Rare earth elements in some igneous rocks in the Oslo rift, Norway

Rare earth element (REE) concentrations have been determined for 27 plutonic rocks in the Permian Oslo rift, including kjelsåsite/larvikites, lardalites, nordmarkites, ekerites and Drammen granites.

The kjelsåsite/larvikites from different parts of the rift have very similar REE concentrations and must be derived from a source or sources homogeneous with respect to REE.

The genetic relations between the kjelsåsite/larvikites and the other rocks were tested by comparing observed REE enrichment factors with calculated ones based on hypothetical fractionation relations derived from petrographic mixing calculations. Several of the analyzed nordmarkites may be derived from kjelsåsitic/larvikitic parent magmas: the ekerites are closely related to the nordmarkites.     

A detailed comparison of theoretical wave spectra and wave forecasting methods

Summary Theoretical wave spectra derived by J. Darbyshire and G. Neumann, and a modification of Neumann's results by H. U. Roll and G. Fischer are compared with a carefully computed observed spectrum and with average period, significant height, and slope observations. Observations of waves for one of the two most intense storms in the North Pacific for a 35 year period are compared with forecasts made by the Sverdrup-Munk-Bretschneider wave forecasting method, the Pierson-Neumann-James-method, and the Darbyshire method.It is shown that the Neumann spectrum agrees best with the observed spectrum. It correctly predicts the significant height, and it is consistent with average period considerations, with sea surface slope considerations, and with the properties that the sea should have when photographed. Moreover, for wave observations for one of the most intense storms in the North Pacific the Sverdrup-Munk-Bretschneider and Pierson-Neumann-James-method agree within a few feet for the significant height. The Darbyshire method is too low by more than 12 feet although the sea was not fully developed, and it would have forecast a fully developed sea.The Roll-Fischer modification leads to discrepancies with the observable characteristics of the composite wave pattern which cannot be resolved by changing the constant of the spectral function in order to adjust the total wave energy to suit the wave height characteristics.Résumé Des spectres théorétiques des vagues derivées par J. Darbyshire et G. Neumann ainsi qu'une modification par Roll-Fischer des spectres proposés par G. Neumann sont comparés à un spectre soigneusement calculé à partir des enregistrements des vagues. Les valeurs de la période moyenne apparente, de la hauteur significative des vagues et de l'angle d'inclinaison des vagues, à dériver des spectres théorétiques, permettent de les mettre en parallèle avec des observations. De plus, on confronte des observations des vagues, prises des enregistrements d'une des deux tempêtes les plus fortes qui se sont produites pendant les dernières 35 années en océan Pacifique Nord, avec les résultats obtenus grâce aux méthodes de prévision des vagues de Sverdrup-Munk-Bretschneider, de Pierson-Neumann-James et de Darbyshire.Il se montra que le spectre d'après Neumann se rapproche le plus du spectre observé. Ses résultats correspondent aux observations de l'énergie totale de la mer agitée, aux considérations de la période moyenne, à l'angle d'inclinaison des vagues et aux propriétés statistiques de la surface de la mer agitée, comme elles se laissent dériver des photographies stéréophotogrammétriques. Des observations des vagues, provenant d'une des tempêtes les plus fortes en océan Pacifique Nord, correspondent également à quelques pieds près aux prévisions effectuées d'après les méthodes de Sverdrup-Munk-Bretschneider et de Pierson-Neumann-James. Au contraire, l'application de la méthode de Darbyshire donne des hauteurs trop faibles de 12 pieds bien que cette méthode eût prédit l'entrée d'un développement complet de l'agitation de la mer en vue des conditions données par la tempête. En réalité, la mer n'atteignit pas l'état d'une agitation complètement développée et le résultat de la prévision d'après la méthode de Darbyshire eut différé encore plus fort de l'agitation réelle complètement développée de la mer, vu la grande force des vents.La modification d'après Roll-Fischer entraîne des contradictions par rapport à certaines caractéristiques de l'agitation complexe de la mer, accessibles à l'observation. Une modification de la constante de la fonction spectrale ne peut pas faire disparaître ces contradictions lors même que l'on essayerait à adapter à la caractéristique des hauteurs des vagues l'énergie totale de l'agitation de la mer.Résultats des prévisions de l'agitation de la mer. — On compare différentes méthodes en tant qu'elles se basent sur des spectres des vagues et on trouve que la méthode proposée en 1955 par Pierson-Neumann-James semble s'accorder le mieux avec les conditions observées. Cela se vérifie particulièrement lorsqu'on considère un grand nombre de situations météorologiques et des conditions de la mer agitée, offrant le plus de différences et d'extrêmes possibles.

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Ausführliche Gegenüberstellung von theoretischen Wellenspektren und Methoden für die Seegangsvorhersage

Zusammenfassung Theoretische Wellenspektren nach Darbyshire und Neumann sowie nach der von Roll-Fischer vorgeschlagenen Änderung der Neumann-Spektren werden mit einem aus Seegangsregistrierungen sorgfältig berechneten Spektrum verglichen. Die aus den theoretischen Spektren abzuleitenden Werte für die mittlere scheinbare Periode, die kennzeichnende Wellenhöhe und die Neigungswinkel der wellenbewegten Meeresoberfläche lassen einen Vergleich mit den Beobachtungen zu. Außerdem werden Wellenbeobachtungen von einem der beiden stärksten Stürme innerhalb der letzten 35 Jahre im Nordpazifik den Resultaten der Seegangsvorhersage-Methoden nach Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Neumann-James und Darbyshire gegenübergestellt.Es zeigt sich, daß das Neumann-Spektrum dem beobachteten Spektrum am nächsten kommt. Es stimmt überein mit der beobachteten Gesamtenergie des Seeganges, mit Betrachtungen über die mittlere Periode, die Neigungswinkel der Wellen und den statistischen Eigenschaften der wellenbewegten Meeresoberfläche, die man z.B. aus stereophotogrammetrischen Aufnahmen ableiten kann. Auch die Wellenbeobachtungen in einem der stärksten Stürme im Nordpazifik stimmen bis auf wenige Fuß mit den Vorausberechnungen nach den Methoden von Sverdrup-Munk-Bretschneider und Pierson-Neumann-James überein. Dagegen fallen die Höhen nach der Darbyshire-Methode um mehr als 12 Fuß zu niedrig aus, obwohl diese Methode den Seegang unter den im Sturm herrschenden Bedingungen als voll ausgereift angibt. Tatsächlich war der Seegang aber nicht voll entwickelt, und der Unterschied gegen die Darbyshire-Methode würde für voll ausgereifte See bei den hohen Windstärken noch größer sein.Die Roll-Fischer-Modifikation des Neumann-Spektrums führt zu Widersprüchen mit gewissen Eigenschaften des komplexen Seeganges, die der Beobachtung zugänglich sind. Diese Widersprüche lassen sich auch dann nicht durch Änderung der Konstanten der Spektralfunktion beseitigen, wenn man die Gesamtenergie das Seeganges der Wellenhöhencharakteristik anzupassen versucht.Ergebnisse der Seegangsvorhersage. — Methoden, soweit sie auf Wellenspektren gegründet sind, werden miteinander verglichen. Die von den Verfassern 1955 vorgeschlagene Methode scheint den beobachteten Verhältnissen am nächsten zu kommen. Dies zeigt sich besonders, wenn möglichst verschiedene und extreme Wetterlagen und Seegangsverhältnisse betrachtet werden.

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Comparaison détaillée des spectres théorétiques des vagues et des méthodes de prévision des vagues

     

Die Oberflächenströme in der Deutschen Bucht

Zusammenfassung Die Arbeit gibt in 32 Karten eine Darstellung der Oberflächenströme. Die Karten 2–13 wurden nach der von H. Neumann [1960] veröffentlichten Arbeit gewonnen. Sie zeigen z. B. westlich Sylt sehr frühe, im Bereich der Elbmündung ungleichmäßige Eintrittszeiten (Karten 2–5), für die Richtungen des stärksten Stromes einen Bereich von 100° (Karten 6 und 7), im Bereich von Sylt kreisförmige, in der südlichen Deutschen Bucht alternierende Ströme (Karten 8 und 9) und Isolinien für die Geschwindigkeiten des stärksten Flut- und Ebbstromes, bezogen auf den Spring- und Nipptidenhub von Helgoland (Karten 10 bis 13). Auf den Karten 14 und 15 ist die Änderung der Höchstgeschwindigkeit bei einer Änderung des Tidenhubs von Helgoland um 1 m dargestellt. Besonders interessant sind die Karten 16 und 17, die für die Höchstgeschwindigkeit des Flut- und Ebbstroms das Verhältnis der Zunahmedauer zur Abnahmedauer des Stromes zeigen. Mit Annäherung an die flachen Gewässer wird z. B. die Zunahmedauer des Flutstromes im südöstlichen Teil der Deutschen Bucht nur halb so groß wie die Abnahmedauer, d. h. der Anstieg des Flutstroms ist im zeitlichen Verlauf wesentlich steiler als die Abnahme. Westlich Sylt und Amrum dauert dagegen die Zunahme des Flutstroms länger als die Abnahme (Drehströme). Karte 18 weist in Gebieten von auffällig langer Dauer des Ebbstroms auf Einflüsse von Restströmen hin. Auch auf den Karten 19 und 20 ist der Einfluß des abfließenden Elbwassers bei dem Verhältnis des stärksten Flutstromes zum stärksten Ebbstrom deutlich zu erkennen. Die letzten 13 Karten stellen Richtung und Geschwindigkeit des Stromes im stündlichen Abstand von 6 Stunden vor bis 6 Stunden nach dem Hochwasser von Helgoland für die Springzeit und die Nippzeit dar.

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Surface currents in the German Bight

Summary On 32 maps a representation is given of the surface currents in the German Bight. The maps nos. 2 to 13 are based on the paper by H. Neumann [1960]. They show, for example, that in the west of Sylt the times of maximum velocity occur much earlier than elsewhere while in the area of the Elbe estuary considerable inequalities may be observed (maps 2 to 5). The difference in the directions of the maximum tidal streams amounts to 100°, as is shown on the maps 6 and 7. On maps 8 and 9 circular currents in the Sylt area and alternating currents in the southern part of the German Bight are represented. On the maps 10 to 13, lines of equal velocity are plotted showing the velocities of the strongest flood- and ebb streams referred to spring- and neap ranges around the isle of Heligoland. On the maps 14 and 15 the change of maximum velocity caused by the change of the tidal range by 1 m around Heligoland is represented. The maps 16 and 17 are of particular interest; they show the ratio of the duration of increase to the duration of decrease of the tidal stream with regard to the maximum velocity of the flood-and ebb streams. On approaching the shallow water region it is observed that the duration of the increase of the flood stream in the south-eastern part of the German Bight is only half as long as the duration of its decrease, viz. the increase of the flood stream is considerably steeper in the lapse of time than is its decrease. In the west of the isles of Sylt and Amrum the increase of the flood stream takes a longer time than its decrease (rotary tidal streams). Map 18 points to the presence of residual currents in areas with ebb streams of conspiciously long duration of decrease. Also on maps 19 and 20, the effect of the downstream flow of the Elbe river on the ratio of the strongest flood stream to the strongest ebb stream is clearly to be seen. The last 13 maps give a representation of the direction and the velocity of the tidal stream in hourly intervalls from 6 hours before to 6 hours after high water at the Isle of Heligoland at the time of springs and neaps.

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Courants de surface dans la baie Allemande

Résumé Les courants de surface dans la baie allemande sont représentés sur 32 cartes. Les cartes 2 à 13 sont basées sur le travail de H. Neumann [1960]. Elles montrent que par exemple à l'ouest de Sylt les heures de l'entrée de la vitesse maximum se présentent plus tôt qu' à d'autres endroits tandis que dans la région de l'estuaire de l'Elbe on observe de sensibles inégalités (v. cartes 2 à 5). La différence de la direction du plus fort courant de marée s'élève à 100° (v. cartes 6 et 7). Sur les cartes 8 et 9 on a représenté les courants circulaires de la région de Sylt ainsi que les courants alternants de la partie sud de la baie Allemande. Les cartes 10 à 13 montrent des lignes d'égale vitesse du plus fort flot et du plus fort jusant; ces lignes se réfèrent aux amplitudes en vive eau et en morte eau auprès d'Helgoland. Les cartes 14 et 15 traitent la variation de la vitesse maximale due à la variation de l'amplitude par un mètre autour d'Helgoland. Les cartes 16 et 17 sont particulièrement intéressantes; elles représentent la durée de l'accroissement en raison de la durée de la diminution des courants de marée pour les vitesses maximales du flot et du jusant. Au voisinage des petits fonds on observe que la durée de l'accroissement du flot dans la partie sud-ouest de la baie Allemande est de la moitié si longue que la durée de sa diminution, c. a. d. l'accroissement du flot est beaucoup plus raide au cours du temps que sa diminution. A l'ouest de Sylt et d'Amrum, cependant, l'accroissement du flot dure plus longtemps que sa diminution (courants giratoirs de marée). La carte 18 annonce l'influence des courants résiduels dans les régions où la diminution des jusants s'étend sur un espace extraordinairement long de temps. Sur les cartes 19 et 20 on voit clairement l'effet que le courant d'aval de l'Elbe a sur le rapport du plus fort flot au plus fort jusant. Les dernières 13 cartes représentent la direction et la vitesse des courants de marée enregistrés d'heure en heure à partir de six heures avant jusqu'à 6 heures après la pleine mer auprès d'Helgoland à l'heure de la vive et de la morte eau.

     

Application of Ultrafiltration for Characterization of the DOC of Elbe River Water

An ultrafiltration methodology and the results of its application on Elbe river water are presented. Compared with other methods, Ultrafiltration allows fractionation of the molecular-weight fractions of DOC for higher volumes of solution in a shorter time. To characterize the molecular-weight fractions, the sum parameter DOC (β(DOC)) and the absorption coefficient at 254 nm a₂₅₄ were measured, together with determination of a₂₅₄/ β(DOC) for further characterization of the DOC fractions and to provide information about changes in parts of the UV-active substances of the total dissolved organic material. In the period May 1992 to November 1994, the DOC molecular-weight composition of 65 samples of Elbe river water were determined. At two sampling locations (Torgau-East and Meissen), the DOC content β(DOC) was approximately 6 mg/L. The high-molecular weight fraction (> 10000 g/mol) gave a mean of 13% of the total DOC content β₀(DOC). The measurements showed that the molecular composition of DOC in the Elbe does not greatly differ. There was also no clear seasonal influence on the molecular-weight composition of the DOC content. During the period of investigation, the percentage part of β(DOC) and a₂₅₄/β(DOC) of the high-molecular weight fraction of the total dissolved organic material increased, while the a₂₅₄/β(DOC) values of the middle molecular-weight fraction remained fairly constant. The dependence of β(DOC) on discharge of the Elbe river is low. Changes in molecularweight composition of DOC were only observed during the steepest increase in river discharge during a flood event, with another spectrum of substances responsible for the increase in β(DOC) when compared with the β(DOC) for low or middle water level.     

Behaviour of Different Molecular-weight Fractions of DOC of Elbe River Water during River Bank Infiltration

This paper reports changes in dissolved organic carbon concentration β(DOC) and the relation between UV-active and non-UV-active components determined for Elbe river water and river bank infiltrate in the Torgau river basin between 1992 and 1994. Using an ultrafiltration method, the fractionation of the DOC content was obtained for the fractions > 10 000 g/mol, 1 000…10 000 g/mol, and < 1 000 g/mol. The spectral absorption coefficient at 254 nm a₂₅₄ of the molecular-weight fractions was also measured. The mean total DOC concentration of Elbe river water decreased from 6.0 mg/L to below 3.9 mg/L along two investigated flowpaths. Two thirds of the decrease occurred within the first few metres of the river bed and one third along the 350 m length of the groundwater flowpaths. The a₂₅₄ values showed a significant decrease from 14.8 1/m in Elbe river water to 7.8 1/m in the aquifer. Along a flowpath, the proportion of low-molecular weight fraction of DOC increased, the proportion of high-molecular weight fraction decreased, and the proportion of the 1 000…10 000 g/mol molecular-weight fraction remained relatively stable. The Elbe river water contained the main portion of UV-active compounds in the fraction 1 000…10 000 g/mol, and this was also the case for samples of river infiltrate. For the high-molecular weight fraction, mainly non-UV-active compounds were attenuated in the river bed sediment.     

The 1810s in the Baltic region, 1816 in particular: Air temperatures,grain supply and mortality

The mean acidity of the ice core from Crête, Central Greenland, for the layer dating to 1816, one year after Tambora's eruption, has been found by Hammer, Clausen and Dansgaard (1980) to be nearly three times greater than that of the layer dating to 1884, one year after Krakatau's eruption. Despite the aforementioned fact, air-temperature data of the Baltic meteorological stations that took observations both in the 1810s and the 1880s (Copenhagen, Gothenburg, Stockholm, Trondheim, and Uppsala), do not show that the coldness of 1816 relative to 1814 was any greater than that of 1884 relative to 1882. Moreover, the year 1812 was much colder than 1816 when the two are compared with 1814 at all Baltic stations, although no known important eruption took place shortly before 1812. It seems plausible that the plumes reaching the Baltic Region following the two eruptions were too thin to have produced any appreciable effect on air temperatures.An examination of data available on grain harvests in Denmark, Finland, Norway and Sweden does not indicate that either in 1816 or 1817 there was any note-worthy crop failure. In contrast, the year 1812 (a cold year) was marked by short-fall of the harvest, in consequence of which in 1813 there was a partial famine in Norway, partly because of war conditions (blockade by the British Navy) it was hard to get supplies from abroad.Mortality data are also available for the above four countries. Mortality was relatively high in 1812 and/or 1813, but not in 1816–17.No harvest or mortality data are available for Russia. Lists of famines in Russia show none in 1816. In 1817 there was a price rise in a limited area of the Empire.All-in-all, the Baltic Region had not suffered from Tambora's eruption unlike the lower mid-latitudes of Western and Central Europe. It is suggested that the Region, as well as the south of European Russia, were spared as they were crossed by air masses whose stratosphere had become depopulated of small volcanic particles, while the troposphere became cleansed of particles through washout by rain previously.A nearly identical version of the present paper was an invited paper to the Climate in 1816 Meeting, held at Ottawa, Canada, 25–28 June 1988.In 1986–90 visiting with the Department of Meteorology, University of Copenhagen.     

Über Temperaturanomalien an der Meeresoberfläche und ihre Beziehungen zur atmosphärischen Zirkulation

Zusammenfassung An Hand von Beobachtungen über periodische und unperiodische Temperaturschwankungen im Nordatlantischen Ozean wird versucht, die Frage Anomalietransport oder lokale Anomaliebildung zu klären, bzw. festzustellen, welche von beiden Entstehungsursachen für die auftretenden Schwankungen die wichtigere ist. Die Frage wird zu Gunsten der lokalen Anomaliebildung entschieden. Die Temperaturschwankungen treten in groen Gebieten des Atlantischen Ozeans fast gleichzeitig auf und verschwinden ebenso. Sie zeigen eine auffallende Gegensätzlichkeit im nordwestlichen und südöstlichen bzw. östlichen Teil des Nordatlantik, so da von einer nordatlantischen Wärmeschaukel gesprochen werden kann. Das Erscheinen der Anomalien hat dynamische Gründe und steht im Zusammenhang mit Schwankungen der ozeanischen Zirkulation, die dem Meere durch Schwankungen der atmosphärischen Zirkulation aufgeprägt werden.

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On temperature anomalies at the sea surface and their relation to atmospheric circulation

Summary Based on observations on periodic and aperiodic temperature oscillations in the North Atlantic an attempt is made to discover whether these oscillations are due to wandering or locally generated anomalies, or which of these two phenomena is predominant. The problem is settled in favour of local generation of anomalies. Oscillations of temperature appear and vanish almost simultaneously in wide regions of the Atlantic. In their occurrence there is a striking contrast between the north western and the south eastern or eastern parts of the North Atlantic — one may speak of a North Atlantic temperature see saw. The anomalies are of dynamic origin and are connected with oscillations of the oceanic circulation which are impressed on the sea surface by oscillations of the atmospheric circulation.

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Herrn Prof. Dr. Georg Wüst zum 60. Geburtstag gewidmet.