La pénétration de l'air froid dans une vallée alpine

Résumé Les observations de deux stations situées à l'entrée de la vallée du Rhône et à l'intérieur de celle-ci permettent de déterminer dans une certaine mesure comment l'air froid pénètre dans cette longue vallée des Alpes suisses. L'accès se fait beaucoup plus souvent par-dessus les montagnes de l'Ouest ou du Nord que par le chenal de la vallée seulement.

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Summary The observations of two stations at the entrance and in the interior of the Rhône valley allow to a certain degree to determine how cold air penetrates this long extended valley of the Swiss Alps. The influx of air takes much more frequently place over the mountains in the West and North than through the trough of the valley.

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Zusammenfassung Die Beobachtungen von zwei Stationen, die am Eingang und im Inneren des Rhonetals gelegen sind, erlauben einigermaßen festzustellen, wie die Kaltluft in dieses langgestreckte Tal der Schweizeralpen eindringt. Dabei erfolgt der Luftzustrom viel häufiger über die Berge im W und N als ausschließlich durch die Talrinne.

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Avec 1 Figure     

Klimatologische Untersuchung über die geographische Verteilung der Globalstrahlung und der diffusen Himmelsstrahlung

Zusammenfassung Die vorliegende strahlungsklimatologische Studie verfolgt den Zweck, ausschließlich auf Grund von Meßergebnissen anhand ausgewählter Beispiele gegensätzlicher Großaumklimate zunächst die typischen Eigenschaften des Jahresganges der Globalstrahlung (T) und der diffusen Himmelsstrahlung (D) zu untersuchen. In Ergänzung hierzu werden häufigkeitsstatistische Betrachtungen über die Eigenheiten im Verhalten dieser Strahlungselemente im Bereich verschieden beschaffener geographischer Räume angestellt. Dabei zeigt sich, daß neben dem jahreszeitlichen Ablauf auch die Häufigkeitsverteilungen vonT undD sich zur Klimatypisierung heranziehen lassen. Ein besonderes Interesse beansprucht der jahreszeitliche Verlauf des VerhältnissesD/T in den Hauptklimazonen der Erde. Ferner wird die Breitenabhängigkeit der Globalstrahlung (T), der diffusen Himmelsstrahlung (D) und des VerhältnissesD/T behandelt. Hinsichtlich der Höhenabhängigkeit ergibt sich auf Grund des Verhaltens vonT undD für die gemäßigten Breiten eine Abnahme des QuotientenD/T. Den Abschluß bilden strahlungsklimatologische Überlegungen zur Frage der Abhängigkeit des VerhältnissesD/T von der Sonnenscheindauer im Bereich charakteristischer Klimazonen der Erde.

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Summary The present study of radiation climatology, exclusively basing on results of measurements, presents selected examples of contrary large-scale climatic conditions and examines the typical features of the annual variation of global radiation (T) and diffuse sky radiation (D). Supplementary considerations on frequency statistics refer to the peculiarities in the behaviour of these two radiation elements in different geographical areas. It results that beside the seasonal variation frequency distributions ofT andD can be used for a characterization of radiation climates. The seasonal variation of the characteristic ratioD/T in the main climatic zones of the earth is of particular interest. Furthermore, the latitudinal dependency of global radiation (T), diffuse sky radiation (D) and of the ratioD/T is discussed. As to the dependence on altitude the ratioD/T shows a decrease in temperate latitudes on account of the behaviour ofD andT. Finally climatological reflections on the dependence of the ratioD/T on the duration of sunshine in characteristic climatic regions of the earth are discussed.

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Résumé La présente étude de la climatologie du rayonnement a pour but de déterminer les propriétés typiques de l'évolution annuelle du rayonnement global (T) et du rayonnement diffus du ciel (D) et cela exclusivement sur la base de mesures faites et d'exemples choisis parmi des climats très différenciés. En complément, on prend en considération des statistiques de la fréquence des particularités de ces deux éléments à l'intérieur d'aires géographiques de climats divers. On en déduit que, à côté de l'évolution annuelle, la répartition des fréquences deT et deD permettent d'établir le type du climat. L'évolution saisonnière du rapportD/T est tout spécialement intéressant dans les principales zones climatiques de la terre. On considère ensuite la dépendance du rayonnement global (T), du rayonnement diffus du ciel (D) et du rapportD/T de la latitude du lieu. Dans les zones tempérées, le quotientD/T diminue avec l'altitude. L'auteur termine par des réflexions concernant la climatologie du rayonnement en relation avec la dépendance du rapportD/T de la durée d'insolation dans des zones climatiques caractéristiques de notre planète.

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Mit 12 Textabbildungen     

Zur Luftverunreinigung durch turbulente Diffusion

Zusammenfassung Nach einer kurzen Diskussion der theoretischen Grundlagen für die Berechnung der Ausbreitung von schädlichen Beimengungen der Luft auf Grund der Gesetzmäßigkeiten der turbulenten Diffusion wird mit Hilfe der vonPasquill angegebenen empirischen Beziehungen zwischen Streuungsmaßen und Quelldistanz die Formel für die Immissionskonzentration am Boden abgeleitet. An Hand einer Reihe von Beispielen wird das Bodenkonzentrationsfeld relativ zu dem Punkt maximaler Immissionskonzentration berechnet, wobei eine feste Schornsteinhöhe von 40 m und eine für mittlere Emittenten zutreffende Auswurfmenge an schädlichen Gasen vorausgesetzt wird. Die Abbildungen zeigen die starke Modifikation des Konzentrationsfeldes durch die meteorologischen Verhältnisse, je nachdem, ob ein stabiler, indifferenter oder labiler Ausbreitungstyp vorliegt.

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Summary After a short discussion of the theoretical background for the calculation of the spreading of the noxious pollutants of the air based on the laws of turbulent diffusion a formula is derived for the concentration of the immisison on the ground with help of the empirical relations between the dispersion measures and the distance from the source given byPasquill. In some examples the concentration field at the ground relative to the point of maximum immission is calculated, considering a fixed height of the funnel of 40 m and a quantity of noxious gases as usually found with average emittents. The figures show a strong modification of the concentration field by the meteorological situation according to whether the spreading type is stable, indifferent or unstable.

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Résumé On discute tout d'abord brièvement les fondements théoriques permettant de calculer la propagation des pollutions atmosphériques; pour ce faire, on se base sur les lois de la diffusion turbulente. On en tire ensuite une formule de calcul de la concentration des immissions à l'aide des relations empiriques dePasquill, relations existant entre les quantités répandues et la distance de la source. On calcule au moyen d'une série d'exemples le champ des concentrations au sol par rapport au point de concentration maximum; pour ce faire, on admet und chemineé fixe de 40 mètres de hauteur et une quantité de gaz nocifs correspondant à une moyenne de polluants. Les figures montrent la forte modification que subit la répartition des concentrations selon les conditions météorologiques, en d'autres termes si l'on a affaire à un type de propagation stable, indifférent ou instable.

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Mit 5 Textabbildungen     

Hydrometeorologische Ergebnisse aus Abflußmessungen im Bereich des Hintereisferners (Ötztaler Alpen) in den Jahren 1957 bis 1959

Zusammenfassung Während der Internationalen Geophysikalischen Jahre 1957 bis 1959 wurde an einer Pegelmeßstelle bei 2287 m Höhe der Abfluß vom Hintereis- und Kesselwandferner registriert. Im vorliegenden Arbeitsbericht sollen spezifischen Merkmale des Abflusses aus dem zu 58% vergleitscherten Einzugsgebiet 26,6 km²) im Zusammenhang mit den meteorologischen Beidingungen dargestellt werden.Der Jahresabfluß betrug im Haushaltsjahr 1957/58 1848 mm und im Haushaltsjahr 1958/59 1770 mm; bedingt durch den stark negative massenhaushat der Gletscher was die Gletscherspende mit 24% bzw. 20% des Jahresabflusses außergewöhnlich hoch. Der winterabfluß (Oktober bis März) betrug nur 5% bzw. 10% des Jahresabflusses; die drei Sommermonate Juli bis September Lieferten dagegen 76% bzw. 72%. Der größte Monatsabfluß wurde im August 1958 mit 575 mm, im Juli 1959 mit 559 mm registriert.Die Häufigkeitsverteilung der Tagesabflußmengen für das Jahr 1957/58 ließ eine Andauer des Niedrigwassers mit Tages-Mittelwerten kleiner als 18,8 l/s km² (0,5 m³/s) von 217 Tagen (Oktober bis Mai, 59% des Jahres) erkennen. Größere Tagesabflüsse als 225 l/s km² (6,0 m³/s) kamen nur im Juli und August vor. Als Maximum wurden Abflußwerte bis zu 640 l/s km² Gletscherfläche im Tagesmittel erreicht, entsprechen 55m Abflußhöhe von den Schnee- und Eisflächen. Der exponentielle Abfall der Abflußganglinie vom Herbst zum Minimum im Frühjahr deutet an, daß es sich bei Winterwasser vorwiegend um das verzögerte Abfließen von in den Gletschern zurückgehaltenem Schmelzwasser aus der vorangegangenen Ablationsperiode handelt. Das Ansteigen der Wasserführung nach dem Beiginn der Schneeschmelze im Frühjahr erfolgt wegen des Wiedergefrierens von Schmelzwasser und wegen des Retentionsvermögens der Schneedecke mit einiger Verzörgerung.Die unperiodischen Schwankungen im Abflußgang stehen in engem Zusammenhang mit Wettervorgängen, wobei Schneeniederschlägen die Größte Bedeutung zukommt, weil die hohe Albedo einer Neuschneedecke die Ablation auf den Gletschern tagelang fast völlig unterbrechen kann. Aus zweistündigen Mittelwerten wurde für die Monate Juni bis September der mittlere Tagesgang der Wasserführung ermittelt. Die Ursache für das frühere Eintreten des taglichen Abflußmaximums im Spätsommer durfte verminderte Abflußverzögerung sein. Die Beziehung zwischen den Abflußwerten der Pegel Steg-Hospiz und Vent läßt einen Jahresgang erkennen.

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Summary During the International Geophysical Years 1957–1959 the run-off from Hintereisferner and Kesselwandferner was recorded by a stream gauge installed at an altitude of 2287 m. a. s. 1. The annual run-off in relation to mass budget and precipitation has already been reported in [10, 11]. In the present report characteristic features of run-off from a catchment area (26.6 km²) glaciated to 58 per cent shall be discussed with regard to the meteorological conditions.In the budget years 1957/58 and 1958/59 the yearly run-off was 1848 mm and 1770 mm, respectively. Owing to the strongly negative mass budget of the glaciers the glacier quota of 24 per cent and of 20 per cent, respectively, of the annual run-off was exceptionally high. Winter run-off (October to March) amounting to 5 per cent and to 10 per cent, respectively, of the yearly run-off was only small while July to September supplied 76 per cent and 72 per cent, respectively. The maximum monthly run-off was recorded in August 1958 with 575 mm, and in July 1959 with 559 mm.The frequency distribution of the daily run-off in 1957/58 showed a period of low run-off during 217 days (October to May, 59 per cent of the year) with daily means below 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Daily run-off exceeding 225 l/s km² (6.0 m³/s) occurred only in July and August. Daily means exceeding 338 l/s km² (9.0 m³/s) were recorded only three times in July. The maximum daily means of run-off were up to 640 l/s km² of glacier surface which corresponds to 55 mm of run-off from the snow and ice surfaces. The highest two hourly mean value was 950 l/s km² of the glacier surface. The exponential decrease of the run-off curve from fall to the minimum in spring indicates that winter water consists mainly of the delayed run-off of melt water stored in the glaciers during the preceding ablation period. Owing to the refreezing of the melt water and to the storage capacity of the snow cover run-off is somewhat delayed after the snow melt has set in.The aperiodic variations in the run-off are closely related to weather conditions. Snow falls are of primary importance as the high albedo of a fresh snow cover may interrupt ablation on glaciers almost completely for days. The mean daily variation of run-off was determined from two-hourly mean values for the period June to September. The early occurrence of the daily run-off. The relation between the run-off values recorded at the water gauges Steg-Hospiz and Vent indicates and annual variation.

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Résumé Pendant les Années Géophysiques Internationales de 1957 à 1959 l'écoulement du Hintereisferner et du Kesselwandferner a été enregistré par un limnigraphe installé à une altitude 2287 m. Un rapport a déjà été présenté dans [10, 11] sur l'écoulement annuel en rapport avec le bilan hydrologique du bassin. Dans le présent rapoort il sera traité des caractères spécifiques de l'écoulement d'un bassin dont 58% sont recouverts par le glacier, les quels seront mis en rapport avec les conditions météorologiques.L'écoulement annuel au cours de l'année hydrologique 1957/58 a été de 1848 mm et dans l'année hydrologique 1958/59 de 1770 mm. L'eau libérée par la perte de substance glacière représente 24% pour 1957/58 et 20% pour 1958/59 de l'écoulement annuel. Les pourcentages extrêmement élevés doivent être attribués au bilan fortement négatif des glaciers. L'écoulement d'hiver (Octobre à Mars) représentant 5% pour l'année 1957/58 et 10% pour 1958/59 de l'écoulement annuel a été petit tandis que les trois mois d'été (Juillet–Septembre) fournissaient 76% (1957/58) et 72% (1958/59). L'écoulement mensuel le plus élevé a été enregistré en Aôut 1958 avec 575 mm, et, en Juillet 1959 avec 559 mm.La répartition des fréquences des écoulements journaliers pour l'année 1957/58 indique une période d'étiage de 217 jours (Octobre à Mai, 59% de l'année) avec valeurs journalières en dessous de 18.8 l/s km² (0.5 m³/s). Des écoulements dépassant 225 l/s km² (6.0 m³/s) n'ont été enregistrés qu'en Juillet et Aôut. Les moyennes journalières n'ont dépassé les 338 l/s km² (9.0 m³/s) que trois fois en Juillet. Les valeurs maximums des moyennes journalières d'écoulement se sont élevées à 640 l/s km² de la surface des glaciers, correspondant à 55 mm d'écoulement des surfaces de neige et de glace. La valeur maximum d'une moyenne de deux heures a été de 950 l/s km² de la surface des glaciers. La chute exponentielle de la courbe d'écoulement allant de l'automne au minimum enregistré au printemps indique que dans les cas d'étiage il s'agit de l'écoulement retardé des aux de fonte refenues dans les glaciers pendant la période d'ablation précédente. L'accroissement de l'écoulement après le comencement de la fonte de neige au printemps est retardé dans une certaine mesure par le regel des aux de fonte et la capacité de rétention de la couche de neige. Les variations apériodiques dans l'écoulement sont en relations étroites avec les conditions atmospheriques dont les chutes de neige sont de la plus grade importance car l'albédo élevé d'une couche de neige fraîche interrompt parfois et presque complétement l'ablation sur les glaciers pour des jours entiers.L'amplitude moyenne de la variation journalière de l'écoulement a été, pour les mois de Juin à Septembre, détérminée à la base des valeurs moyennes de deux heures. L'apparition précoce du maximum d'écoulement journalier en fin d'été est probablement due à la diminution du retardement de l'écoulement en cette période. La relation entre le valeurs d'écoulement des limnigraphes de Steg-Hospiz et de Vent met en évidence une variation annuelle.

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Mit 7 Textabbildungen

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Die für diesen Bericht erforderliche weitere Bearbeitung der Abflußdaten und die Fertigstellung des Manuskriptes wurde dem Verfasser im Rahmen seiner Tätigkeit bei der Kommission für Glaziologie an der Bayerischen Akademie der Wissenschaften ermöglicht, wofür an dieser Stelle gedankt sei.     

Sedimentologische Untersuchungen an Grimmelfinger Graupensanden

Zusammenfassung Die Untersuchung von Korngrößenverteilung und Rundungsgrad der Grimmelfinger Graupensande an zwei durch 150 km Transportweg unterschiedenen Aufschlüssen gibt Hinweise auf die Einwirkungen auf das verfrachtete Sedimentmaterial unter gleichförmigen, fluviatilen Bedingungen.Am Anfang des untersuchten Rinnenabschnittes besteht das Sediment überwiegend aus je einer Modalfraktion im Mittelsandbereich, Grobsandbereich und Feinkiesbereich¹.Auf dem Transport wird die Mittelsandfraktion — vermutlich infolge der Schlagwirkung des Feinkieses — aufgerieben und fortgeführt. In den beiden gröberen Fraktionen wird am Ende des untersuchten Abschnittes keine Korngrößenabnahme und damit verbunden auch keine Rundungsgraderhöhung beobachtet. Dieses Ergebnis wird verglichen mit den in der Literatur mitgeteilten Untersuchungen in Abriebmühlen und Feldbeobachtungen. Danach dürfte der Rundungsgrad in der Feinkiesfraktion seinem unter den gegebenen Umständen erreichbaren Grenzwert sehr nahe sein und sich auch bei weiter fortgesetztem Transport kaum noch ändern. In der Grobsandfraktion wird der Anteil, dessen Rundung verbessert wird, infolge der damit verbundenen höheren Kugeligkeit bevorzugt fortgeführt.Die Untersuchungen bestätigen, daß die Abrundungseffekte an Sedimentmaterial in strömendem Wasser in Abhängigkeit von der Korngröße betrachtet werden müssen.

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The mechanical effects of fluvial transport over a distance of 150 km were studied by means of size frequency distributions and analysis of roundness in a Tertiary flow channel in Southern Germany filled by sand mixed with fine gravel.When entering the-channel the deposited material shows characteristic trimodal size frequency distributions. During transport the finer modal fraction (0.2...0.63 mm) is destroyed — probably through breakage by the gravel — and removed, while the sizes of the two coarser fractions remain unaffected. The roundness of the coarser fractions also remains unchanged by transport. This suggests that the roundness of the gravel material has approached its limiting roundness which is the optimum that can be achieved under the prevailing conditions. That part of the coarse sand fraction which becomes better rounded by transport may be removed preferably, because the grains getting higher sphericity by being rounded are transported more easily.Grain sizes have to be considered when abrasion effects are studied.

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Herrn Professor Dr. H. Aldinger danke ich für die Möglichkeit, die vorliegende Arbeit im Geologisch-Paläontologischen Institut der Technischen Hochschule Stuttgart anzufertigen, Herrn Dr. D. Elwert, Kiel, für die Überlassung von Probenmaterial.     

Dynamic Response Analysis of Interaction System of R.C. Gravity Single-Leg Platform

In this paper, the responses of the interaction system of R.C. gravity single-leg platform to seismic excitation are mainly analysed. A set of nonlinear equations for the interaction system are established by using the wave, one is the soil-structure interaction and the other is the fluid-structure interaction. The seismic response of the interaction system is analysed for the influence of the asymmetric structure, fluid action, etc. with the input of seismic SH waves in any direction. The numerical results are given for a simple example.     

Properties of structure and function of cadmium-binding proteins/peptides from Euglena gracilis

Euglena gracilis makes two small Cd-binding proteins/peptides (Cd-BP I and Cd-BP II) in response to exposure to Cd²⁺. These proteins migrate slower than mammalian Cd-metallothionein (Cd-Mt) through Sephadex G-75, but like Cd-Mt also contain Zn and are separated into two species when chromatographed over a DEAE column. Both BPs are much less stable than Cd-Mt under acidic conditions. One source of this instability is that at least Cd-BP II contains acid-labile sulfide co-ordinated to the metals. It has been quantitated in Cd-BP II and shown to have a value of 1·25 ± 0·10 S²⁻/Cd. The reactivity of the Cd-binding sites in ligand substitution and thioldisulfide exchange reactions has been assessed. The reactions of Cd-BP I and II with pyridylazoresorcinol (PAR) were slow and displayed complex kinetic behavior. Similarly, both Cd-BPs react slowly and with complicated kinetics with 5,5′-dithiobis-(2-nitrobenzoate).     

Monitoring the Kuroshio Extension with Dynamically Constrained Synthesis of the Acoustic Tomography, Satellite Altimeter and in situ Data

A finite-difference quasigeostrophic (QG) model of an open ocean region has been employed to produce a dynamically constrained synthesis of acoustic tomography and satellite altimetry data with in situ observations. The assimilation algorithm is based upon the 4D variational data interpolation scheme controlled by the model's initial and boundary conditions. The data sets analyzed include direct and differential travel times measured at the array of five acoustic transceivers deployed by JAMSTEC in the region of the Kuroshio Extension in 1997, Topex/Poseidon altimetry, CTD soundings, and ADCP velocity profiles. The region monitored is located within the area 27.5°–36.5°N, 143°–155°. The results of assimilation show that mesoscale variability can be effectively reconstructed by five transceivers measuring direct and reciprocal travel times supported by relatively sparse in situ measurements. The misfits between model and data lie within the observational error bars for all the data types used in assimilation. We have compared the results of assimilation with the statistical inversion of travel time data and analyzed energy balances of the optimized model solution. Energy exchange between the depth-averaged and shear components of the observed currents reveals a weak decay of the barotropic mode at the rate of 0.2 ± 0.7⋅10⁻⁵ cm²/s³ due to topographic interaction. Mean currents in the region are unstable with an estimate of the available potential energy flux from the mean current to the eddies of 4.7 ± 2.3⋅10⁻⁵ cm²/s³. Kinetic energy transition has the same sign and is estimated as 2.8 ± 2.5⋅10⁻⁵ cm²/s³. Potential enstrophy is transferred to the mesoscale at a rate of 5.5 ± 2.7⋅10⁻¹⁸ s⁻³. These figures provide observational evidence of the properties of free geostrophic turbulence which were predicted by theory and observed in numerical experiments. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

High resolution gravimetric geoid heights and gravimetric vertical deflections of Europe including marine areas

Gravimetric geoid heights and gravimetric vertical deflections have been detemined for Europe including the Mediterranean Sea, North Sea, Norwegian Sea, Baltic Sea and parts of the North Atlantic Ocean in a 12′×20′ grid. The computation has been carried out by least squares spectral combination using closed integral formulas, combining 104 000 mean free air gravity anomalies in 6′×10′ blocks, 12 000 mean free air gravity anomalies in 1⁰×1⁰ blocks and the sherical harmonic model GEM9. The precision of the computed geoid heights has been estimated to ±1 m, the precision of the computed vertical deflections has been estimated to ±2″. Comparisons of the gravimetric geoid heights and vertical deflections with a number of other solutions have been carried out, confirming the precision estimation.     

SCOPIX – digital processing of X-ray images for the enhancement of sedimentary structures in undisturbed core slabs

X-ray images of sediment core allow recognition of fine-scaled sedimentary structures which traditional epoxy casts or lacquer peels are unable to resolve. The X-ray imaging system SCOPIX has the additional advantage of acquiring high-resolution digital pictures suitable for further analysis by advanced image processing techniques. Because of the frequent presence of both physical and biogenic sedimentary structures in undisturbed sediment cores, two image analysis procedures have been established which simplify the information contained in the images (in term of structures and facies), and allow a quantitative characterization of the observed structures. This form of parametrization of the image structure constitutes an additional source of information for a better interpretation of the physical processes responsible for the generation of the sedimentary structures.