Transmitted waves in the vicinity of the interface beyond the critical point

Summary The space (time) delay of transmitted waves in the vicinity of the interface beyond the critical point is investigated on two-dimensional seismic models of a low velocity channel; results of laboratory experiments are compared with the conclusions of the theory. The effect of the time delay in field measurements is demonstrated by means of two typical geological formations.     

Beitrag zur Kenntnis des Oberkreide-klimas in Polen

Zusammenfassung Einer der wichtigsten Temperatur-Hinweise im Paläoklima der Oberkreide in Polen sind die Reste der kontinentalen Floren aus dem Alb, Cenoman, Turon, Coniac, Campan und Maastricht. Diese Florenreste treten überwiegend in marinen Sedimenten auf und sind durch marine Faunen datiert. Das Vorkommen der für das gemä\igte Klima typischen Formen wie Pappeln, Weiden, Buchen und Nadelbäume neben den Eukalypten, Feigenbäumen, Lauraceen und anderen für warmes Klima charakteristischen Pflanzen weist auf den warmen, doch nicht tropischen Charakter des damaligen Klimas hin. Zahlreiches Auftreten von Coccolithophoridae und Radiolarien bei gleichzeitiger Armut an Diatomeen bezeugt ebenfalls, da\ das Kreide-Meer warm war. Die Reptilienreste, die in den Alb-, Campan- und Maastricht-Sedimenten angetroffen werden, weisen im gleichen Ma\ auf warmes Klima hin. Für nicht tropischen Charakter des Klimas spricht die Tatsache, da\ das Gebiet von Polen sich zu jener Zeit au\erhalb des Siedlungsbereiches von Riffkorallen und wärmeliebenden Muschel- und Schnekken-Arten (Rudistae und Nerinacea) befand.Die langlebigen Muschel- und Schnecken-Arten, welche sowohl in der Oberkreide Polens als auch in den heutigen Meeren vorkamen, können als Anzeiger der thermischen Zonen dienen. Die Verzahnung der wärmeliebenden und der für kältere Gewässer typischen Formen bei gleichzeitigem zahlreichen Auftreten von Formen, die in den gemä\igten Zonen vorherrschend sind, weist auf eine gemä\igte Temperatur des Oberkreide-Meeres hin. Auf gewisse thermische Wechsel in der Oberkreide-Zeit können vielleicht änderungen in der Schalenstärke der Inoceramen hindeuten. Die obigen Daten — in Form eines Diagramms zusammengestellt — ähneln dem Temperatur-Diagramm, das von R.Bowen (1961) an Hand der Isotopen-Untersuchungen verfertigt wurde. Der Schalenstärke nach könnte man von thermischen Maxima im Oberturon, im Coniac und im Santon sprechen.Aus dem Polnischen übersetzt von S.Smoleski.     

Developing food,water and energy nexus workflows

ABSTRACT

There is a growing recognition of the interdependencies among the supply systems that rely upon food, water and energy. Billions of people lack safe and sufficient access to these systems, coupled with a rapidly growing global demand and increasing resource constraints. Modeling frameworks are considered one of the few means available to understand the complex interrelationships among the sectors, however development of nexus related frameworks has been limited. We describe three open-source models well known in their respective domains (i.e. TerrSysMP, WOFOST and SWAT) where components of each if combined could help decision-makers address the nexus issue. We propose as a first step the development of simple workflows utilizing essential variables and addressing components of the above-mentioned models which can act as building-blocks to be used ultimately in a comprehensive nexus model framework. The outputs of the workflows and the model framework are designed to address the SDGs.     

Marine climatology of the tropical Americas

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

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Maritime Klimatologie des tropischen Amerika

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

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With 15 Figures     

Minor elements in sphalerite and galena from Binnatal

The trace element contents of 23 sphalerites and galenas from Binnatal, Switzerland, have been determined. Most of these samples have been previously studied in respect to lead and sulphur isotope abundances. Coloration of sphalerites — varying from yellow to black for nearly identical iron contents — seems to be strongly influenced by the manganese content. A linear relationship between sulphur isotope composition and copper content in sphalerites was found. Trace elements in galenas show a significant inverse relationship between silver and copper. With the determination of the bismuth content, it is possible to distinguish several galena types; a similar grouping has been found by lead isotope determinations. The results of the trace analyses are discussed in connection with the occurrence of a large number of very rare and special Pb-As-sulphosalt minerals in the Binnatal dolomites.     

Rainfall distribution and regime in Central America

Summary Seasonal variations of the atmospheric circulation on the western flanks of the North Atlantic Anticyclone imply upward motion over the Caribbean Sea during the summer half-year, with a secondary minimum in July and August, while ascending motion decreases from November onward, and a strong subsidence develops towards the end of the winter half-year. This is associated with variations in the persistence of the trade inversion and the development of the Easterly Waves.The precipitation regime over the Caribbean Sea follows closely the seasonal variations in the field of large-scale vertical motion. A large variety in rainfall distribution and regime is found, on the other hand, on the Central American Isthmus. In qualitative terms, this is controlled by the orientation of mountain ranges and the configuration of coast lines relative to the seasonal flow patterns, that is orographic and stress-differential induced divergence and convergence effects. Due to the latitudinal variation of the Coriolis parameter, stress-differential induced divergence effects should be particularly pronounced in the tropics. The causes for the regional variations in the beginning of the rainy season and the secondary rainfall minimum in midsummer are discussed particularly.An altitudinal belt of maximum rainfall below the 1,000 m level is found in large parts of the Central American mountains. Recent climatic fluctuations display regional differences which appear to be greatly due to orographic and stressdifferential induced divergence effects.

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Zusammenfassung Jahreszeitliche Zirkulationsschwankungen auf der Westflanke der Nordatlantischen Hochdruckzelle sind verbunden mit aufsteigender Bewegung über dem Karibischen Meer während des Sommerhalbjahrs, mit einem sekundären Minimum im Hochsommer; von November an wird die Aufwärtsbewegung geringer, und ein starkes Absinken entwickelt sich gegen Ende des Winterhalbjahres. Änderungen der großräumigen Vertikalbewegung gehen mit Schwankungen in der Intensität der Passatinversion und der Ausbildung der Easterly Waves einher.Das Niederschlagsregime über dem Karibischen Meer folgt im wesentlichen den jahreszeitlichen Schwankungen der großräumigen Vertikalbewegung. Starke Gegensätze in Niederschlagsverteilung und-regime prägen sich andererseits auf der mittelamerikanischen Landbrücke aus. Sie sind im wesentlichen bestimmt durch Orientierung der Gebirge und des Küstenverlaufes in bezug zum jahreszeitlich veränderlichen Strömungsfeld. Orographische Effekte und Schubspannungs-unterschiede zwischen Land und Meer haben eine große Bedeutung für horizontale Strömungsdivergenzen in der Reibungsschicht. Wegen der Breitenabhängigkeit des Coriolis-Parameters sollten sich diese Effekte besonders stark in den Tropen auswirken. Die Ursachen für die ausgeprägten regionalen Unterschiede im Beginn der Regenzeit sowie das sekundäre Niederschlagsminimum im Hochsommer werden besonders diskutiert.In weiten Teilen der mittelamerikanischen Gebirge kann eine Höhenstufe maximalen Niederschlags unterhalb des 1000 m-Niveaus festgestellt werden. Klimaschwankungen der letzten Jahrzehnte zeigen regionale Unterschiede, die vor allem durch orographische Effekte und Schubspannungsunterschiede bedingt zu sein scheinen.

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Resumen Variaciones estacionales de la circulación atmosférica al lado occidental del Anticiclón del Atlántico del Norte están relacionados con el campo del movimiento vertical sobre el Mar Caribe. Hay un movimiento ascendente durante la mitad vernal del año, mostrando cierta disminución en los meses de Julio y Agosto. Una subsidencia pronunciada, por otra parte, suele desarrollarse hacia el final de la mitad invernal del año. Los cambios estacionales en el campo del movimiento vertical van junto con variaciones en la intensidad de la inversion de alísios y de las Ondas del Este.El régimen de lluvias sobre el Mar Caribe está conforme con las variaciones estacionales en el campo del movimiento vertical. En el Istmo Centroamericano, por otra parte, hay grandes contrastes en la distribucion regional y el régimen de lluvias, las cuales se deben a la orientación de las cordilleras y de las costas con respecto a los flujos atmosféricos dominantes. Diferencias en las condiciones aerodinámicas entre la superficie del mar y superficies terrestres, por otra parte, causan efectos de divergencia o convergencia en la faja costera. Debido a la variación latitudinal del parametro de Coriolis, dichos efectos deberían de ser particularmente importantes en los trópicos. Se discutan especialmente las causas para las differencias regionales que existen respecto al comienzo de la estación lluviosa.En gran parte de las montanas de Centro America hay un piso con lluvias máximas, situado debajo de 1,000 m, con una disminución pronunciada monte arriba. Las fluctuaciones climáticas de los ultimos decénios demuestran un carácter distinto en las varias partes del Istmo, lo que parece ser debido a efectos regionales de divergencia y convergencia.

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Résumé Les variations saisonnières de la circulation atmosphérique sur le flanc ouest de l'anticyclone situé sur l'Atlantique septentrional impliquent un mouvement ascendant de l'air au-dessus de la Mer des Caraïbes durant le semestre d'été. Ce mouvement est interrompu par un minimum secondaire en juillet et août. La durée de ces mouvements ascendants diminue à partir du mois de novembre et un fort courant subsident s'y développe vers la fin du semestre d'hiver. Ces mouvements sont associés aux variations de l'inversion des alizés et à l'évolution de l'ondulation de l'est.Le régime des précipitations de la Mer des Caraïbes suit étroitement les variations saisonnières du champ des mouvements verticaux à grande échelle. On recontre par contre une grande diversité dans les régimes et la distribution des précipitations en Amérique Centrale. Cette constatation se contrôle qualitativement par l'orientation des chaînes de montagne et la configuration des côtes par rapport aux modèles d'écoulement saisonnier. C'est à dire que cette diversité est due à des effets de divergence et de convergence provenant des conditions orographiques et des conditions de frottement différencié entre la terre et la mer. Du fait de la variation du paramètre de Coriolis avec la latitude, les effets de divergence provoquée par le dit frottement différencié doivent être spécialement prononcés sous les tropiques. On discute ici en particulier les causes des variations régionales du début de la saison des pluies et du minimum secondaire des précipitations au milieu de l'été.Une ceinture du maximum des précipitations se retrouve au-dessous de 1000 m d'altitude dans la plus grande partie des montagnes de l'Amérique Centrale. Des fluctuations climatiques récentes présentent des différences régionales qui semblent dues principalement à des effets orographiques et à la divergence produite par le frottement différencié de l'air sur la terre et la mer.

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With 16 Figures

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A financial support by the University of Wisconsin Research Committee during the writing stage of this work is gratefully acknowledged.     

Extending the limits of the Borrobol Tephra to Scandinavia and detection of new early Holocene tephras

Analyses of two infilled lakes in Blekinge, southeast Sweden, indicate the presence of at least three tephra horizons of Termination 1 and early Holocene age. Geochemical analyses confirm the presence of the Borrobol Tephra, the Askja Tephra (10,000 ¹⁴C yr B.P.), and one previously unreported tephra of Icelandic origin. Extending the limits of the Borrobol Tephra to Scandinavia illustrates that this ash is far more widespread than previously realized and is therefore, an important marker horizon for determining the rate and timing of the initial warming at the start of Greenland Interstade 1 (GI-1) within Europe. The relatively unknown Askja Tephra and the newly discovered Hässeldalen Tephra are stratigraphically placed at the Younger Dryas/Preboreal transition. This paper demonstrates the suitability and success associated with the extraction techniques for tracing microtephra horizons in areas distal to volcanic sources.     

Global Warming and Potential Changes in Fish Habitat in U.S. Streams

To project potential habitat changes of 57 fish species under global warming, their suitable thermal habitat at 764 stream gaging stations in the contiguous United States was studied. Global warming was specified by air temperature increases projected by the Canadian Centre of Climate Modelling General Circulation Model for a doubling of atmospheric CO₂. The aquatic thermal regime at each gaging station was related to air temperature using a nonlinear stream temperature/air temperature relationship.Suitable fish thermal habitat was assumed to be constrained by both maximum temperature and minimum temperature tolerances. For cold water fishes with a 0 °C lower temperature constraint, the number of stations with suitable thermal habitat under a 2×CO₂ climate scenario is projected to decrease by 36%, and for cool water fishes by 15%. These changes are associated with a northward shift of the range. For warm water fishes with a 2 °C lower temperature constraint, the potential number of stations with suitable thermal habitat is projected to increase by 31%.     

Fault zone evolution and its controls on ore-grade distribution at the Jian Cha Ling gold deposit, western Qinling region, central China

The Jian Cha Ling gold deposit is sited in folded and faulted Palaeoproterozoic rocks of the uplifted Mian-Lue-Yang block, adjacent to the Mianlue suture zone within the West Qinling mineral province, along the northern margin of the South China craton. Early Mesozoic gold mineralization at Jian Cha Ling, which has a pre-mined resource of about 536,000 oz Au, is controlled by the so-called F ₁ ⁴⁵ fault. The fault is a generally steeply N-dipping, WNW-trending deformation zone that is the result of dislocation along bedding planes, early foliation and axial planar surfaces of regional folds. The fault zone marks the contact between serpentinized, lower greenschist-facies dunites, harzburgites and minor gabbroic units in the footwall, and a metasedimentary sequence in the hanging wall that is dominated by metadolomite, metalimestone and phyllitic schists. Brittle–ductile deformation, partitioning of strain along pre-existing zones of weakness, and the formation of intrashear zone lozenges contributed to the development of a complex fault zone geometry. Variations in both dip and strike of discrete dislocation surfaces related to oblique, sinistral–reverse movement along the F ₁ ⁴⁵ fault zone focussed auriferous hydrothermal fluids along three dominant structural orientations. Gold was preferentially deposited along shallowly NNE-dipping and shallowly to moderately NNW-dipping fault segments, and is also associated with shallowly WSW-dipping, dolomite-dominated vein sets. Disseminated, economic gold grades (>4 g/t Au) are restricted to the footwall ultramafic rocks to within about 5 to 10 m of the contact with the hanging wall. Gold is related to laminated, realgar- and orpiment- bearing sheeted veins and hydrothermal breccias, as well as slickolites and fault gouge. Gold-bearing vein sets are located within the relatively undeformed, ultramafic intrashear zone lozenges. Gold-related alteration is dominated by extremely fine-grained, arsenic-bearing sulphide minerals and dolomite, with additional white mica and clay minerals. The structural setting of the deposit, combined with published data on the geological evolution of the West Qinling mineral province, suggest that the Jian Cha Ling gold deposit developed in an uplifted basement block during the final phases of northward subduction and suturing of the South China craton with the South Qinling orogen along the Mianlue Suture Zone, during the changeover from a compressional to transpressional tectonic regime in Late Triassic to Middle Jurassic times.