Ein einfaches,universelles Gerät für luftelektrische Messungen und seine Anwendungsmöglichkeiten

Zusammenfassung Es wird ein einfaches Gerät für luftelektrische Untersuchungen beschrieben, das folgende Messungen bzw. Registrierungen auszuführen gestattet: 1) Registrierung des luftelektrischen Antennenstromes (Vertikalstrom); 2) Registrierung des luftelektrischen Feldes nach einer «halbstatischen» Methode; 3) Registrierung bzw. Zählung rascher zeitlicher Aenderungen des statischen Feldes (Feldsprünge bei el. Entladungen in der Atmosphäre). Die Anordnung besteht aus einem besonders konstruierten Röhrenvoltmeter, dessen Gehäuse Anzeigegerät und Stromversorgungen vercinigt. Die verschiedenen Fehlergrenzen der Messmethode werden eingehend dis kutiert. Das Gerät eignet sich zur Messung der Feldstärke bis ± 1500 V/m. Ein Einfluss der Windegeschwindigkeit auf die Feldanzeige besteht nach eingehenden Untersuchungen nicht. Zehntägige Anschlussregistrierungen im Erdmagnetischen Observatorium in Fürstenfeldbruck mit demBenndorf- Elektrometer erbrachten völlige Kurvengleichkeit der beiden Geräte. Einige Messbeispiele führen die Anwendungsmöglichkeiten des Gerätes vor Augen. Die gleichzeitige Registrierung des luftelektrischen Feldes an mehreren Stationen erbrachte sehr gute Uebercinstimmung im Kurvenverlauf, der durch die jcweiligen meteorologischen Verhältnisse bedingt war. Die Darstellung der mittleren Tagesgänge der Monate von 1949 und 1950 schliesst sich an.

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Summary A simple apparatus is described for measuring and recording the following data: 1) Vertical atmospheric current; 2) Atmospheric potential gradient (using a «half-static» method); 3) Frequency und shape of fast changes of the atmospheric potential gradient (at times of electric discharges in the atmosphere). The apparatus consists of a specially divised tube-voltmeter, combining current supply and reading instrument in one housing. Various error limits of the method are discussed. Potential gradients may be measured up to ±1500 volts per meter. Special investigations showed the wind velocity to have no influence on the measurements. 10 days' comparative records of this apparatus and theBenndorf-elektrometer of the Fürstenfeldbruck Geomagnetic Observatory showed complete identity of curves. Several examples of results obtained with the new intrument are given. Simultaneous records of atmospheric potential gradients at various places showed good agreement of curves obtained under similar meteorological conditions. Graphs of average daily variations during the months of 1949 and 1950 are also given.

     

Die Wirkungen des Luft- und Winddruckes auf den Wasserstand in der Ostsee

Zusammenfassung Es werden die Beziehungen zwischen den Wetterlagen über dem Nord- und Ostseegebiet und den Wasserständen in der Ostsee behandelt und ein Verfahren entwickelt, daß es ermöglicht, die Luftdruckverteilung in einer Wetterlage über dem Ostseegebiet mathematisch zu erfassen, sowie die Abhängigkeit der Schwankungen der Wasserstände gegen Mittelwasser in der Ostsee von der jeweiligen Luftdruckverteilung über dem Nord- und Ostseegebiet nachzuweisen. Die Schwankungen des Wasserstandes gegen Mittelwasser in der Kieler Bucht werden als Funktion der Luftdruckverteilung über dem Nord- und Ostseegebiet dargestellt. Zuletzt wird die Verwendbarkeit des Verfahrens durch eingehende Anwendungen auf die große Ostseesturmflut vom 13. November 1872 und die Sturmflut im Finnischen Meerbusen vom 23. September 1924 gezeigt.

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The effects of air-pressure and wind on the water level in the Baltic Sea

Summary The relations between the weather situations over the North-Sea and the Baltic on the one hand and the sea level in the Baltic on the other hand are studied. Moreover, a method is developed allowing to ascertain the pressure distribution in any weather situation over the Baltic by way of mathematical calculation and to verify that the variations in sea level as compared to mean sea level in the Baltic depend on the respective air pressure distribution over the North-Sea and the Baltic. The variations in sea level in the Bay of Kiel as referred to mean sea level are represented as a function of the air-pressure distribution over the North-Sea and the Baltic. In conclusion, the application of the method to the great storm surge of November 13, 1872, in the Baltic and to the storm surge of September 23, 1924, in the Gulf of Finland clearly demonstrates its usefulness.

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Les effets de la pression d'air et de vent sur le niveau de la mer Baltique

Résumé L'auteur étudie les rapports qui existent entre les situations du temps sur la mer du Nord et sur la Baltique d'une part et les niveaux de la mer dans la Baltique d'autre part. Il dévelope une méthode qui permet de déterminer au moyen des mathématiques la distribution de la pression atmosphérique d'un état quelconque du temps dans la région de la mer Baltique et de vérifier que les variations des niveaux de la mer par rapport au niveau moyen de la mer (N. M.) dans la mer Baltique dépendent de la distribution particulière de la pression sur la mer du Nord et de celle sur la Baltique. Les variations des niveaux de la mer en comparaison du niveau moyen dans la baie de Kiel sont représentées en fonction de la distribution de la pression sur la mer du Nord et sur la Baltique. Enfin, l'auteur démontre l'utilité pratique de cette méthode en l'appliquant à la très forte tempête du 13 novembre 1872 sur les côtes de la Baltique et à la tempête du 23 septembre 1924 dans le golfe de Finlande.

     

Conversion Gain and Interpixel Capacitance of Cmos Hybrid Focal Plane Arrays

The conversion gain of optical and infrared focal plane CMOS hybrid arrays is a fundamental parameter, whose value computes into the derivation of other parameters characterizing the performance of a detector. The widespread “noise squared versus signal” method used to obtain the conversion gain can overestimate the nodal capacitance of the detector pixel by more than 20% for infrared arrays and by more than 100% for Si-PIN diode arrays. This is because this method does not take account of the capacitive coupling between neighboring pixels. A simple technique has been developed to measure the nodal capacitance directly by comparing the voltage change of an external calibrated capacitor with the voltage change on the nodal capacitor of the detector pixel. The method is elaborated in detail and has been verified with a Si-PIN diode array hybridized to a Hawaii-2RG multiplexer using an Fe ⁵⁵ X-ray source. It is also in good agreement with a stochastic method based on 2D autocorrelation.     

A method to detect and characterize sub‐daily flow fluctuations

Hydro peaking causes an important environmental impact on running water ecosystems. Many affected rivers have a poor ecological status. In rivers affected by hydro peaking, the flow conditions are highly complex and difficult to grasp. To develop a general framework for detecting and characterizing sub‐daily flow fluctuations, we analysed more than 500 Austrian hydrographs, covering the whole range from unimpacted to heavily impacted rivers. Different fluctuation types could be identified according to the potential source: e.g. sub‐daily flow fluctuations caused by hydro peaking, rainfall or snow and glacier melt. Additionally, the term ‘hydro fibrillation’ was established, to indicate frequently occurring artificial fluctuations with comparably low intensities. An automatic procedure was used to detect frequency and intensity of each flow fluctuation. Using variables based on duration curves of flow fluctuation rates (ramping rates), amplitudes, flow ratios, durations and daily numbers of fluctuations, a predictive model (linear discriminant analysis) was fitted to classify hydrographs into predominant fluctuation regimes. This is the basis for a detailed investigation of present sub‐daily flow regimes and to analyse the differences between the regimes. Based on the results, we finally propose a general framework that enables a standardized assessment of flow fluctuations regarding event intensities and/or event timing. The proposed framework offers a standardized selection of particular flow fluctuations referring to increase and decrease events separately. The selection of specific flow fluctuations can be defined with respect to several research questions (e.g. ecologically relevant fluctuations), which offers a wide range of applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Schmerzempfindung und Wetter

Ohne ZusammenfassungMit 1 Textabbildung.     

Elektrische Ladungen während Schneefegen im Hochgebirge

Zusammenfassung Mit Hilfe einer Telemetrie-Anlage an einer Gondel der zwischen 1 km und 3 km NN verkehrenden Zugspitz-Seilbahn werden Untersuchungen über die elektrischen Erscheinungen während Schneefegen an den Hängen des Wettersteingebirges und in seiner Umgebung ausgeführt. Es werden an der Gondel erfasst und im Tal fernregistriert: Trocken- und Feuchttemperatur, Luftdruck, Potentialgradient und Luftleitfähigkeiten. Neben den Registrierungen der Profile der oben genannten Grössen werden die luftelektrischen und meteorologischen Registrierungen an den Stationen Zugspitzgipfel (3000 m) und Garmisch-Partenkirchen (740 m) verwendet. Die wichtigsten Ergebnisse sind: Die durch Schneefegen erzeugten Ladungsmengen nehmen mit wachsender Windgeschwindigkeit zu. In geringen Entfernungen vom Ort der Schneeaufwirbelung, wo sich sowohl kleine als auch grössere, schnell sedimentierende Eispartikel in der bewegten Luft befinden, ist die erzeugte Raumladung fast ausnahmslos negativ. Positive Ladungen kommen nur kurzzeitig und in örtlich sehr eng begrenzten Gebieten vor. In grösserer Entfernung vom Ort der Schneeaufwirbelung, dort wo nur noch kleinste Eispartikel längere Zeit in der Luft schweben und dabei verdampfen, findet man ausnahmslos positive Raumladung. Diese Wolken positiver Raumladung können sich 10 und mehr km vom Aufwirbelungsort fortbewegen und über 10 und mehr Minuten erhalten bleiben. Diese Ladungsverhältnisse sind unabhängig von der Lufttemperatur, solange nicht an der Schneeoberfläche Schmelzprozesse auftreten. Im Bereich des Schneefegens sind die unmittelbare Schneeoberfläche und die in der Luft schwebenden und verdampfenden Partikel immer etwas kälter als die Luft. Die beim Zerblasen von festem Niederschlag auftretenden Ladungen sind immerhin so gross, dass sie im Entstehungsprozess der Gewitterladung eine Rolle spielen können. Die Polarität der Schneefegen-Ladungen steht im Einklang mit der Haupt-Polarität von Gewitterwolken.

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Summary Using a telemetry sounding system on board one cable car of the Zugspitze cableway, atmospheric electrical phenomena occurring during drifting snow along the slopes of the Wetterstein Moun tains are studied. Dry and wet thermistor temperature, air pressure, polar electrical conductivities and potential gradient are radioed to the basic institute in the valley as the cable car is moving. In the valley the saied magnitudes are plotted against the pressure at the cable car altitude byxy-recorders. The main results are: The space charge density depending on drifting snow processes increases with increasing wind velocity. In the near vicinity of the drifting snow processes, both small and coarse ice crystal fragments being suspended in the air, negative space charges are prevailing over insolated local positive space charges of only short duration. Far away from the drifting snow processes, only very small and evaporating ice crystal fragments being suspended in the air currents, positive space charges are observed without exception. Such clouds of positive charges may move away from their source over more than 10 kilometers. All of these space charge phenomena are independent of the air temperature as long as there are no melting processes on the snow surface. Without mentioning strong heat irradiation, the temperature of the immediate snow surface during drifting snow, as well as the temperature of suspended ice fragments, are lower than the air temperature. Electric charges caused by vehement impact and friction of ice and snow particles may be important enough as to contribute to the thunderstorm electrification. The polarities of the space charges found during drifting snow are in accordance with the main polarity of thunderclouds.

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Physikalisch-Bioklimatische Forschungsstelle Garmisch-Partenkirchen der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung.     

Observational effort to record Fresnel patterns during a total solar eclipse

Summary The observation of Fresnel diffraction patterns at 2nd and 3rd contact and efforts to correlate the time elements of a total solar eclipse at low elevation are discussed. The measurements were intended to determine atmospheric refraction at three optical wavelengths. A laboratory model of the system sun-moon-earth was employed for testing the recording instruments at the fast response times that are necessary for such observations.

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Zusammenfassung Diskutiert werden die Vorbereitungen zur Beobachtung von Fresnelschen Beugungsstreifen im Mondschatten, wenn 2. und 3. Kontakt einer Sonnenfisternis in die Sonnenaufgangszone fallen (streifender Lichteinfalt). Bei Kenntnis des Mondrandes kann man die Auswertung der Beugungsfiguren mit den Konjunktionszeiten korrelieren. Vergleiche mit den errechneten Ephemeriden ermöglichen eine Bestimmung der atmosphärischen Refraktion. Ein Modell diente zur Prüfung der Beobachtungsapparaturen.

     

Spontane Bildung negativer Raumladungen in einem maritimpolaren Luftkörper mit hoher Aerosolkonzentration

Zusammenfassung In einem maritim-tropischen Luftkörper wurde während mehrerer Tage beobachtet, dass sich in 50–200 m über dem Boden spontan negative Raumladungen ausbilden, wenn kalte Hangabwinde in die bodennahe Luftschicht eindringen und sich mit der vorher vorhanden gewesenen erwärmten Luft turbulent vermischen. Der «luftelektrisch aktivierbare» Luftkörper zeichnete sich durch extrem hohe Aerosolkonzentration aus. Das Partikelspektrum war in Richtung auf grobe Aerosolkomponenten verschoben.

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Summary Spontaneous formation of negative space charges 50–200 m above the ground has been observed for several consecutive days in a warm maritime (mT) air mass penetrated by cold mountain-slope winds; the cold air underwent turbulent mixing with the pre-existing warm air. The electrifiable airspace was characterized by an extremely high aerosol concentration, with the size distribution spectrum shifted from the normal toward a significantly increased incidence of coarse particles.

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Physikalisch-Bioklimatische ForschungsstelleGarmisch-Partenkirchen der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung.