Recent Environmental Change and Atmospheric Contamination on Svalbard as Recorded in Lake Sediments – an Introduction

This paper outlines an interdisciplinary project on recent environmental change and atmospheric contamination on the high Arctic archipelago of Svalbard (76°30′N–80°30′N). It describes the rationale and aims of the project and summarises the location, climate, geology, vegetation, and land-use of Svalbard.     

Zur Bestimmung des Schneeanteils am Gesamtniederschlag

Zusammenfassung Aus den Monatsberichten einiger hydrographischer Stationen der Ostalpen in verschiedenen Höhenlagen wird bestimmt, welche Niederschlagsmengen 1 cm der gemessenen Neuschneehöhen entsprechen, im Monats- und im Jahresmittel. In Abhängigkeit von der Höhenlage weist die Niederschlagsmenge pro Zentimeter Neuschneehöhe ein ausgeprägtes Minimum bei 1350 m Seehöhe auf. Durch Multiplikation des der Seehöhe entsprechenden Wertes dieser Kurve mit der an einer Station der Ostalpen gemessenen Neuschneehöhe der Periode 1896/97–1915/16 erhält man den Schneeanteil dieser Station am Gesamtniederschlag. Die auf diese Art bestimmten Anteilmengen sind in der Regel dann größer bzw. kleiner als die nachV. Conrad berechneten Werte, wenn die Anomalien der jährlichen Neuschneehöhen nachE. Ekhart positiv bzw. negativ sind.

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Summary On the base of monthly reports of several hydrographic stations in the Eastern Alps, the amounts of precipitation corresponding to 1 cm of fresh snow-depth have been calculated in the monthly and yearly average. As a function of the altitude the amount of precipitation per cm fresh snow-depth shows a marked minimum at the altitude of 1350 m. By multiplication of the fresh snow-depths, measured at a station of the Eastern Alps during the period 1896/97–1915/16, with the corresponding value of the above curve the snow fraction of the total precipitation of this station can be obtained. As a rule, the fractions determined in this way are greater or smaller than those calculated byV. Conrad according as the anomalies of the yearly fresh snow-depths given byE. Ekhart are respectively positive or negative.

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Résumé On calcule la quantité d'eau météorique correspondant à 1 cm. de neige fraîche (moyennes mensuelles et annuelles) sur la base des rapports mensuels de quelques stations hydrographiques des Alpes orientales. Cette quantité, considérée en fonction de l'altitude, présente un minimum net vers 1350 m. En multipliant la valeur correspondant à l'altitude d'une station des Alpes orientales où furent mesurées les hauteurs de neige fraîche pendant la période 1896/97 à 1915/16 par cette hauteur même, on obtient la fraction en neige des précipitations totales en ce point. Les fractions ainsi calculées sont dans la règle plus grandes ou plus petites que les valeurs établies parV. Conrad selon que les anomalies des hauteurs annuelles de neige fraîche, d'aprèsE. Ekhart, sont respectivement positives ou négatives.

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Mit 2 Textabbildungen.     

Grundlagen einer synoptisch-statistischen Theorie der Druckänderungen

Zusammenfassung Es werden die Grundlagen einer synoptisch-statistischen Theorie der Druckänderungen entwickelt. Diese beruht im wesentlichen auf folgenden Annahmen: Zwischen zwei um ein bestimmtes Zeitintervall auseinanderliegenden Werten eines meteorologischen Elementes (im vorliegenden Fall der Höhe der 850 mb-Druckfläche) an einem gegebenen Punkt des Feldes besteht eine Korrelation. Die dazu gehörende Regressionsbeziehung kann auf Grund allgemein gültiger Prinzipien abgeleitet werden. Es erübrigt sich in einem solchen Fall, auf die komplizierten, ohne wesentliche Vereinfachungen kaum lösbaren, thermo-hydrodynamischen Gleichungen einzugehen. Die verwendeten allgemeinen Prinzipien sind: Erhaltungstendenz von Druckanomalien (bezogen auf langjährige Normalwerte), Ausgleichstendenz für bestehende räumliche Druckgegensätze, Kompensation oder Gegenläufigkeit bestimmter Abläufe, d. h. ein Mechanismus, der entgegengesetzte Effekte bezüglich eines meteorologischen Elementes in der vertikalen und horizontalen Verteilung verursacht. Es kann gezeigt werden, daß eine entsprechende Regressionsbeziehung aufzustellen ist, die den beiden ersten Prinzipien genügt. Untersuchungen über das dritte Prinzip sind noch nicht abgeschlossen. Die Erhaltungstendenz wurde bereits vonNamias erfolgreich für die Konstruktion von Trendkarten verwendet. Um eine entsprechende Beziehung abzuleiten, die dem Ausgleichsprinzip gerecht wird, wurde eine Korrelation zwischen einem räumlichen und einem zeitlichen Mittelwert mittels einer hinreichend großen Anzahl von Beobachtungen hergeleitet. Auf diese Weise wird es möglich, eine Prognosenformel aufzustellen für eine über einen Zeitraum von 24 Stunden gemittelte Vorhersagekarte. Die praktische Anwendung dieser Formel wird an Hand von 10 Wetterlagen überprüft. Die Korrelationskoeffizienten für die Treffsicherheit der Prognose liegen zwischen 0,86 und 0,98

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Summary The idea of a synoptic-statistical theor of pressure variations is outlined. This theory is based upon the assumption that a closs correlation exists between two values of a meteorological quantity (in our special case the height of the 850 mb-contours) separated by a given time interval at a given point and that the appropriate regression line can be obtained with the aid of general principles. Then it is unnecessary to consider the complicated thermo-hydrodynamical equations which can hardly be solved without essential simplifications. The general principles used are: Principle of persistence tendency of pressure anomalies (with regard to long range period normals), principle of equalization tendency of existing pressure differences, principle of compensation i. e. a mechanism which produces contrary effects with regard to the vertical and also horizontal distribution of the meteorological quantity under consideration. It is shown that a relation for regression lines can be found making use of the first and second principle. Investigations concerning the third principle are not yet finished. The persistence tendency has been used successfully byNamias for constructing trend charts. In order to obtain a relation which allows for the effect of equalization of pressure differences a correlation is derived between space and time means using a suffiently large number of observations. By this way it is possible to set up a prognostic formula for a 24 hours mean prebaratic. The practical application of the formula is proved for 10 weather situations. The resulting correlation coefficients for the skill of the forecast range between 0,86 and 0,98.

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Résumé L'auteur développe une théorie reposant sur les varations de pression considérées du point de vue synoptique et statistique. Il admet qu'entre deux valeurs consécutives de la hauteur de la surface isobare de 850 mb en un point fixe existe une corrélation dont on peut déduire une relation de régression. Il est inutile dans ce cas de se servir des équations thermo- et hydrodynamiques insolubles sans simplifications importantes. Les principes généraux retenus sont: tendance à la persistance des anomalies de pression (relatives à des moyennes pluriannuelles), tendance à la compensation des différences de pression spatiales, compensation ou opposition de certains processus, c'est à dire un mécanisme qui provoque des effets opposés d'un élément météorologique dans la verticale et dans l'horizontale. Il est possible d'établir une relation de régression satisfaisant les deux premiers principes; les recherches concernant le troisième principe ne sont pas encore achevées. La tendance à la persistance a été déjà utilisée avec succès parNamias pour dresser des cartes d'évolution. Pour obtenir une relation satisfaisant le principe de compensation, on a établi une corrélation entre une moyenne spatiale et une moyenne temporelle à l'aide d'un nombre suffisant d'observations. De la sorte il devient possible d'écrire une formule de prévision pour une carte de prévision relative à un intervalle de 24 heures. On vérifie la formule sur 10 cartes synoptiques. Les coefficients de corrélation pour la probabilité de réussite de la prévision varient entre 0,86 et 0,98.

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Mit 11 Textabbildungen     

Zweifache Spiralen im tropischen Wirbelsturm

Zusammenfassung Orkan und Taifun werden als aus logarithmisch gekrümmten Austauschwalzen aufgehaut betrachtet. Sie bestehen aus doppelten Spiralen, entstanden beim Zusammentreffen zweier Luftströme: der im Zentrum röhrenförmig aufsteigenden tropischen Warmluft und einer zweiten horizontalen Komponente. Einige Merkmale, wie Art der Regenfälle, Art der elektrischen Entladungen, die Wolkenbilder und die Schleppe, passen zu dieser Vorstellung.

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Summary Hurricane and typhoon are considered as built up from logarithmically curved exchange cylinders. These bihelices are formed by the confluence of two air-currents: the tropical warm air in shape of a tube rising in the center and a second horizontal component. Some characteristics such as the shape of the rainfalls and of the electrical discharges, the species of clouds and the train are in agreement with this conception.

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Résumé Ouragan et typhon sont regardés comme construits par cylindres échangeants — courbées dans un sens logarithmique. Ils se composent d'hélices doubles formées par le confluent de deux courants d'air: de l'air chaud tropical ascendant dans le centre sous forme d'un tube et d'une deuxième composante horizontale. Quelque caractéristiques comme la forme des chutes de pluie et des décharges électriques, les formations des nuages et la traîne sont en bon accord avec ce concept.

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Mit 4 Textabbildungen     

Unique isoprene oxidation products demonstrate chlorine atom chemistry occurs in the Houston,Texas urban area

As part of the 2000 Texas Air Quality Study (TexAQS), we studied the isoprene oxidation process under ambient conditions to discern the presence of chlorine atom (Cl) chemistry in the Houston, Texas urban area. By measuring chloromethylbutenone (CMBO) and an isomer of chloromethylbutenal (CMBA), we clearly observed sixteen episodes of active Cl chemistry during the 24-day experiment. Estimated median Cl concentration during each of these episodes was between the detection limit of ~10² atoms cm⁻³ and 50 _{- 30} ^{+ 70} ×10⁴ 50_{ - 30}^{ + 70} \times {10^4} atoms cm⁻³. Cl concentration during all the episodes averaged 7.6 _{- 2.0} ^{+ 4.7} ×10⁴ 7.6_{ - 2.0}^{ + 4.7} \times {10^4} atoms cm⁻³ and thus amounted to less than 3% of the OH concentration during the same periods. During the episodes, the fraction of oxidation chemistry initiated by Cl ranged from 3–43% and was strongly dependent on the quantity and type of hydrocarbons present in the atmosphere. Because of its intermittent presence and low concentration, Cl is not a broadly influential oxidant in the Houston, Texas urban area.     

Airborne radar and in-situ observations of a shallow stratus with drizzle

Observations were made of a shallow stratus of upslope origin using an aircraft equipped with insitu probes and with a vertically-pointing radar of 3-mm wavelength. A cloud layer of 300 m thickness was found below the inversion; an additional layer of 100 m thickness was located within the inversion. The coldest temperature within the cloud was -2°C and the cloud contained no ice particles. Drizzle drops up to 180 Am were present in both cloud layers.The observations reveal precipitation and air motion structures of approximately 1 km horizontal dimensions. The origin of this organization appears to be weak convection. In addition, mixing played an important role in forming the cloud droplet and drizzle drop size distributions.