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.

     

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

     

The morphology of craters on Mercury: Results from MESSENGER flybys

Topographic data measured from the Mercury Laser Altimeter (MLA) and the Mercury Dual Imaging System (MDIS) aboard the MESSENGER spacecraft were used for investigations of the relationship between depth and diameter for impact craters on Mercury. Results using data from the MESSENGER flybys of the innermost planet indicate that most of the craters measured with MLA are shallower than those previously measured by using Mariner 10 images. MDIS images of these same MLA-measured craters show that they have been modified. The use of shadow measurement techniques, which were found to be accurate relative to the MLA results, indicate that both small bowl-shaped and large complex craters that are fresh possess depth-to-diameter ratios that are in good agreement with those measured from Mariner 10 images. The preliminary data also show that the depths of modified craters are shallower relative to fresh ones, and might provide quantitative estimates of crater in-filling by subsequent volcanic or impact processes. The diameter that defines the transition from simple to complex craters on Mercury based on MESSENGER data is consistent with that reported from Mariner 10 data.     

Accumulation Rate Measurements at Taylor Dome, East Antarctica: Techniques and Strategies for Mass Balance Measurements in Polar Environments

Accumulation rate measurements on the East Antarctic plateau are challenging due to both spatial and temporal variability. Annual stratigraphy is often not reliably or consistently preserved in the firn, and so accumulation cannot be determined from snow pit stratigraphy. We present a suite of accumulation rate measurements collected over several seasons at Taylor Dome, East Antarctica. We compare net accumulation results from direct burial rate measurements and β -activity firn cores along a 35 km traverse. The two methods are consistent and show that the net accumulation varies from greater than 10 cm a⁻¹ to about 1 cm a⁻¹ (ice equivalent) southwest to northeast across the dome. We map the depth of shallow radar layering to interpolate and extrapolate these point-location measurements and show that considerable variations occur over kilometer scales resulting from subtle surface topography. We also present accumulation rates estimated from concentration of the cosmogenic isotope ¹⁰Be and from activity profiles of ²¹⁰Pb. Finally, satellite passive microwave data are used to estimate spatially averaged accumulation rates on the regional to continental scale to provide a context for these local observations. We show that robust mass balance measurements in this environment must rely on spatial and/or temporal averaging.     

The production of cosmogenic nuclides in stony meteoroids by galactic cosmic‐ray particles

Abstract— We present a purely physical model for the calculation of depth‐ and size‐dependent production rates of cosmogenic nuclides by galactic cosmic‐ray (GCR) particles. besides the spectra of primary and secondary particles and the excitation functions of the underlying nuclear reactions, the model is based on only one free parameter—the integral number of gcr particles in the meteoroid orbits. We derived this value from analysis of radionuclide data in Knyahinya. We also show that the mean GCR proton spectrum in the meteoroid orbits has been constant over about the last 10 Ma. For the major target elements in stony meteoroids, we present depth‐ and size‐dependent production rates for ¹⁰Be, ¹⁴C, ²⁶Al, ³⁶Cl, and ⁵³Mn as well as for the rare gas isotopes ³He, ²⁰Ne, ²¹Ne, ²²Ne, ³⁶Ar, and ³⁸Ar. The new data differ from semi‐empirical estimates by up to a factor of 4 but agree within ～20% with results obtained by earlier parametric or physical approaches. The depth and size dependence of the shielding parameter ²²Ne/²¹Ne and the correlations ²⁶Al vs. ¹⁰Be, ²⁶Al vs. ⁵³Mn, ¹⁰Be/²¹Ne vs. ²²Ne/²¹Ne, and ³⁶Ar vs. ³⁶Cl for deciphering preatmospheric sizes, shielding depths, terrestrial residence times, and exposure histories are also discussed.     

Emplacement mechanisms of sill complexes: Information from the geochemical architecture of the Golden Valley Sill Complex,South Africa

The well-exposed Golden Valley Sill Complex, Karoo basin, South Africa, consists of four large sills (ca. 100 m thick; long axes: 13–24 km), one small sill (55–80 m thick; long axis: 4 km; forming an appendix to one of the large sills), and two large dykes (15–20 m thick; 25 and 70 km long), plus some minor intrusions. Field mapping shows physical connections between the small sill and one of the large sills, but no other connection between the large sills, or connections between the sills and the large dykes.     

Spatial GR4J conceptualization of the Tamor glaciated alpine catchment in Eastern Nepal: evaluation of GR4JSG against streamflow and MODIS snow extent

Snow and glacial melt processes are an important part of the Himalayan water balance. Correct quantification of melt runoff processes is necessary to understand the region's vulnerability to climate change. This paper describes in detail an application of conceptual GR4J hydrological model in the Tamor catchment in Eastern Nepal using typical elevation band and degree‐day factor approaches to model Himalayan snow and glacial melt processes. The model aims to provide a simple model that meets most water planning applications. The paper contributes a model conceptualization (GR4JSG) that enables coarse evaluation of modelled snow extents against remotely sensed Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer snow extent. Novel aspects include the glacial store in GR4JSG and examination of how the parameters controlling snow and glacial stores correlate with existing parameters of GR4J. The model is calibrated using a Bayesian Monte Carlo Markov Chain method against observed streamflow for one glaciated catchment with reliable data. Evaluation of the modelled streamflow with observed streamflow gave Nash Sutcliffe Efficiency of 0.88 and Percent Bias of <4%. Comparison of the modelled snow extents with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer gave R² of 0.46, with calibration against streamflow only. The contribution of melt runoff to total discharge from the catchment is 14–16% across different experiments. The model is highly sensitive to rainfall and temperature data, which suffer from known problems and biases, for example because of stations being located predominantly in valleys and at lower elevations. Testing of the model in other Himalayan catchments may reveal additional limitations. © 2016 The Authors. Hydrological Processes published by John Wiley & Sons Ltd.     

The Oslo Rift: P-T relations and lithospheric structure

Extrusion temperatures for basaltic lavas in the Permo-Carboniferous Oslo Rift, estimated from whole rock major element compositions, are estimated to be 1270 to 1340°C. This means that magmatism during the Oslo rifting event was not associated with a large temperature anomaly in the underlying upper mantle. Partial melting is believed to be caused by a combination of crustal extension, a weak temperature anomaly in the underlying asthenosphere, and/or high fluid-contents in the mantle source region (“wet-spot”). Petrological and gcochemical data imply that large masses of cumulate rocks were deposited in the deep crust during the Oslo rifting event. The densities and seismic velocities (V_p) of these cumulate rocks are estimated to be 2.8–3.5 g/cm³ and 7.5–8.0 km/s. A rough estimate suggests that cumulus minerals alone account for a net transfer of at least 2 × 10¹⁷ kg of magmatic material from the mantle into the deep crust. In addition comes material representing

1. (a) cumulate minerals corresponding to eroded magmatic surface and subsurface rocks

2. (b) intercumulus material, and

3. (c) magmas crystallized to completion in the deep crust.

Estimates based exclusively on geophysical data tend to underestimate the true transfer of mass into the lower crust as gabbroic cumulate rocks, and melts crystallizing to completion in the lower crust have densities and seismic velocities similar to those of lower crustal wallrocks.     

西北太平洋热带气旋的频率和运动

本文对37年(1946—1982)的西北太平洋热带风暴和台风进行了统计分析。对于季节内不同时期以及不同风暴强度分别给出了(1)单位区域内每100年所期望的风暴频率1);(2)风暴运动的合成方向和速度;(3)风暴移动速度的平均值和它的标准偏差;(4)风暴路径.最后应用Poisson和Г分布,给出了这些资料的一些实用例子。