Intra-seasonal climate variability of Madagascar. Part 1: Mean summer conditions

Summary Variability of the summer climate of Madagascar is studied using area-averaged rainfall (1961–1992) and ECMWF meteorological data (1987–1992). Rainfall time series illustrate a seasonal onset in late December, a convective peak in mid-February and cessation near the end of March. Convective cycles with periods of 10–20 and 40 days are common. The former are contributed by easterly waves and the latter by monsoon surges which may resonate with the Madden Julian Oscillation. Using ECMWF January–February means, the summer climate of the Madagascar region is described. Characteristics of the region include SST>28°C, a quasi-permanent, topographic trade wind trough, sudden cyclogenesis, and distinct circulation regimes with easterly (westerly) shear to the north (south). The most poleward limit of deep convection and sustained uplift is near 20°S, 45°E. A convective vortex embedded in the ITCZ is a prevalent feature owing to the interaction of the NW monsoon and local topography.With 11 Figures     

Rain rate estimation from a synergetic use of SSM/I, AVHRR and meso-scale numerical model data

Summary In this paper a retrieval technique for estimating rainfall rates is introduced. The novel feature of this technique is the combination of two satellite radiometers — the Special Sensor Microwave/Imager (SSM/I) and the Advanced Very High-Resolution Radiometer (AVHRR) — with mesoscale weather prediction model data. This offers an adjustment of the model atmospheres to reality which is necessary for calculating brightness temperatures that can be compared with microwave satellite measurements.In sensitivity studies it was found that the estimation of precipitation is determined to a high degree by the particle size distribution of rain and snow, especially by the size distribution of solid hydrometeors. These studies also reveal the influence of the knowledge of the correct cloud coverage inside a SSM/I pixel and the importance of using a realistic temperature profile instead of using standard atmospheres.The retrieval technique is based on radiative transfer calculations using the model of Kummerow et al. (1989). The algorithm consists of two parts: First Guess (FG) brightness temperatures for the SSM/I frequencies are generated as a function of the cloud top height and the cloud coverage, derived from AVHRR data and predictions from a meso-scale model. The rainfall rate of different types of clouds containing raindrops, ice particles and coexisting ice and water hydrometeors is then calculated as a function of the cloud top height. As an example, a strong convective rain event over the western part of Europe and over the Alps is taken to evaluate the performance of this technique. Good agreement with radar data from the German Weather Service was achieved. Compared to statistical rainfall algorithms, the current algorithm shows a better performance of detecting rainfall areas.With 12 Figures     

The structure of the eastern border of the Andes in north-western Argentina

In the eastern border area of the Andes of north-western Argentina two structural units are represented: the Cordillera Oriental and the Sierras Subandinas.The Cordillera Oriental represents a structural unit of faulted blocks strongly uplifted in relation to the Sierras Subandinas. In the Cordillera Oriental, the metamorphic basement has been partially folded together with the sedimentary cover. In some cases the cover has been detached away from its substratum and folded independently of it.It was generally accepted that the Sierras Subandinas coincide with big asymmetrical anticlines produced in the cover rocks by tilting of rigid basement blocks. The detailed geological mapping of the region situated between the parallels 24° 45 and 26° latitude south and the meridians 64° 30 and 66° west has provided data that permit to modify considerably this scheme.The existence of important strike-slip faults running highly oblique to the main regional structural pattern and controlling the shape of the Sierras Subandinas folds has been verified. These highly oblique faults with strike-slip movements, that affect the whole region, are probably ancient lineaments reactivated during Andean diastrophism in Upper Pliocene to Early Pleistocene time.

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Zusammenfassung Im östlichen Grenzgebiet der Anden im nordwestlichen Argentinien liegen zwei strukturell unterschiedliche Einheiten vor, die Cordillera Oriental und die subandinen Sierren (Sierras Subandinas).Die Cordillera Oriental besteht aus Leistenschollen eines leicht metamorphisierten Sockels. Sie ist als Ganzes im Verhältnis zu den subandinen Sierren stark herausgehoben worden. In der Cordillera Oriental wurde dieser Sockel zum Teil zusammen mit seinen sedimentären Deckschichten verfaltet, zum Teil wurden sie aber auch von ihrem Unterlager abgeschert und unabhängig von ihm gefaltet.Bisher wurde allgemein angenommen, daß die subandinen Sierren aus großen assymmetrischen Falten aufgebaut werden, die in den Deckschichten durch Kippung starrer Blöcke im tieferen Untergrund hervorgerufen wurden. Die genaue geokartographische Aufnahme eines Gebietes zwischen den Breitenkreisen 24° 45 und 26° südl. Breite und den Längenkreisen 64° 30 und 66° westl. Länge erbrachte Daten, die es erlauben, diese Vorstellung erheblich zu modifizieren.Weit durchhaltende Seitenverschiebungen, die die übergeordneten Strukturen des gesamten Gebietes schräg durchziehen und die Gestalt der Falten in den Sierren erheblich beeinflussen, wurden nachgewiesen. Sie stellen wahrscheinlich alte, präandine Lineamente dar, die während der Anden-Orogenese im Jungtertiär bis Altpleistozän reaktiviert Wurden.

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Resumen En el borde oriental de los Andes del Noroeste Argentino están representadas dos unidades estructurales: la Cordillera Oriental y las Sierras Subandinas.La Cordillera Oriental es una unidad constituida por bloques fallados y, en conjunto, elevada con respecto a las Sierras Subandinas. En la Cordillera Oriental el basamento metamórfico ha sido parcialmente plegado junto con la cobertura sedimentaria. En algunos casos lo cobertura ha sido despegada de su substrato y plegada independientemente.En general se aceptaba que las Sierras Subandinas coincidian con grandes anticlinales asimétricos producidos en la cobertura sedimentaria por el basculamiento de bloques rígidos de basamento situados en el subsuelo. La cartografía geológica-estructural detallada de la región comprendida por los paralelos 24° 45 y 26° S y los meridianos 64° 30 y 66° W ha proporcionado datos que permiten modificar considerablemente este esquema.Se ha comprobado la existencia de importantes fallas transcurrentes, fuertemente oblicuas con respecto a la estructura regional, que han tenido profunda influencia sobre la forma de los pliegues subandinos. Estas fallas oblicuas son probablemente lineamientos antiguos en los que el diastrofismo Andico (Plioceno-Pleistoceno) ha producido considerables desplazamientos paralelos al rumbo de los mismos.

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Résumé Dans la bordure orientale des Andes du Nord-ouest de l'Argentine, deux unités structurales différentes sont présentes: les Sierras subandines et la Cordillère orientale.La Cordillère orientale est composée d'un socle faiblement métamorphique faillé en blocs fortement surélevés par rapport aux Sierras subandines. Dans la Cordillère orientale, ce socle métamorphique a été en partie plissé avec sa couverture sédimentaire; mais parfois celle-ci a été décolée de son substratum et plissé indépendentement.Jusqu'à présent, on admettait que les Sierras subandines sont constituées de grands anticlinaux assymétriques produits dans la couverture par l'ascension de blocs faillés du socle. La cartographie géologico-structurale detaillée de la région comprise entre les parallèles 24° 45 et 26° de latitude sud et les méridiens 64° 30 et 60° ouest conduit à modifier considérablement ce schéma.D'importants décrochements très obliques par rapport à la direction de la structure régionale et qui ont fortement influencé la forme des plis subandins sont probablement des accidents anciens rajeunis pendant le diastrophisme andin au cours du Pliocène supérieur et du Pléistocène inférieur.

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- : Cordillera Oriental Sierras Subandinas. . . ; . , , . 24°45 26° 64°30 66° . , , . , , , , .

     

Über die bevorzugte kristallographische orientierung der einzelkristalle in natürlichen faserhalitaggregaten

Zusammenfassung Die Orientierung der Kristallite eines Faserhalites wurde mit einer Röntgen-U-Tisch-Methode bestimmt, indem für jedes Korn die drei Symmetrieachsen des durch einen Bildverstärker sichtbar gemachten Laue-Bildes zentral gestellt wurden. Die Darstellung der Ergebnisse erfolgte in einer flächentreuen Projektion durch Eintragung der Pole der Kornschnittflächen im entsprechenden Präparat in einem sphärischen Dreieck mit den Durchstoßpunkten der Senkrechten auf (001), (011) und (111) als Eckpunkten.Aus der Bearbeitung eines Schnittes senkrecht zur Faserrichtung ergibt sich, daß etwa ein Drittel der Kristallite eine zweizählige Achse nahe zur Faserrichtung hat; das entspricht qualitativ den Erwartungen aus den vektoriellen Wachstumsgeschwindigkeiten beim Halit. Die Ergebnisse aus Schnitten parallel zur Faserachse sind nicht so klar zu interpretieren, jedoch zeigen sich auch hier Orientierungseffekte.

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Preferred crystallographic orientation of crystallites in natural fibrous halite aggregates

Summary The orientations of the crystallites in a fibrous halite were determined using an X-ray universal stage method in which for each individual grain the Laue-diagrams of the three symmetry axes, made visible by an image intensifier, were set at the center. The results are presented in an equal-area net using the poles of the corresponding grain's sections in a spherical triangle with the normals to (001), (011) and (111) as corner points.Studies on a thin section perpendicular to the fiber direction revealed a two-fold axis approximately along the fiber direction for about a third of the crystallites. This is qualitatively what is expected from halite vectorial growth rates. The results of sections parallel to the fiber axis are not so clear but do show orientation effects.

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Mit 5 Abbildungen     

Temperatur-Änderungen in der Erdgeschichte

This paper on “Temperature changes in earth-history” is an extension of a lecture given as an introduction to a section of equal title on the annual meeting of the Geologische Vereinigung, March 1976, in Hannover. The general development of paleoclimatological research in the last 300 years is represented on two diagrams (fig. 1–2) showing also the part of different climatic indicators. Otherwise, however, mostly new results and problems of the last years are treated (mainly papers since 1973; references of older literature are to be found in the 3^rd edition of the author's book on “Climates of the Past” = “Klima der Vorzeit”, Enke/Stuttgart 1974). This paper refers a) to some short comments on certain climatic indicators as diamictites (a similar term isSchermerhorn's “mixtite”, but “diamictite” is 6 years older and has therefore priority to “mixtite”) and “stellate nodules” (in the chapter “Mesozoic”) indicating perhaps cool climate in the Arctic. - b) Some great ice-ages are briefly discussed: Huronian (very important because of its old age); Late Proterozoic (“Eocambrian”) with many problems on account of its pretended worldwide extension. but with many uncertainities (partly pseudotillites, inconsistent paleomagnetic poles, combination of tillites with dolomites etc.); Permo-Carboniferous (many hypothesises up to 1975 try to explain the pretended “equatorial” position of tillites); Cenozoic ice-age (once “Quaternary” ice-age), with table 1 indicating some possibilities to evaluate the beginning of glaciations in Tertiary time (fig. 4). Why does glaciation start in Antarctica in the Tertiary? (Not or not only on account of drift via South Pole, but perhaps because of high relief and changes in global paleogeography). — c) Diagram of the great ice-ages in earth-history (fig. 6 b): it probably shows not all ice-ages but only the known ones indicating their maxima (i. e. times when inlandice extended to middle latitudes). This curve is probably essentially correct back to 300–400 m. y. yet especially the Precambrian time is still mostly paleoclimatic noman's-land. It is not possible to fix beginning and end of the Pre-Tertiary ice-ages exactly but at any rate the “akryogene” climates lasted longer than the “kryogene” ones (“kryogene” defined as climate with “much ice” [“pleistokryogene”], “akryogene” not as climate “without ice” but as climate with “a little ice” [“oligokryogene”]). - d) Periodicities in the temperature history: before exact dates were available (especially for Late Proterozoic and Huronian ice-ages) and before the Sahara glaciation of the Old Paleozoic was known, a periodicity of 250–300 m. y. was likely to exist. Therefore relations to the “Galactic year” were reasonable, stimulating attempts to find out plausible mechanisms for such a relation. But now, such a periodicity seems unlikely to exist (and much more one of 155 m. y., supposed byWilliams). The relative constancy of global earth temperatures over at least more than 2 billion years is more striking than their variations, though regionally the depressions may be very conspicious (in the middle, “sensitive” latitudes). Such depressions, however, are triggered by very small climatic changes on account of the existence of a hydrosphere with temperatures very favorable for a transformation of water into ice and vice versa. No other celestial body of our solar system has these optimal conditions with the consequences of occasional initiation of ice-ages. Ice ages, so to speak, are an inherited pecularity of the earth. The earth is the only “Ice-age Planet”. Under these circumstances, relatively small factors may cause ice-ages: multilateral origin of climatic changes. The most efficient parameters may be paleogeographic variations (relief etc. inclusive continental drift). Some comments are made on the radiation curves reflecting not the direct cause of glacials and interglacials but perhaps shorter climatic variations as they appear possibly in the curves of ocean temperatures (Emiliani etc.). Volcanic ashes seem not to have any farreaching influence on global temperatures; at least it is geologically impossible to support appropriate hypothesises by observations on continental volcanic sequences. The number of ash-layers in deep-sea cores may reveal sounder arguments though much more observations are needed to corroborate this supposition. — Table 2 gives a summary of the primary (planetary), secondary (multilateral) and — in special situations — tertiary “autocyclic” causes of climatic changes. Table 3 focuses on autocycles i. e. mechanisms which run. off automatically and could have caused the regular climatic variations in the Late Pleistocene with the classic glacialinterglacial sequence (not known from the older Quaternary or Pre-Tertiary ice-ages). In my opinion the most probable hypothesises on autocycles are those which were founded on wide extending subarctic continents of the northern hemisphere (qualified for the formation of large inlandice) in combination with mighty oceanic heat storage (Stokes, D. P. Adam, R. E. Newell).     

Rb-Sr- und K-Ar-Altersbestimmungen an Gesteinen und Mineralien des südlichen Ötztalkristallins und der westlichen Hohen Tauern

Zusammenfassung Mehr als 150 Rb-Sr- und K-Ar-Altersbestimmungen wurden an verschiedenen Gesteinstypen und Mineralien aus dem Schneeberger-Zug (Monteneve) sowie dem südlich anschließenden Ostalpinen Altkristallin und aus den westlichen Hohen Tauern durchgeführt.Die ältesten Gesteine im Ötztalkristallin sind die einförmigen Paragesteinsserien des Ostalpinen Altkristallins. Die charakteristischen Einschaltungen in diesen Gesteinen sind langgestreckte,s-parallel eingeschaltete Orthogneise, die einen Isochronenalterswert von 436±17 Mill. Jahren ergaben, bei einem initialen Sr⁸⁷/Sr⁸⁶-Verhältnis von 0,7102±0,0014. Um die Bedeutung dieses Isochronenalterswertes zu klären, wurde ein kombiniertesCompston-Jeffery- undNicolaysen-Diagramm verwendet. Daraus ergibt sich, daß die Schmelzbildung dieser granitischen Gesteine im Ötztalkristallin kaum älter als 450 Mill. Jahre sein kann.Die Auswirkung der variszischen Metamorphose südlich des westlichen Tauernfensters ist an den Mineralien eines pegmatitischen Orthogneises mit dem Rb-Sr-Isochronenalterswert von 299±12 Mill. Jahren ersichtlich. Die Isochrone ergibt ein initiales Sr⁸⁷/Sr⁸⁶-Verhältnis von 0,9657±0,014.Das alpine Geschehen beginnt mit der frühalpinen Metamorphose in weiten Teilen des Ostalpinen Altkristallins. Die Rb-Sr-Hellglimmeralter um 120-110 Mill. Jahre weisen vermutlich auf die mögliche Bildungszeit der Hellglimmer bzw. der frühalpinen Mineralparagenesen im Bereich des Schneeberger-Zuges (Monteneve) und seiner unmittelbaren Umgebung hin. Dagegen fallen die K-Ar-Abkühlalterswerte an Hellglimmern in das Zeitintervall von 90-77 Mill. Jahren, gleichgültig ob Phengite oder Muskovite untersucht wurden. Die Rb-Sr- und K-Ar-Biotitabkühlalter von 80-74 Mill. Jahren weisen auf eine weitspannige, schnelle Abkühlung eventuell im Zusammenhang mit einer Überschiebung hin. Die frühalpine Aufwärmung fehlt nur im Südteil des Altkristallins südlich der westlichen Hohen Tauern.Das jüngste Ereignis im untersuchten Gebiet ist aus dem Bereich des Tauernwestendes durch die Rb-Sr- und K-Ar-Hellglimmeralter von 36-25 Mill. Jahren gegeben. Die Rb-Sr-Phengitalter von rund 30 Mill. Jahren sowie die gleichalten K-Ar-Hellglimmeralter aus dem schwächst temperierten Bereich des Tauernfensters stellen vermutlich Bildungsalter nahe des thermischen Höhepunktes dar. Am Tauernwestende weisen die wenig streuenden Biotitalter darauf hin, daß die Abkühlung auf etwa 300° C durch eine gleichförmige, blockartige Hebung relativ rasch erfolgte.

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More than 150 Rb-Sr and K-Ar age determinations were made on different types of rocks and minerals from the Schneeberger-Zug (Monteneve) and the south lying Eastalpine Altkristallin, as well as from rocks of the western end of the Hohen Tauern.The oldest rocks from the Oetztalkristallin are the monotonous paragneisses of the Eastalpine Altkristallin. Intercalated ands-parallel within these rocks are orthogneisses. They yield an isochron age of 436±17 m. y., with an initial of 0.7102±0.0014. The combination of aCompston-Jeffery with aNicolaysen-diagram shows, that the magmatic stage of these rocks could hardly be older than 450 m. y.A pegmatitic orthogneiss with an Rb-Sr-mineralisochron age of 299±12 m. y. and an initial of 0.9657±0.0140 shows the influence of the Hercynian metamorphic event in the South of the western end of the Hohen Tauern.The alpine orogeny starts with Eo-alpine metamorphism in widespread parts of the Eastalpine Altkristallin. Rb-Sr ages (120-110 m. y.) on white micas probably point to the time of the formation of the white micas as well as to the formation of the Eoalpine mineral-parageneses in the region of the Schneeberger-Zug (Monteneve) and its very near surroundings. The K-Ar cooling ages are in the range of 90 to 77 m. y. for muscovites and phengites. The cooling ages on biotites (Rb-Sr and K-Ar) in the range of 80 to 74 m. y. point to widespread, rapid cooling presumably in connection with an overthrust. The Eo-alpine thermal event is missing only in the southern part of the Altkristallin to the South of the western Hohen Tauern.The youngest event in the area of discussion is given by the white mica-ages (Rb-Sr and K-Ar) of 36 to 25 m. y. found in the region of the Western end of the Hohen Tauern. The Rb-Sr phengite-ages of around 30 m. y., as well as the K-Ar white mica-ages of the same age from the thermally least affected area of the Tauern-window, can probably be interpreted as formation-ages near the thermal climax. The biotite-ages at the Western end of the Hohen Tauern have a very small spread and this points to a relatively quick cooling due to blocklike uplift of the whole region.

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Résumé Plus de 150 déterminations d'âge par Rb-Sr et K-Ar ont été faites sur différentes espèces de roches et minéraux du «Schneeberger Zug» (Monteneve) et de sa continuation vers le sud: le cristallin austroalpin ainsi que du «Hohen Tauern» à l'ouest.Les plus vieilles roches du cristallin d'Oetztal sont les séries monotones des roches de caractère «para» du cristallin austroalpin. Les intercalations typiques dans ces roches sont des orthogneiss allonges ets-parallèles qui montrent un âge d'isochrone de 436±17 millions d'années avec un rapport initial de Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ de 0,7102±0,0014.Afin de déterminer la signification de cet âge d'isochrone on utilisa un diagramme combiné deCompston-Jeffery etNicolaysen. Il en résulte que l'âge magmatique de ces roches granitiques dans le cristallin d'Oetztal ne peut pas être plus vieux que 450 millions d'années.L'influence de la métamorphose hercynienne au sud du «westliches Tauernfenster» est bien visible dans les minéraux d'un orthogneiss pegmatitique avec un âge d'isochrone de Rb-Sr de 299 ± 12 millions d'années. L'isochrone donne un rapport initial du sr⁸⁷/Sr⁸⁶ de 0,9657±0,014.L'événement alpin commence avec la métamorphose alpine initiale dans de vastes parties du cristallin austroalpin. Les âges Rb-Sr des micas blancs de 120-110 millions d'années pourraient indiquer le temps de formation possible des micas blancs respectivement des paragenèses des minéraux jeunes-alpins dans la région du «Schneeberger-Zug» (Monteneve) et ses environs directs.Par contre les dates K-Ar de refroidissement des micas blancs tombent dans l'intervalle de 90 à 77 millions d'années, indifféremment si on examine des Phengites ou Muscovites. Les âges Rb-Sr et K-Ar de refroidissement des biotites de 80 à 74 millions d'années indiquent un refroidissement étendu et rapide, peut-être en relation avec un chevauchement. L'échauffement jeune-alpin ne manque qu'au sud du vieux cristallin, situé au sud des «Hohen Tauern» occidentales.L'événement le plus jeune dans le domaine examiné se trouve dans la région du «Tauernwestende» avec un âge Rb-Sr et K-Ar des micas blancs de 36 à 25 millions d'années. L'âge Rb-Sr des Phengites de 30 millions d'années ainsi que les mêmes âges K-Ar des micas blancs de la région du «Tauernfenster» la moindre temperée, indiquent un âge de formation vraisemblablement proche du maximum thermique.Dans la région du «Tauernwestende» les âges des biotites ne différent pas beaucoup; cela nous indique que le refroidissement à 300° C s'effectua rapidement par une élévation en bloc et monotone.

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150 Rb/Sr K/Ar -, , - . , - . , S- , 436±17 , 0,7102 ±0,0014. , Compston-Jeffery, , - 450 . , Rb/Sr 299±12 . Sr⁸⁷/Sr⁸⁶ 0,9657±0,014. - . — Rb/Sr 120– 110 — , -, , . — — 90 77 , , - . , Rb/Sr K/Ar, 80–74 , , , , . .

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Erweiterte Fassung eines am 22. und 23. März 1975 im Rahmen des Schwerpunktprogramms der DFG auf dem Internationalen Symposium zur Geodynamik der Ostalpen in Salzburg gehaltenen Vortrages.