (in der Hauptsache durch aus Temperaturbeobachtungen der freien Atmosphäre berechnete Strahlungsbilanzen) gewonnenen Resultaten vonF. Albrecht [7] vorgenommen, die sich in bezug auf die Änderung des Temperaturgradienten mit der Höhe als nicht annehmbar erweisen, in anderer Hinsicht aber ähnliche Ergebnisse liefern.

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Summary Starting from a theoretical investigation of the author on the mean meridional temperature profile in the troposphere (0–11 km) the mean meridional profile of heat balance is established implying the influence of condensation heat liberated within the troposphere and, by improvement of the earlier theory [1], also the influence of radiation balance (incoming minus outgoing radiation). An investigation on the vertical distribution of the mean temperature gradient follows. The principles of the mean temperature distribution and thermal structure of the troposphere in relation to precipitation (condensation) and radiation as well as the effect of meridional exchange (Austausch) both vertical and horizontal are presented in a way satisfactory in many respects. The paper concludes with a comparison of these results with analogous ones obtained byF. Albrecht with entirely different methods (principally from the radiation balance calculated from temperature observations in the free atmosphere) which run generally along the same lines, but cannot be accepted with regard to the vertical variation of the temperature gradient.

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Résumé A partir de l'étude faite par l'auteur, du profil méridien moyen de température dans la troposphère (0–11 km), on dresse ici le profil méridien moyen du bilan thermique. Celui-ci comprend l'effet de la chaleur de condensation libérée à l'intérieur de la troposphère ainsi que le bilan du rayonnement émis et reçu, après perfectionnement de la théorie antérieure [1]. Suit une recherche sur la variation du gradient moyen de température avec l'altitude. On arrive ainsi à relier très convenablement les structures thermique et calorique moyennes de la troposphère aux précipitations (condensation) et au rayonnement, ainsi qu'à l'effet de l'échange turbulent vertical et horizontal. On compare enfin ces résultats à ceux qu'a obtenusF. Albrecht [7] par une voie toute différente (en principe par le bilan de rayonnement calculé d'après des observations de température dans l'atmosphère libre) et qui mènent à certains égards à des conclusions analogues, bien qu'ils se révèlent inacceptables en ce qui concerne la variation du gradient de température avec l'altitude.

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Mit 8 Textabbildungen.     

Thermodynamik und Kinematik des Kaltluftföhns

Zusammenfassung Unter Zugrundelegung der Theorie des südalpinen Föhns vonH. Ficker werden der Kaltluftföhn der argentinischen Kordillere, der Polarluftföhn des Tessins und die Bora der mittleren Apenninen behandelt. Drei Phasen kennzeichnen den Kordillerenföhn. Eingeleitet durch Tropikluftföhn folgen Polar- und Antarktikluftföhn; erst der letztere dringt bis zur Niederung durch. Der Kaltluftföhn des Tessins wird entsprechend der Theorie vonH. Ficker durch die instabile Phase der abgehobenen Warmluft eingeleitet, auf die der Absturz der Kaltluft in die Niederung erfolgt. Die Tramontana der Apenninen zeigt in ihrer Hauptphase einen ausgeprägten Tropopausentrichter mit sehr niedriger Tropopause. Kinematisch ist wichtig, daß die stationäre Leewellenströmung des Polarluftföhns und noch ausgeprägter die Tramontana häufiger hochreichende Stratosphärenwellen entwickeln können.

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Summary TakingFicker's theory of the South-Alpine foehn as a base the author investigates the cold air foehn of the Argentine Cordillera, the polar air foehn of Ticino (Switzerland) and the bora of the Central Apennines. Three phases characterize the foehn of the Cordillera. After the initiation by tropical air foehn the phases of polar air and antarctic air foehn follow and only the last named can penetrate to the bottom of the valleys. The cold air foehn of Ticino is initiated in accordance to the theory ofFicker by the instable phase of the lifted warm air which is followed by the downfall of the cold air to the valley. The tramontana of the Apennines in its main phase shows a pronounced tropopause funnel with extremely low tropopause. From the point of kinematics it is important that the stationary lee-wave flow of the polar air foehn and, still more pronounced, of the tramontana frequently can develop high reaching stratospheric waves.

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Résumé En partant de la théorie établie parH. Ficker pour le foehn au sud des Alpes, on examine le foehn d'air froid de la Cordillère argentine, le foehn d'air polaire au Tessin et la Bora des Apennins moyens. Trois phases caractérisent le foehn de la Cordillère. Il débute par un afflux d'air tropical suivi par de l'air polaire, puis par de l'air arctique. Ce n'est que ce dernier courant de foehn qui pénètre jusque dans les vallées. Le foehn d'air froid du Tessin débute, selon la théorie deFicker, par la phase instable de l'air chaud soulevé. Ce n'est qu'ensuite que cet air froid se précipite dans les vallées. La Tramontane des Apennins est accompagnée dans sa phase principale d'une sorte d'entonnoir dans la tropopause qui s'abaisse alors fortement. Il est important de retenir, du point de vue cinématique, ques les ondulations stationnaires sous le vent du foehn d'air polaire, et encore plus de la tramontane, peuvent souvent développer des ondes atteignant de grandes altitudes dans la stratosphère.

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Mit 15 Textabbildungen     

Der Einfluß der Temepratur auf das atmosphärische Ozon

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

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

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

     

Sonnen- und Himmelsstrahlung im Meer und in Gewässern

Zusammenfassung Die Strahlungsverhältnisse der Meere und Gewässer sind für die Ozeanographie und Seenkunde, für die Biologie, die Meteorologie und auch für die Astrophysik von Interesse. Die im vorliegenden ersten Teile bearbeitete Theorie der Reflexion von Wasserflächen ist auch für verschiedene klimatisch-energetische Probleme grundlegend. Zunächst werden die Gesetze vonSnellius undFresnel erörtert und in eine für die geophysikalische Anwendung geeignete Form gebracht, sowie tabellarisch dargestellt. Eine alte für Integrationen sehr praktische Formel vonBouguer für den Betrag der Reflexion in Abhängigkeit vom Einfallswinkel wird in Erinnerung gebracht (Formel 5 d). Die Größe des Brechungsindex in Abhängigkeit von der Temperatur, von der Wellenlänge und vom Salzgehalt des Meeres wird diskutiert. Dann wird die gesamte Reflexion einer ganz von Wasser bedeckten Erdkugel integriert, und zwar sowohl mit der Bouguerschen Näherungsformel, als auch mit der von uns transformierten Fresnelschen Formel, wobei man die Lösungen für die beiden Polarisationskomponenten der Strahlung getrennt erhält. Die durchschnittliche Reflexion einer ganz mit Wasser bedeckten Kugel ist 6,6%, während in Lehrbüchern noch vielfach der alte Zahlenwert von 21,5%, der den Beobachtungen völlig widerspricht, zu finden ist.Ferner werden auf Grund unseres normierten Tagesganges der Sonnenstrahlung für die klimatologische anwendung für alle Zonen der Erde geeignete Tabellen der Reflexionsbeträge in Abhängigkeit von der mittägigen Sonnenhöhe abgeleitet. Auch für die Reflexion der Himmelsstrahlung lassen sich mit Hilfe der Bouguerschen Formel leicht Grenzwerte für diesen Reflexionsbetrag finden, welche im Prinzip zwischen 2% als Minimum und 35% als Maximum liegen. Bei sehr hellem Horizonthimmel ist ein Betrag von 17,7% wahrscheinlich, bei vollkommen diffusem Himmelslicht ergibt sich ein Betrag von 6,6%, während die Theorie vonW. Schmidt auch hiefür 21,5% angenommen hatte. Schließlich ergibt die Theorie ein Emissionsvermögen des Wassers von 0,9535.Die innere Reflexion vollkommen diffusen inneren Streulichtes des Wassers wird zu 48,3% gefunden. Während also der Eintritt voll diffuser Strahlung zu 93% gelingt, können nur 52% aus dem Wasser in Luft heraus. Eine Theorie vonA. Ångström über die Reflexion am Grunde der Gewässer wird erweitert. Eine alte Theorie vonCh. Soret über die Reflexion an wellenbewegten Wasserspiegeln wird auf den Fall der steilsten Sturmwellen der Ozeane (Michell-Wellen) angewendet. Schließlich wird eine gute Übereinstimmung zwischen den Beobachtungen über die Reflexion verschiedener Meere und Gewässer und unserer Theorie nachgewiesen.

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Summary Radiation condtions of oceans and inland waters concern oceanography and limnology as well as biology, meteorology, and astrophysics. The theory of reflection of water-surfaces treated in the first part of this investigation is fundamental also for various climatic-energetic problems. First the laws ofSnellius andFresnel are discussed, developed into a form suitable for geophysical application, and tabulated. An old formula ofBouguer giving the amount of reflection in dependence on the angle of incidence, which can be integrated easily, is recalled (formula 5d). The refraction index in relation to temperature, wave length, and proportion of salt of the ocean is discussed. Then the total reflection of a globe entirely covered by water is integrated by means of the approximation formula ofBouguer as well as by the formula ofFresnel, transformed by the author, yielding separate solutions for the two polarisation components of radiation. The average reflection of a globe entirely covered by water amounts to 6.6 per cent, the old value of 21.5 per cent which still can be found in many text-books being in absolute contradiction with the observations.Moreover, on the basis of the normalized daily variation of solar radiation of the author, tables of reflection values suitable for climatological application to all zones of the earth are derived in dependence on the midday sun's altitude. The extreme values of reflection of the sky radiation too can be easily obtained with the aid of the formula ofBouguer varying essentially between a minimum of 2 per cent and a maximum of 35 per cent. With very clear sky at the horizon an amount of 17.7 per cent is probable, with entirely diffuse sky-light 6.6 per cent result, in contradiction to the theory ofW. Schmidt who assumed 21.5 per cent also for this value. Finally the theory gives a value of 0.9535 for the emission power of water.The inner reflection of completely diffuse light within water is found to be 48.3 per cent. Since completely diffuse radiation penetrates into water with 93 per cent, only 52 per cent can be emitted from it into the air. A theory byA. Ångström on the reflection on the bottom of waters is extended. An old theory byCh. Soret on the reflection of water-surfaces agitated by waves is applied to the steepest storm-waves of the oceans (Michell-waves). At least the good agreement of the author's theory with the observations on the reflection of various oceans and inland waters is demonstrated.

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Résumé Les conditions de rayonnement des mers et des cours d'eau en général intéressent l'océanographie, la limnologie, la biologie, la météorologie ainsi que l'astrophysique. La théorie de la réflexion des surfaces d'eau présentée dans la première partie de ce travail est également fondamentale pour différents problèmes d'énergétique climatologique. On mentionne tout d'abord les lois deSnellius et deFresnel et on leur donne une forme convenant aux applications géophysiques, accompagnée de tables numériques. On rappelle une ancienne formule deBouguer très pratique pour l'intégration et qui fournit la part d'énergie réfléchie en fonction de l'angle d'incidence (formule 5d). On discute la grandeur de l'indice de réfraction en fonction de la température, de la longueur d'onde et de la salinité de l'eau de mer. Puis on intègre la réflexion globale d'un globe entièrement recouvert d'eau, cela aussi bien au moyen de la formule d'approximation deBouguer qu'à l'aide de la formule deFresnel transformée par l'auteur, ce qui conduit aux valeurs séparées des deux composantes de polarisation du rayonnement. La réflexion moyenne d'un globe entièrement recouvert d'eau est de 6.6%, alors que les traités indiquent souvent l'ancienne valeurs de 21.5% que l'expérience contredit absolument.On établit ensuite, sur la base de la «variation diurne normalisée du rayonnement solaire» de l'auteur, des tables donnant la fraction d'énergie réfléchie en fonction de la hauteur solaire à midi, tables qui peuvent trouver emploi dans la climatologie de toutes les zones terrestres. La formule deBouguer fournit aussi sans difficulté les valeurs extrêmes de la fraction réfléchie du rayonnement céleste, lesquelles varient en principe entre un minimum de 2% et un maximum de 35%. Par ciel très clair la fraction d'énergie réfléchie probable est de 17.7%; par lumière tout à fait diffuse, elle est de 6.6%, tandis queW. Schmidt avait admis 21.5%. Enfin la théorie conduit à un pouvoir émissif de l'eau de 0.9535.On a trouvé pour la réflexion interne d'une lumière entièrement diffusée dans l'eau une valeur de 48.3%. Alors qu'un rayonnement entièrement diffus pénètre dans l'eau à raison de 93%, il n'en peut sortir que 52%. On élargit une théorie deA. Ångström concernant la réflexion au fond des eaux; on applique une ancienne théorie deCh. Soret de la réflexion sur des surfaces liquides agitées au cas des vagues les plus déclives des océans (vagues deMichell). Enfin on constate un bon accord entre les observations de réflexion de différentes mers ou de cours d'eau et la théorie de l'auteur.

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Mit 8 Textabbildungen.

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Herrn Prof.Dr. Franz Ruttner, dem Leiter der Biologischen Station Lunz am See und Fachmann der Strahlungsverhältnisse im Wasser, zur Feier seines 70. Geburtstages am 12. Mai 1952 gewidmet.     

A simplified approach to solving a particular atmospheric diffusion equation

Summary The most generally accepted solution to the problem of dissemination of suspended matter in the lower layers of the atmosphere from an instantaneous point-type source is discussed. A brief review of the diffusion problem as approached bySutton through both the mixing length concept and the statistical method is then given, and consistency of results is mentioned. An equation for dosage from an instanteneous point source, equivalent to concentration from a particular form of a continuous point source, as formed bySutton, is stressed so as to attempt its solving by a graphical concept. A useful relationship is evolved by means of a nomogram formed from using a determinant procedure. A rarely used diffusion equation is thus found to be quickly solvable, in particular, while the basis of utilizing such a tool for solving difficult and lengthy atmospheric diffusion equations is shown in general.

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Zusammenfassung Es wird die allgemein angenommene Lösung des Problems der Ausbreitung suspendierter Stoffe in den tieferen Schichten der Atmosphäre, die von einer kurzzeitig wirkenden Punktquelle ausgehen, diskutiert. Nach derSuttonschen Theorie wird ein kurzer Überblick über das Diffusionsproblem gegeben, wobei sowohl die Methode des Mischungsweges als auch die statistische Methode angewandt wird; die Übereinstimmung der Resultate nach beiden Methoden wird gezeigt. Eine Gleichung vonSutton für den Ausstoß aus einer kurzzeitig wirkenden Punktquelle, die äquivalent ist der Konzentration nach einer kontinuierlich wirkenden Punktquelle von besonderer Form, wird so umgeformt, daß sie graphisch lösbar wird. Es wird eine brauchbare Beziehung mittels eines Nomogramms abgeleitet, das aus einer Determinantenrechnung folgt. Es wird gezeigt, daß eine sonst selten verwendete Diffusionsgleichung im Einzelfall rasch zu lösen ist; darüber hinaus wird die Grundlage für die Verwendung solcher Hilfsmittel bei der Lösung der schwierigen und umfangreichen atmosphärischen Diffusionsgleichungen allgemein dargelegt.

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Résumé Dans cet article, l'auteur discute la solution apportée généralement au problème de la dispersion des matières en suspension dans les basses couches de l'atmosphère et provenant d'une source ponctuelle émettant par intermittence. Il donne tout d'abord une brère vue générale du problème de la dispersion en partant de la théorie deSutton. Pour cela, il se sert aussi bien de la méthode du parcours de mélange que de la méthode statistique. Il en conclut que ces deux méthodes coïncident très bien. Il transforme alors l'une des formules deSutton afin de pouvoir la résoudre graphiquement. Il s'agit de la formule dans laquelle une source ponctuelle émettant par intermittence est équivalente à une autre source ponctuelle de forme particulière, mais émettant sans solution de continuité. L'auteur établit ainsi une relation utilisable au moyen d'un nomogramme tiré du calcul de facteurs déterminants. Il démontre qu'il est alors possible de résoudre rapidement dans chaque cas particulier l'équation de la dispersion; celle-ci n'étant, sans cela, que rarement utilisée. L'auteur établit ainsi la base de l'utilisation généralisée de méthodes auxiliaires dans la solution des équations longuest et compliquées de la dispersion dans l'atmosphère.

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With 2 Figures     

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

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

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

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

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Mit 6 Textabbildungen     

Theorie der Land- und Seewinde

Zusammenfassung Vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den tagesperiodisch ablaufenden Land- und Seewinden. Von theoretischer Seite wird unter Berücksichtigung von Reibung, ablenkender Kraft der Erdrotation und horizontalem sowie vertikalem Wärmetransport mit Verwendung der Konvektionstheorie vonLord Rayleigh eine vollständige mathematische Behandlung der Land- und Seewindzirkulation in allen Schichten gegeben. Für verschiedene Annahmen obiger Kräfte wird eine erschöpfende Durchrechnung des Zirkulationsrades der Land- und Seewindzirkulation durchgeführt. Diese Theorie bezieht sich auf den Seewind in seiner natürlichen Entwicklung im Sinne vonJ. Hann, nicht aber auf einen Seewind mit front-artigem Einbruch.

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Summary This paper deals with land and sea breezes showing a daily variation. A complete mathematical theory is given of land and sea breeze circulation within all layers taking into account friction, deflective effect of earth rotation, horizontal as well as vertical heat transport, and making use ofLord Raleighs convection theory. On the base of different assumptions for the above forces, the whole cycle of land and sea breeze circulation is calculated. This theory applies to the normal sea breeze in the sense ofJ. Hann and not to a sea breeze of frontal character.

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Résumé La présente étude traite des brises périodiques de terre et de mer. On donne une théorie complète de la circulation de ces brises à tous niveaux en tenant compte du frottement, de l'accélération complémentaire et du transport horizontal et vertical de chaleur en utilisant le théorème de la convection deLord Rayleigh. En faisant différentes hypothèses sur ces forces, on arrive à un calcul complet du cycle de circulation des brises. Cette théorie s'applique aux brises normales, au sens deJ. Hann, et non pas aux brises de mer à caractère frontal.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Intensität und Spektralverteilung der Globalstrahlung bei klarem Himmel

Zusammenfassung Die Arbeit geht aus von den empirischen Feststellungen des Verfassers von 1935, daß die Globalstrahlung bei klarem Himmel und der Sonnenhöhe durch eine Formel (1) mit zwei Konstanten dargestellt werden kann, und daß die Spektralverteilung der Globalstrahlung bei klarem Himmel konstant und in erster Näherung unabhängig von der Sonnenhöhe ist; diese beiden Feststellungen entbehrten bisher einer theoretischen Begründung. Um zu einer solchen zu gelangen, wurde die bereits vonBerlage jr. gemachte Annahme benutzt, daß die Globalstrahlung gleich sein muß der auf die Horizontale fallenden extraterrestrischen Strahlung, vermindert um die Wasserdampfabsorption und um ein Abzugsglied, das der Rückstrahlung der Atmosphäre in den Raum entspricht. Es werden die Beziehungen der für die Globalstrahlung repräsentativen Rückstrahlungskonstante zum Trübungsfaktor festgestellt.Wegen der besonderen Wichtigkeit des Verhältnisses zwischen der von der Atmosphäre nach oben und nach unten gestreuten Strahlung wurde die Zerstreuungsfunktion verschiedener Partikel, die vermutlich das Aerosol bilden, betrachtet und gefunden, daß die fast stets beobachteten erheblichen Werte der Rückstrahlung der Atmosphäre nicht ohne die Anwesenheit von undurchsichtigen Partikeln zustande kommen können, die bei hoher Luftfeuchtigkeit vermutlich aufquellen. Auch für die annähernde Unabhängigkeit der Spektralverteilung der Globalstrahlung von der Sonnenhöhe wurde die theoretische Begründung in dem Effekt gefunden, daß bei tiefem Sonnenstand die dann relativ viel stärkere Himmelsstrahlung, bei hohem vorwiegend die Sonnenstrahlung die Spektralverteilung der Globalstrahlung bestimmt. Diese Tatsache wurde sowohl bei der Extinktion der natürlichen Sonnenstrahlung in der Atmosphäre als gültig festgestellt als auch bei Annahme einer extraterrestrischen Energieverteilung nach der Planckschen Formel für einen schwarzen Strahler von 6000 °K und für verschiedene Annahmen für die Zerstreuung.Im zweiten Teil der Arbeit wurden für alle dem Verfasser gegenwärtig erreichbaren Monatsmittel der Globalstrahlung bei klarem Himmel die Rückstrahlungskonstanten berechnet und festgestellt, daß, wie zu erwarten, mit zunehmender Luftfeuchtigkeit die nach unten gestreute Strahlung gegenüber der nach oben gehenden vergrößert wird. Aus den in der Wüste Gobi im Mai 1931 vonHaude beobachteten Sonnen- und Globalstrahlungswerten an klaren Tagen wurde das Verhältnis der nach oben und nach unten gehenden Strahlungen für die einzelnen Beobachtungen bestimmt und gefunden, daß das Aerosol von einem Tag zum anderen seine Rückstrahlungsfähigkeit erheblich ändern kann. Der Vergleich der mittleren beobachteten Spektralverteilung mit der theoretischen ergab bei etwa gleicher Wellenlänge des Maximums der Intensität höhere Werte bei längeren und niedrigere Werte bei kürzeren Wellen für die Beobachtung gegenüber der Theorie.

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Summary The paper commences with the auther's conclusions 15 years ago, that the global radiation with a clear sky can be expressed as function of the height of the sun by a formula (1) with two constants, and secondly, that the spectral distribution of the global radiation with a clear sky is constant and approximately independent of the height of the sun. Both statements lackened a theoretical explanation at yet. In order to obtain that the assumption made byBerlage jr. is used, namely that the global radiation must be equal to the extraterrestrial radiation falling on the horizontal plane diminished by the absorption of the water vapor and by a subtractive term which corresponds to the radiation reflected from the atmosphere into the space. The constant of reflected radiation is representative for the global radiation, its relations to the turbidity factor are examined.The diffusion function of different particles probably forming the aerosol were considered because of the particular importance of the proportion between the radiations diffused upwards and downwards by the atmosphere. It is found that the considerable figures of the reflected radiation of the atmosphere mostly observed cannot take place without presence of opaque particles which probably swell with a high atmospheric humidity. It is theoretically explained that the spectral distribution of the global radiation must be approximately independent of the height of the sun by means of the effect that with a low height of the sun the then relatively large sky radiation controls the spectral distribution of the global radiation while with a large height of the sun the global radiation is controlled in the first place by the solar radiation.This fact is valid in the extinction of natural sun radiation in the atmosphere and in the extinction with different diffusion laws for an extraterrestric energy distribution according toPlanck's formula for a black radiator of 6000° K, as well.In the second part of the paper the constant of the back radiation is calculated for all monthly means of the global radiation with clear sky, at present available to the author. Therefrom it can be established that the radiation diffused downwards is enlarged in relation to the radiation going upwards with increasing atmospheric humidity, as expected. The proportion of the radiations going upwards and downwards is calculated for the single observations from the values of solar and global radiation observed on clear days in the Gobi in May 1931 byHaude. It is found that the aerosol can considerably change its radiation reflective power from one day to another. The comparison of the observed average spectral distribution of the global radiation with the theoretical one yields higher values with longer waves and lower values with shorter waves for the observations in relation to the theory while the wave-length of the intensity maximum is almost the same for the observed and the theoretical spectral distribution.

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Résumé L'auteur avait constaté en 1935 que par ciel clair le rayonnement global peut être représenté, comme fonction de la hauteur solaire, par une formule empirique (1) à deux constantes; il avait constaté en outre que la répartition spectrale du rayonnement global par ciel serein est constante et ne dépend pas de la hauteur solaire en première approximation. Ces deux constatations manquaient jusqu'ici de fondement théorique. Pour établir ce dernier on a suivi la voie prise parBerlage jr. qui admet que le rayonnement globall doit être égal au rayonnement extra-terrestre tombant sur le plan horizontal, diminué de l'absorption par la vapeur d'eau et d'un terme soustractif correspondant au rayonnement renvoyé par l'atmosphère dans l'espace. La constante du rayonnement réfléchi est représentative du rayonnement global et on a établi ses relations avec le facteur de trouble.Vu l'importance particulière du rapport entre le rayonnement émis par l'atmosphère vers le haut et vers le bas, on a considéré la fonction de dispersion de différentes particules composant probablement l'aérosol, et on a trouvé que les valeurs relativement considérables que fournit l'observation du rayonnement renvoyé par l'atmosphère ne peuvent s'expliquer que par la présence de particules opaques se gonflant lorsque l'humidité est forte. En ce qui concerne l'indépendance relative de la distribution spectrale du rayonnement global à l'égard de la hauteur solaire, on en a recherché l'explication dans le fait que le soleil étant bas sur l'horizon le rayonnement céleste est alors prédominant et détermine la répartition spectrale du rayonnement global, alors que par grande hauteur solaire c'est essentiellement le rayonnement du soleil qui est déterminant. On a vérifié ce fait tant pour l'extinction du rayonnement naturel du soleil dans l'atmosphère que pour le cas d'une répartition de l'énergie extra-terrestre conforme à la formule dePlanck pour un radiateur noir de 6000° K et pour différentes hypothèses concernant la dispersion.Dans la seconde partie du travail, l'auteur a utilisé toutes les moyennes mensuelles du rayonnement global par ciel serein dont il pouvait disposer pour calculer la constante du rayonnement réfléchi; à l'aide d'un diagramme il a constaté, comme il fallait s'y attendre, que le rayonnement dispersé vers la bas augmente avec l'humidité par rapport au rayonnement diffusé vers le haut. Sur la base des observations deHaude dans le désert de Gobi en mai 1931, il a calculé le rapport des rayonnements allant vers le haut et vers le bas pour chaque observation isolée aux jours sereins, et il a trouvé que l'aérosol peut modifier notablement d'un jour à l'autre son pouvoir réfléchissant. La comparaison des répartitions spectrales moyennes observées avec les valeurs théoriques a montré que les longueurs d'onde du maximum d'intensité sont à peu près identiques, mais que les valeurs observées sont plus élevées que les valeurs théoriques pour les grandes longueurs d'onde, et plus faibles pour les petites longueurs d'onde.

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Mit 7 Textabbildungen.     

Wasserdampfschichtung über dem Meer und „Rauhigkeit” der Meeresoberfläche

Zusammenfassung Es werden die Schwierigkeiten erörtert, die der Anwendung derPrandtlschen Mischungswegtheorie auf das Problem der maritimen Verdunstung und der Windreibung an der Meeresoberfläche entgegenstehen. Sie sind bedingt einerseits durch die Windabhängigkeit der Oberflächenform des Meeres, andererseits durch die meistens herrschende nichtadiabatische Temperaturschichtung, für die diePrandtlschen Gleichungen und alle aus ihnen abgeleiteten nicht gelten.Es wird der Einfluß der vertikalen Temperaturschichtung auf den Verdunstungskoeffizienten gezeigt und auf die Fälschungen hingewiesen, die entstehen können, wenn man den hydrodynamischen Charakter der Meeresoberfläche untersucht, ohne die Temperaturschichtung zu beachten.Aus 164 Vertikalprofilen der Wasserdampfschichtung über dem Meer (Ostsee, Atlantik, Pazifik), die veröffentlicht vorliegen, wird die Abhängigkeit des Verdunstungskoeffizienten von der Windgeschwindigkeit und von der vertikalen Temperaturschichtung untersucht, und es werden adiabatische Werte des Verdunstungskoeffizienten abgeleitet. Diese nehmen mit der Windgeschwindigkeit zu von Werten, die etwa hydrodynamisch glatten Grenzflächen bei kleinen Windgeschwindigkeiten entsprechen, bis zu solchen über einer rauhen Fläche, deren Rauhigkeitsparameter mit der Windstärke wächst. Eine kritische Windgeschwindigkeit wird nicht beobachtet; der Übergang zu größerer Rauhigkeit scheint stetig vor sich zu gehen. Ergebnisse anderer Autoren werden diskutiert.

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Summary Difficulties in applyingPrandtls mixing length theory to the problem of maritime evaporation and of wind friction at the surface of the ocean are discussed. They are due, on the one hand, to the surface form of the ocean being dependent on the wind and on the other hand to the prevailing non-adiabatic temperature distribution for whichPrandtls equations and all those derived from them are not valid. The influence of the vertical temperature distribution on the evaporation coefficient is shown and the errors are indicated likely to arise if the hydrodynamic character of the surface of the ocean is studied without taking account of the temperature distribution. On the basis of 164 vertical profiles of the water vapor distribution above the ocean (Baltic Sea, Atlantic, Pacific) taken from publications the dependence of the evaporation coefficient on wind velocity and vertical temperature distribution is examined. Furthermore adiabatic values of the evaporation coefficient are deduced. These are shown to increase with the wind velocity from values corresponding to a hydrodynamically smooth boundary surface in case of small wind velocities to such occurring over a rough surface the roughness parameter of which is growing with the wind velocity. No critical wind velocity can be observed; the transition to greater roughness seems to be steady. Results found by other authors are discussed.

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Résumé L'auteur mentionne les difficultés que rencontre l'application de la théorie du parcours de mélange dePrandtl au problème de l'évaporation marine et du frottement du vent à la surface de la mer. Ces difficultés sont conditionnées d'une part par l'effet de la forme de la surface liquide sur le vent et d'autre part par la stratification thermique de l'air, en général non adiabatique, et pour laquelle les équations dePrandtl et toutes celles qu'on en déduit ne sont pas valables.On montre l'influence de la stratification thermique verticale sur la valeur du coefficient d'évaporation et les erreurs pouvant se produire lorsqu'on étudie le caractère hydrodynamique de la surface de la mer sans considérer la stratification thermique.164 profils verticaux de la teneur en vapeur d'eau au-dessus de la mer (Mer Baltique, océans Atlantique et Pacifique) permettent d'étudier le coefficient d'évaporation en fonction de la vitesse du vent et de la stratification thermique; on en déduit des valeurs adiabatiques de ce coefficient. Ces valeurs croissent avec la vitesse du vent en partant du cas d'une surface liquide unie jusqu'à celui d'une surface rugueuse et dont le paramètre de rugosité croît avec le vent. On n'observe pas de vitesse critique du vent, le passage à de plus fortes rugosités paraissant se faire d'une manière continue. Discussion de résultats d'autres auteurs.

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Mit 8 Textabbildungen.

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Herrn o. ö. Prof. Dr. GeorgWüst, Direktor des Institutes für Meereskunde, Kiel, zum 65. Geburtstag gewidmet.     

Höchstlasten der Nebelfrostablagerungen an Hochspannungsleitungen im Gebirge

Zusamenfassung An Hand der Abteilungen vonAlbrecht läßt sich der Eisansatz and Hochspanungsleitungen berechnen, wenn die Tropfengröße, der Wassergehalt der Luft und die Windgeschwindigkeit bekannt sind. Die Übereinstimmung der theoretischen Werte mit den von uns gemessenen Werten ist gut, wenn man bedenkt, daß die Eislastmessungen sich über Stunden und Tage erstrecken und die Bestimmung der Wolkenelemente sich auf Stichproben beschränken muß. Die maximale Eislast betrug bei unseren Messugen in 205 Stunden 24,6 kg/m und wurde außerhalb der Meßreihe noch überschritten. Die Ergebnisse der Gesamtlast-Messungen lassen sich durch einee-Funktion darstellen, deren Exponent durch die Ablagerungszeit und einen örtlich variierenden Faktor zwischen 0,003 und 0,030 bestimmt ist; dieser scheint den Einfluß der Windgeschwindigkeit und des Wassergehlates zu umfassens.

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Summary By the deductions ofAlbrecht the formation of ice at hightension conduits cna be calculated if one knows the size of the drops, the water content of the air and the wind velocity. The confornity between the theoretical values and those measured by us, is good, if one considers that the measurements of the ice deposits cover hours and days and that the determination of the cloud elements had to be limited to some few observations. The highest amouint of ice load was 24,6 kg/m in 205 hours and was still greater after the observational series. The results of measurements of the total load can be shown by ane-function, the exponent of which is determined by the duration of ice deposit and by a local factor, varying between 0,003 and 0,030; this one seems to cover the influence of the wind velocity and of the water content.

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Résumé Il est possible, grâce aux travaux d'Albrecht, de calculer le givrage des conduites à haute tension, dès que l'on connaît la grosseur des gouttelettes, la teneur en eau de l'air et la vitesse du vent. La concordance des valeurs théoriques avec celles qui résultent des mesures est bonne si l'on considère que les mesures du poids de la glace se poursuivent pendat des heures et des jourm, et que la détermination des éléments nuageux ne pouvait consister qu'en quelques observations de contrôle. La charge de glace maximale qui fut mesurée, était de 24,6 kg/m pendant 205 heures et dépassa ce chiffre après la période de mesure. Les résultats des mesures de la charge totatle peuven être représentés par unde fonctione, dont l'exposant est déterminé par le temps pendant lequel la glace se dépose et par un facteur local variant entre 0,003 et 0,030; ce dernier semble comprendre l'influence exercée par la vitesse du vent et par la teneur en eau de l'air.

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Mit 3 Textabbildungen.     

Bemerkungen zur Frage der Sicht in Wolken

Zusammenfassung Theoretisch ist aus Messungen der Größenverteilung von Wolkenelementen mit Hilfe derMieschen Theorie die Berechnung der Sichtweite in Wolken möglich; dabei wird die Absorption im allgemeinen als vernachlässigbar klein angesehen. An über 300 in Wolken gemessenen Spektren der Häufigkeitsverteilung der Sicht wird diese Rechnung durchgeführt und mit den gleichzeitig gemessenen bzw. geschätzten Sichtweiten verglichen. Es ergeben sich in 87% der Fälle berechnete Sichtweiten, die höher sind als die gemessenen. Die Ursache dieser systematischen Abweichung ist nach unseren Überlegungen nur in der Vernachlässigung der Absorption in der Theorie zu suchen. Die Größenordnung der Absorptions-koeffizienten liegt in der der Streuungskoeffizienten. Deshalb sollte dieMiesche Theorie für Wolken mit komplexen Brechungsexponenten ausgearbeitet werden.

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Summary The theory ofMie enables the calculation of the visibility in clouds from measurements of the size distribution of cloud elements, whereby the absorption is in general considered negligible. This calculation is carried out in this paper by means of more than 300 spectra of the frequency distribution of visibility determined in clouds and compared with the measured or estimated. The calculated visibilities are in 87 per cent of the cases higher than the measured. This systematic deviation seems to be caused by neglecting the absorption in the theory. The order of magnitude of the absorption coefficients is the same as that of the dispersion coefficients. The theory ofMie should therefore be elaborated with complex refraction exponents for clouds.

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Résumé La théorie deMie permet en principe de calculer la visibilité à l'intérieur des nuages à partir de la mesure de la répartition des particules en suspension selon leur grosseur; on adment alors que l'absorption est négligeable. L'auteur compare plus de 300 mesures dans des nuages aux visibilités correspondantes: dans 87% des cas celles-ci sont plus petites que les visibilités calculées. Cet écart doit être dû au fait que l'absorption est négligée par la théorie. L'ordre de grandeur des coefficients d'absorption est comparrable à celui des coefficients de dispersion. Il faudrait donc introduire des exposants complexes de réfraction dans la théorie deMie pour des nuages.

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Mit 1 Textabbildung     

Die Weiterentwicklung der Meßtechnik des Wassergehalts des Bodens auf thermischer Grundlage

Zusammenfassung Durch Untersuchungen vonJ. Bracht [3] und dem Verfasser wurde im Jahre 1940 festgestellt, daß die Wärmeleitfähigkeit des Bodens nicht bei allen Bodenarten eindeutig mit dem Wassergehalt zusammenhängt. Es wird eine Erklärung für diese Erscheinung durch die Verscjiedenheit der Wasserablagerung zwischen den Bodenpartikeln bei Wasseraufnahme und Wasserabgabe gegeben. Von allen Wärmekonstanten des Bodens ist nur die Wärmekapazität wahrscheinlich eindeutig abhängig von dem Wassergehalt des Bodens. Diese Größe kann am einfachsten als der Quotient aus der Wärmeleitfähigkeit und der Temperaturleitfähigkeit des Bodens bestimmt werden. Es mu\ also außer der Wärmeleitfähigkeit auch noch die Temperaturleitfähigkeit gemessen werden.In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Bestimmung dieser letzteren Größe beschrieben. Hierbei wird als Geber das Doppelthermometer benutzt, das zur Messung der Wärmeleitfähigkeit des Bodens vom Verfasser [2] beschrieben wurde. Von den beiden Thermometern dieses Doppelthermometers wird das eine in halbstündigen Intervallen je eine Viertelstunde lang geheizt. Gemessen wird dann außer dem Temperaturunterschied zwischen geheiztem und ungeheiztem Thermometer auch der Temperaturgang des ungeheizten Thermometers allein. Aus dem Temperaturunterschied zwischen beiden Thermometern wird in der üblichen Weise die Wärmeleitfähigkeit und aus der Amplitude des Temperaturganges und seiner Phasenverschiebung gegen die Heizung die Temperaturleitfähigkeit des Bodens berechnet.

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Summary Researches ofJ. Bracht [3] and of the present author have shown in 1940 that the thermal conductivity of the soil is not exactly coherent with the content of water in all kinds of soil. An explanation of this phenomenon is given by the difference of water deposit between the soil particles under conditions of imbilition and desiccation of water. Of all thermal constants of the soil solely the heat capacity probably is distinctly dependent on the water content of the soil. This value can be determined in the simplest manner as the quotient of thermal conductivity and thermal diffusivity of the soil. Beside thermal conductivity therefore thermal diffusivity must be measured too.A procedure for the determination of this last value is developed in this paper. The double thermometer which has been described by the author [2] for measuring the thermal conductivity is used as indicator. One of the two thermometers of this double thermometer is being heated during a quarter of an hour at intervals of half an hour. Beside the difference of temperature between heated and unheated thermometer the variation of temperature of the unheated thermometer itself is measured. Then the thermal conductivity is calculated in the usual manner from the difference of temperature between the two thermometers and the thermal diffusivity of the soil from the amplitude of the temperature variation and its shift of phase against heating.

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Résumé Des recherches deJ. Bracht [3] et de l'auteur en 1940 ont montré que la conductibilité calorifique de certains sols ne dépend pas uniquement de leur teneur en eau. On tente d'expliquer cette anomalie par le fait que l'eau s'insère différemment entre les particules du sol lors de l'imbibition et lors de la dessication. Parmi toutes les constantes calorifiques du sol, la capacité calorifique est probablement la seule qui soit en relation univoque avec la teneur en eau. Cette grandeur peut se définir le plus simplement par le quotient de la conductivité calorifique et de la transmission thermique du sol. Il faut donc mesurer séparément ces deux grandeurs.On décrit dans le présent mémoire un procédé permettant la mesure de la transmission thermique. On se sert comme indicateur du thermomètre double décrit par l'auteur [2] en vue de la mesure de la conductibilité du sol. L'un de ces thermomètres est chauffé pendant un quart d'heure toutes les demi-heures. On note alors non seulement la différence de température entre les deux instruments, mais encore les variations du thermomètre non chauffé: la différence de température permet comme d'ordinaire le calcul de la conductibilité, tandis que l'amplitude de la variation du thermomètre non chauffé et son décalage par rapport à l'autre permettent le calcul de la transmission thermique.

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Mit 4 Textabbildungen.     

Untersuchung über die Wirkungsweise des Solarigraphen Moll-Gorczynski

Zusammenfassung Die Wirkungsweise des zur Messung der Himmels- und der Globalstrahlung verwendeten SolarigraphenMoll-Gorczynski wird theoretisch und experimentell untersucht. Die Wärmebilanz derMollschen Thermosäule wird aufgestellt und gezeigt, welche Größen in den Eichfaktor eingehen und wie die Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors zustande kommt. Der Einfluß der Thomson-, Joule- und Peltier-Wärmen erweist sich als praktisch vernachlässigbar. Der Temperaturkoeffizient des Eichfaktors beträgt zirka 0,2% pro Grad C. Auf Grund der spektralen Verteilung der terrestrischen Sonnenstrahlung und der Himmelsstrahlung läßt sich zeigen, daß die durch die Absorptions- und Reflexionsverluste in den Deckgläsern bedingten Empfindlichkeitsänderungen höchstens ±0,4% betragen. Es wird untersucht, welche Fehler entstehen, wenn bei der Berechnung der Strahlungswerte die Abhängigkeit des Eichfaktors von der Winkelhöhe der einfallenden Strahlung nicht berücksichtigt wird. Auf Grund der vonReitz beobachteten Abweichungen vom Cosinusgesetz ergibt sich in den Himmelsstrahlungswerten bei gleichmäßig strahlendem Himmel ein Fehler von zirka 0,5%, während der Fehler in den Werten der Globalstrahlung für Sonnenhöhen über 15° höchstens 2,6% beträgt. Die durch die Eichmethode, die Schaltung und das Registrierinstrument bedingten Fehler werden diskutiert und der Einfluß der langwelligen Ausstrahlung der Glashüllen (Nullpunktsdepression) untersucht. In einer zusammenfassenden Fehlerdiskussion wird die Genauigkeit der unter Berücksichtigung der Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors berechneten Strahlungswerte auf ±1 bis 2% geschätzt; die je nach Instrument verschieden großen Fehler, welche durch die Abweichungen vom Cosinusgesetz erzeugt werden, sind in dieser Abschätzung nicht inbegriffen.

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Summary The author examines by experiments and in the theory the principle of working of the solarigraphMoll-Gorczynski, used for measuring the sky radiation and the global radiation of sun and sky. He develops the heat-balance ofMoll's thermopile and shows the factors entering into the calibration factor and in which manner this factor is depending on temperature and intensity of radiation. The influence of the Thomson-, Joule-, and Peltier-effects can practically be neglected. The temperature coefficient of the calibration factor is about 0,2%/°C. As regards the spectral distribution of solar and sky radiation it can be shown that the modifications of sensitivity as caused by the loss by absorption and reflexion in the cover-glasses of the solarigraph amount to ±0,4% in the maximum. Furthermore the errors are examined which occur with the calculation of the radiation intensities if the dependency of the calibration factor from the angle of height of incoming radiation is not taken into consideration. Due to the deviations from the law of cosine as observed byReitz, it can be concluded that the error of the values of the sky radiation (with uniform sky) is of about 0,5%, whereas the error of the values of the global radiation for solar altitudes above 15° is 2,6% in the maximum. The errors resulting from the calibration method, the electric connexions and the recording instrument are discussed, as well as the influence of outgoing long-wave radiation of the cover-glasses (zero depression). In a summarizing discussion the accuracy of the calculated values of radiation is estimated at ±1 to 2%, taken into consideration the dependency from the temperature and intensity of the calibration factor. The errors caused by the deviations from the cosine-law varying according to the instrument, are not included in this estimation.

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Résumé On étudie du point de vue théorique et pratique le fonctionnement du solarigrapheMoll-Gorczynski utilisé pour la mesure du rayonnement céleste et global. On établit le bilan thermique de la pile thermoélectrique deMoll et on montre quels sont les grandeurs intervenant dans le facteur d'étalonnage et comment ce facteur dépend de la température et de l'intensité du rayonnement. L'influence des effets Thomson, Joule et Peltier se révèle pratiquement négligeable. Le coefficient de température du facteur d'étalonnage s'élève à env. 0,2% par degré centigrade. Considérant la distribution spectrale du rayonnement solaire et céleste, on peut montrer que les variations de sensibilité dues aux pertes par absorption et réflexion dans les enveloppes de verre protectrices s'élèvent à ±0,4%. On recherche quelles sont les erreurs commises en négligeant l'effet sur le facteur d'étalonnage de l'angle d'incidence des rayons lors du calcul des valeurs de rayonnement. Se fondant sur les écarts à la loi du cosinus observés parReitz, on constate que l'erreur pour la valeur du rayonnement céleste (ciel uniforme) est d'environ 0,5%, et que celle du rayonnement global pour des hauteurs solaires supérieures à 15° est au plus de 2,6%. On discute les erreurs résultant de la méthode d'étalonnage, du montage du circuit électrique et de l'enregistreur lui-même, ainsi que l'effet du rayonnement propre à grande longuer d'onde des écrans de verre (dépression du zéro). II résulte de toute la discussion des erreurs possibles que l'exactitude des valeurs calculées du rayonnement, en tenant compte de l'influence de la température et de l'intensité sur le facteur de sensibilité, est estimée à ±1 à 2%; les erreurs, variables suivant les appareils, provenant des écarts à la loi du cosinus ne sont pas prises en considération dans ce chiffre.

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Mit 20 Textabbildungen.     

Beiträge zu einer elektrischen Tornadotheorie

Zusammenfassung Ein VorschlagB. Vonneguts, elektrische Tornadotheorien wieder in Betracht zu ziehen, wird aufgegriffen und es wird gezeigt, daß die Gewittertheorie mit der elektromagnetischen Induktion als Grundlage auch auf das Tornadoproblem anwendbar ist. Dadurch finden nicht nur mehrere Eigenschaften des Tornados eine zwanglose Erklärung, vielmehr wird darüber hinaus auch die Wahrscheinlichkeit der Brauchbarkeit der Gewittertheorie bedeutend erhöht. Das beste Argument für die Wirksamkeit der elektromagnetischen Induktion dürfte in der Beobachtung einer rhombusförmigen, mehrere Tornados erzeugenden Gewitterwolke zu sehen sein, die durch das Raumgitter einer Dipolwolke befriedigend erklärt werden kann.Summary Following a suggestion byB. Vonnegut to reconsider electrical torando theories, the author shows that the thunderstorm theory based on electromagnetic induction is also applicable to the tornado problem. Several characteristics of the tornado are easily explained, adding evidence of the validity of the thunderstorm theory. The strongest argument in favour of the effectiveness of electromagnetic induction may be considered the observation of a rhomb-shaped thunderstorm cloud which generated several tornadoes. Such a cloud can be explained by the spacial distribution of its dipole elements.

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Résumé L'auteur se réfère à la proposition deB. Vonnegut de reconsidérer la théorie électrique des tornades. Il démontre que la théorie des orages, basée sur l'induction électro-magnétique, est également applicable au problème des tornades. Non seulement on explique aisément par ce moyen plusieurs propriétés des tornades, mais encore la probabilité de la valeur d'application de la théorie des orages en est sensiblement renforcée. Le meilleur argument en faveur de l'activité de l'induction électro-magnétique est certes l'observation d'un nuage d'orage en losange qui engendra plusieurs tornades. Cette formation peut s'expliquer de façon satisfaisante par la grille spaciale d'un nuage en dipole.

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Mit 6 Textabbildungen

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Dem Gedenken an Priv.-Doz. Dr.Fritz Rossmann gewidmet.     

Time variation of the size-distribution of stored condensation nuclei

Summary Stored aerosols belonging to the Aitken nucleus size range are investigated both experimentally and theoretically. Using the exhaustion method of diffusion, it is found that they tend to be composed of particles of different size ranges. The processes of sedimentation, diffusion and coagulation of aerosols in closed containers are discussed in the light of the results. It is considered that turbulence affects the results obtained.

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Zusammenfassung Gespeicherte Aerosole von der Größenordnung von Aitken-Kernen werden experimentell und theoretisch untersucht. Bei Benützung der Diffusionsmethode durch Evakuierung wird festgestellt, daß die Aerosole die Tendenz zeigen, sich aus Partikeln verschiedener Größenordnung zusammenzusetzen. Die Vorgänge der Sedimentation, Diffusion und Koagulation von Aerosolen in geschlossenen Behältern werden im Lichte der Meßresultate diskutiert; dabei wird auch die Wirkung von Turbulenz berücksichtigt.

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Résumé L'auteur examine, des points de vue expérimental et théorique, des aérosols conservés de l'ordre de grandeur des noyaux de Aitken. En utilisant la méthode de diffusion par evacuation, on constate que les dits aérosols ont la tendance à se composer de particules de différents ordres de grandeur. Sur la base des résultats obtenus, l'auteur discute les phénomènes de la sédimentation, de la diffusion et de la coagulation des aérosols en vase clos. Il tient compte alors des effets de la turbulence.

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With 1 Figure     

Remarks on the distribution of solar radiation over the surface of the Earth

Summary The total amount of incoming radiation to the Earth' surface, for particular latitudes and for selected months, has been computed from recent investigations regarding the distribution of solar radiation penetrating the atmosphere. The charts constructed byBudyko andBerliand [1955] and byBlack [1956] under different theoretical assumptions are compared and discussed.The seasonal change in the amount of radiation has been investigated and the influence of prevailing cloudy conditions upon these amounts of heat has been illustrated by examples of desert and ocean regions. In desert regions the amount of radiation penetrating to the surface may reach a monthly mean of 74 per cent of the extraterrestrial solar radiation. Over ocean regions this percentage during months of maximum may reach only 50 per cent.The results give new evidence for two statements formulated elsewhere by the author (Burdecki [1955, 1957]) that (1) the thermal rhythm of the whole atmospheric ocean is dominated by the rhythm of the Northern Hemisphere; (2) the heat circulation over both hemispheres appears to be quite asymmetric.

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Zusammenfassung Die durch die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche gelangenden Globalstrahlungsmengen werden auf Grund neuer Forschungen über die Verteilung der Sonnenstrahlung für die einzelnen Breitengrade und für ausgewählte Monate berechnet. VonBudyko undBerliand [1955] und vonBlack [1956] unter Zugrundelegung verschiedener theoretischer Voraussetzungen konstruierte Karten werden verglichen und näher erörtert.Die jahreszeitliche Änderung der globalen Strahlungssummen wird untersucht und der Einfluß der vorherrschenden Bewölkung auf diese Wärmemengen wird durch Beispiele von Wüstenregionen und ozeanischen Gebieten näher erläutert. Im Wüstenklima kann die zur Erdoberfläche gelangende Wärmestrahlung im Monatsmittel sogar 74% der extraterrestrischen Sonnenstrahlung überschreiten. Für ozeanische Gebiete erreicht dieser Betrag in Monaten der Maxima höchstens 50%.Die Resultate weisen erneut auf zwei Feststellungen hin, die schon zuvor vom Verfasser (Burdecki [1955, 1957]) formuliert sind: 1. Die Wärmeschwankung des gesamten atmosphärischen Ozeans wird von der Schwankung der Nordhemisphäre beherrscht; 2. die Wärmezirkulation über beiden Hemisphären scheint in völliger Asymmetrie zu verlaufen.

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Résumé Les résultats de récentes recherches sur la répartition du rayonnement solaire ont permis de calculer, pour différentes latitudes et pour certains mois, la quantité de rayonnement global qui, à travers l'atmosphère, parvient à la surface de la terre. L'auteur compare et discute les cartes qui ont été destinées parBudyko etBerliand en 1955 et parBlack en 1956 à partir de différentes hypothèses théoriques.On étudie en outre les variations saisonnières des sommes du rayonnement global; l'influence de la nébulosité dominante sur ces quantités de chaleur est discutée à l'aide d'exemples de régions à climat désertique et à climat maritime. Dans le climat désertique le rayonnement calorifique parvenant à la surface de la terre peut dépasser 74% du rayonnement solaire extraterrestre, tandis que dans les régions océaniques il atteint au maximum 50% pendant les mois les plus favorables.Les constatations que l'auteur avait faites ces dernières années (Burdecki [1955, 1957]) se voient confirmées: 1) le rythme thermique de tout l'océan atmosphérique est dominé par le rythme de l'hémisphère nord; 2) la circulation thermique au-dessus des deux hémisphères semble être tout à fait asymétrique.

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With 5 Figures     

A theory of the formation of ice crystals

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

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

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

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With 8 Figures.     

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

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

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

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

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Mit 7 Textabbildungen