Comparison of Meteoroid Flux Models for Near Earth Space

Over the last decade several new models for the sporadic interplanetary meteoroid flux have been developed. These include the Divine-Staubach and the Dikarev model. They typically cover mass ranges from 10⁻¹⁸ g to 1 g and are applicable for model specific Sun distance ranges between 0.1 AU and 20 AU Near 1 AU averaged fluxes (over direction and velocities) for all these models are tuned to the well established interplanetary model by Grün et al. However, in many respects these models differ considerably. Examples are the velocity and directional distributions and the assumed meteoroid sources. In this paper flux predictions by the various models to Earth orbiting spacecraft are compared. Main differences are presented and analysed. The persisting differences even for near Earth space can be seen as surprising in view of the numerous ground based (optical and radar) and in situ (captured Inter Stellar Dust Particles, in situ detectors and analysis of retrieved hardware) measurements and simulations.     

Holocene hydrological variability of Lake Ladoga,northwest Russia,as inferred from diatom oxygen isotopes

This article presents a new comprehensive assessment of the Holocene hydrological variability of Lake Ladoga, northwest Russia. The reconstruction is based on oxygen isotopes of lacustrine diatom silica (δ¹⁸O_diatom) preserved in sediment core Co 1309, and is complemented by a diatom assemblage analysis and a survey of modern isotope hydrology. The data indicate that Lake Ladoga has existed as a freshwater reservoir since at least 10.8 cal. ka BP. The δ¹⁸O_diatom values range from +29.8 to +35.0‰, and relatively higher δ¹⁸O_diatom values around +34.7‰ between c. 7.1 and 5.7 cal. ka BP are considered to reflect the Holocene Thermal Maximum. A continuous depletion in δ¹⁸O_diatom since c. 6.1 cal. ka BP accelerates after c. 4 cal. ka BP, indicating Middle to Late Holocene cooling that culminates during the interval 0.8–0.2 cal. ka BP, corresponding to the Little Ice Age. Lake‐level rises result in lower δ¹⁸O_diatom values, whereas lower lake levels cause higher δ¹⁸O_diatom values. The diatom isotope record gives an indication for a rather early opening of the Neva River outflow at c. 4.4–4.0 cal. ka BP. Generally, overall high δ¹⁸O_diatom values around +33.5‰ characterize a persistent evaporative lake system throughout the Holocene. As the Lake Ladoga δ¹⁸O_diatom record is roughly in line with the 60°N summer insolation, a linkage to broader‐scale climate change is likely.     

Verification of the Weather Research and Forecasting Model when Forecasting Daily Surface Conditions in Southern Alberta

The Weather Research and Forecasting (WRF) model was compared with daily surface observations to verify the accuracy of the WRF model in forecasting surface temperature, pressure, precipitation, wind speed, and direction. Daily forecasts for the following two days were produced at nine locations across southern Alberta, Canada. Model output was verified using station observations to determine the differences in forecast accuracy for each season.

Although there were seasonal differences in the WRF model, the summer season forecasts generally had the greatest accuracy, determined by the lowest root mean square errors, whereas the winter season forecasts were the least accurate. The WRF model generally produced skillful forecasts throughout the year although with a smaller diurnal temperature range than observed. The WRF model forecast the prevailing wind direction more accurately than other directions, but it tended to slightly overestimate precipitation amounts. A sensitivity analysis consisting of three microphysics schemes showed relatively minor differences between simulated precipitation as well as 2?m surface temperatures.     

Die Einwirkung des Windes auf den mittleren Wasserstand der Deutschen Bucht vom 15. Februar bis 6. März 1951

Zusammenfassung Aus den Wasserstandsaufzeichnungen von zwölf Schwimmer-Schreibpegeln und sechs Hochseepegeln im Gebiet der inneren Deutschen Bucht wurden durch Eliminierung des Gezeitenanteils Windstaukurven bestimmt. Der Verlauf der Kurven wurde mit der Entwicklung des Windes über der mittleren und südlichen Nordsee verglichen und teilweise in topographischen Karten dargestellt, die von sechs zu sechs Stunden die Lage des mittleren Wasserstandes in der Deutschen Bucht an Hand von Linien gleichen Windstaus enthalten. Die Wirkung auflandiger und ablandiger Winde sowie des Luftdrucks wird besprochen. Die Ergebnisse werden mit den Untersuchungen anderer Autoren verglichen.

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The wind's effect on the mean water level in the German Bight as observed between February 15th and March 6th, 1951

Summary By eliminating the tidal portions from the records of twelve self recording tide gauges and six high sea tide gauges in the inner German Bight curves of the wind produced disturbance of the water level were found. The curves were compared with the development of the wind in the central and southern parts of the North Sea. Proceeding from the curves bearing on the periods from 17th to 23rd February and from 2nd to 5th March, 1951, topographical charts for every six hours were plotted on which the mean water level in the German Bight is represented by co-disturbance lines. The effects of on-shore and off-shore winds as well as the influence of atmospheric pressure are discussed and the results are compared with the investigations of other authors.

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Effet du vent sur le niveau moyen de la mer devant les côtes allemandes de la mer du Nord (du golfe Allemand) d'après les observations du 15 février au 6 mars 1951

Résumé En éliminant l'effet de la marée contenu dans les enregistrements de douze marégraphes enregistreurs et de six marégraphes plongeurs installés à l'intérieur du golfe Allemand on obtient les courbes de la montée du niveau de la mer due à la force du vent. Ces courbes sont comparées avec le développement du vent dans la zone centrale et la zone méridionale de la mer du Nord, et partant des courbes relatives à la période du 17 au 23 février et celle du 2 au 5 mars 1951, on a établi des cartes topographiques du niveau de la mer dans le golfe Allemand pour toutes les six heures à l'aide de lignes d'égale montée du niveau due à la force du vent. L'effet des vents de mer et celui des vents de terre ainsi que l'influence de la pression atmosphérique sont discutés. Les résultats de ce travail sont comparés avec les recherches faites par d'autres auteurs.

     

Der Einfluß der Küstengestalt und des vorgelagerten Meeresbodens auf den windbedingten Anstau des Wassers,betrachtet am Beispiel der Westküste Schleswig-Holsteins

Zusammenfassung Die Einwirkung des Windes auf den Wasserstand bei Hochwasser entlang der deutschen Nordseeküste ist im allgemeinen verschieden. Die Gründe hierfür sind der ungleichmäßige Küstenverlauf und das von zahlreichen Prielen durchzogene flache Küstenvorland. Ausführliche Methoden zur Vorausberechnung des Windstaus unter Beachtung dieser morphologischen Bedingungen liegen noch nicht vor. Es wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, den Windstau entlang der Küste im Anschluß an den Windstau eines geeigneten Bezugsortes zu bestimmen. Am Beispiel von acht Häfen der schleswig-holsteinischen Westküste wird gezeigt, daß dies mit gutem Erfolg möglich ist. Es wird eine Tabelle vorgelegt, die nach diesem Vorschlag beim Deutschen Hydrographischen Institut berechnet wurde und seit einiger Zeit für die Wasserstandsvorhersagen im Windstau- und Sturmflutwarndienst dieses Institutes verwendet wird. Die Tabelle enthält den Windstauunterschied der acht Orte gegen Cuxhaven in Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke. Der Einfluß des Windes auf den Wasserstand wird für die Häfen einzeln besprochen. Die Untersuchung des Verhaltens der Häfen untereinander führt zur Aufstellung von sogenannten Normalgefällen. Abschließend werden Betrachtungen über die Genauigkeit des Verfahrens, die sich als befriedigend ergibt, angestellt.

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The influence exercised by the coast's shape and the topography of the tidal flats on the piling up of water due to stress of wind, exemplified by the conditions on the coast of Schleswig-Holstein

Summary The influences exercised by the wind on the water level at high water along the German North Sea coast show, in general, great differences which are due to the irregular coast line and the tidal flats with their numerous transversal tideways. Detailed methods of forecasting the piling up of water which take into consideration this sort of morphological conditions are so far not developed. Therefore, a method is proposed which permits to determine the piling up of water along the coast by relating it to the piling up at a suitable port of reference. Eight ports on the coast of Schleswig-Holstein are chosen as examples; they show that good results will be obtained from this method. A table is submitted which has been calculated by the German Hydrographic Institute in accordance with this proposal and which is used for the prediction of water level by the Storm Surge Warning Service of this institute. The table includes the difference in height of the piling up phenomenon at the eight places as compared with the data obtained at the port of Cuxhaven as a function of direction and strength of wind. The wind's influence on the water level at the different ports is discussed in detail. The behaviour of the eight ports is studied and a list of normal gradients is drawn up. In conclusion, the accuracy of the method is considered and is found to be satisfactory.

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L'influence de la configuration de la côte et des bas-fonds sur la montée du niveau due à la pression du vent, phénomène étudié à l'exemple de la côte du Schleswig-Holstein

Résumé La montée du niveau de la mer à l'époque de la pleine mer qui est causée par le vent subit, en général, des variations tout le long de la côte allemande de la mer du Nord. Les causes en sont le contour irrégulier de la côte et les bas-fonds traversés par beaucoup de petits chenaux de marée. Il n'existe pas encore de méthodes précises qui permettent à la fois de prédire la montée du niveau en tenant compte de ces conditions morphologiques. Donc, pour déterminer la montée du niveau le long de la côte, l'auteur propose un procédé qui se base sur la montée de niveau dans un port de référence convenable. A l'exemple de huit ports sur la côte d'ouest du Schleswig-Holstein, il montre que ce procédé donne de bons résultats. Une table est présentée qui fut calculée à l'Institut Hydrographique Allemand en conformité de cette proposition et qui y est employée depuis quelque temps pour les prévisions quotidiennes du niveau de la mer. La table contient les différences en montée du niveau entre les huit ports et le port de Cuxhaven en fonction de la direction et de la force du vent. L'influence du vent sur le niveau d'eau de chacun de ces huit ports est discutée. Le comportement des huit ports est étudie et il en résulte une table de gradients normaux. Enfin, l'auteur considère la précision du procédé qu'il trouve satisfaisante.

     

Über die komplexe Natur des Seeganges

Zusammenfassung Unter der Annahme, daß der Seegang nacheinander drei Hauptentwicklungsstufen durchläuft, bis er voll ausgereift ist, lassen sich Beziehungen zwischen den charakteristischen Wellengrößen, der Windgeschwindigkeit, der Wellenlaufstrecke und der Zeitdauer der Windeinwirkung ableiten. Diese Beziehungen sind in graphischer Form für die praktische Seegangsvorhersage dargestellt. Sie gestatten u. a. die Vorausbestimmung der mittleren Periode, d. h. des Mittelwertes der Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen an einem festen Ort, der häufigsten Periode, der Breite des Periodenspektrums sowie der mittleren und maximalen Wellenhöhe.

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On the complexity of wind waves — 2^nd part: The growth of waves under the wind's influence

Summary Proceeding from the supposition that wind generated waves have to pass through three principal stages before they will be fully developed, one may establish relations between wind velocity, fetch, duration of wind action, and the characteristic wave dimensions. Graphical representations of these relations are given for the practice of wave forecasting. Among others, they allow to predict the mean period, i. e. the mean value of the time intervals between the passage of successive wave crests at a given point, the most frequent period and the width of the spectrum of periods as well as the mean and maximum wave heights.

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La nature complexe des vagues de vent- 2^ième partie: Accroissement des vagues sous l'effect du vent

Résumé En supposant que les vagues de vent doivent parcourir trois phases principales pour atteindre les maxima de leurs dimensions et de leur force on peut établir des relations entre la vitesse du vent, le fetsch, la durée de l'action du vent et les dimensions caractéristiques des vagues. Pour les besoins de la prévision pratique des vagues de vent on a établi des représentations graphiques de ces relations qui permettent entre autres de prévoir la période moyenne, c'est à dire de prévoir la moyenne des intervalles de temps entre le passage par un point donné des crêtes des vagues consécutives, la période la plus fréquence, la largeur du spectre de la période et les moyennes et maxima des hauteurs des vagues.

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Aus den Arbeiten des Department of Meteorology and Oceanography an der New York University für das Office of Naval Research, Washington, D. C., unter Contract No. Nonr — 285(05).     

Tremblements de terre et anomalies magnétiques

Résumé On a déjà souvent signalé que le champ magné ique terrestre s'est trouvé modifié de fa?on durable à la suile de mouvements séismiques. L'auteur rappelle plusieurs exemples récents d'anomalies magnétiques mesurées au Japon à la suite d'importants séismes (Kato). L'anomalie magnélique duBassin de Paris se déforme dans le temps en liaison possible avec des déplacements magmatiques et une activité séismique avortée. Le séisme du 11 juin 1938 en Belgique montre d'intéressants rapports avec l'anomalie magnétique belge. Les cartes isoporiques mondiales présentent des relations avec les cartes de séismicité (Omer). L'auteur pense que séismes et déformations du champ magnétique terrestre sont plus ou moins étroitement liés et que peut être une réaction atomiqueen chaine peut expliquer les séismes orogéniques et leurs répliques.

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Summary It was yet often noted that the earth's magnetic field has been steadily modified on the result of seismic earth movements. The author cites many recent examples of magnetic anomalies measured in Japan after major earthquakes (Kato). The ?Bassin de Paris?'s magnetic anomaly is modified during a certain time in a possible connection with magmatic removals and with some seismic activity. The earthquake of June 11 th., 1938 in Belgium shows some very interesting connections with the belgian magnetic anomaly. Suggestive relationships are noted between changes in the earth's secular magnetic field and areas of seismicity (Omer). The author thinks that the earthquakes and the deformations of the earth's magnetic field are more or less closely connected one with another, and it may perhaps be that the atomic energy (chain reactions) may explain some orogenic earthquakes and their aftershocks.

     

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).