Exact asymmetric slope distributions in stochastic Gauss–Lagrange ocean waves

The stochastic Lagrange wave model is a realistic alternative to the Gaussian linear wave model, which has been successfully used in ocean engineering for more than half a century. This paper presents exact slope distributions and other characteristic distributions at level crossings for symmetric and asymmetric Lagrange space and time waves. These distributions are given as expectations in a multivariate normal distribution, and they have to be evaluated by simulation or numerical integration. Interesting characteristic variables are: slopes obtained by asynchronous sampling in space or time, slopes in space or time, and horizontal particle velocity, when waves are observed when the water level crosses a predetermined level.     

Effect of observation method on the perception of community structure and water quality in a brackish water ecosystem

The EU Water Framework Directive is a Community legislative instrument in the field of environmental protection that establishes a common framework for keeping water quality at a favourable level. To implement the directive, classification systems need to be established that allow detection of human impacts at early stages and, thus, more effective management of coastal communities. Due to the spatial variability of communities, however, the results of any assessment are highly dependent on the selection of data. In this study we identified local spatial scales in which variability of macrophyte communities was maximised, quantified links between observed patterns of sediment types and communities and estimated how selection criteria impacted the outcome of the assessment of indicator class value in four different communities of the Northern Baltic Sea. The main findings of the study were that: (i) there were no clear local spatial scales in which the variability of benthic communities was maximised; (ii) hard-bottom communities were better predicted by the spatial arrangement of sediment characteristics than soft-bottom communities; (iii) the selection of method had no effect on the estimates of macrophyte cover and indicator class; but (iv) method impacted independently of habitat type on error estimates of macrophyte cover and indicator class. To conclude, in such homogeneous and low diversity macrophyte communities it is preferable to use methods that result in lower error estimates of algal coverage and, thus, result in lower uncertainties of estimates in the water quality class.     

The cosmic‐ray exposure history of the Twannberg iron meteorite (IIG)

The Twannberg iron meteorite is one out of only six members of the group IIG. The combined noble gas and radionuclide data obtained in this new systematic study indicate that Twannberg with its ~570 recently recovered specimens was a large object with a preatmospheric radius in the range of ~2 m, which corresponds to ~250 × 10³ kg. The cosmic‐ray exposure age for Twannberg is 182 ± 45 Ma. The most surprising result is the long terrestrial age of T_terr =  ka, which is unexpected considering the humid conditions in Switzerland. However, this age is in accord with glaciation events, indicating that the less shielded samples from Mt. Sujet were found close to the position of the original strewn field, whereas the samples from Gruebmatt and Twannbach, which are from more shielded positions, were glacially transported to the east–northeast during the second last ice age (185–130 ka ago) from an original position west of Mt. Sujet.     

Laboratory Modeling of Aftershock Sequences: Stress Dependences of the Omori and Gutenberg–Richter Parameters

Izvestiya, Physics of the Solid Earth - Laboratory experiments on studying the aftershock regime are carried out on sandstone specimens at different levels of axial loading and uniform compression...     

Numerical simulation of subsurface characterization methods: application to a natural aquifer analogue

Information from an outcrop is used as an analogue of a natural heterogeneous aquifer in order to provide an exhaustive data set of hydraulic properties. Based on this data, two commonly used borehole based investigation methods are simulated numerically. For a scenario of sparse sampling of the aquifer, the process of regionalization of the borehole hydraulic conductivity values is simulated by application of a deterministic interpolation approach and conditioned stochastic simulations. Comparison of the cumulative distributions of particle arrival times illustrates the effects of the sparse sampling, the properties of the individual investigation methods and the regionalization methods on the ability to predict flow and transport behaviour in the real system (i.e. the exhaustive data set).     

Wave propagation in physical models of micromorphic media

Summary The propagation of seismic waves in a micromorphic body, which is supposed to be one of the possible models of the medium in the earthquake focus, is studied by means of the two-dimensional ultrasonic model technique. The results obtained indicate that such a medium is characterized by distinct elastic anisotropy and by increased attenuation. The propagation velocity of longitudinal waves decreases and their amplitudes change considerably. The prevailing frequency of the waves passing through the micromorphic medium tends smoothly to one value which depends on the space distribution, orientation and dimensions of the elements characterizing such a medium. The obtained results are confronted with the theory of a micromorphic medium.

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Baugeschichte des prÄ-Bambui-Kristallins im Gebiet Caratacá-Bendegó, Distrikt Uauá, Nord-Bahia (Brasilien)

Zusammenfassung Ein 300 qkm gro\es Teilgebiet des Kristallins von Nord-Bahia, Brasilien, lÄ\t folgende Baugeschichte in der Zeit vor Ablagerung der jungprÄkambrischen Bambui-Canudos-Serie erkennen: als Älteste petrotektonische Einheit bilden Augengneise mit E-W streichenden s-FlÄchen und halbsteil S bis SW tauchenden B-Achsen tektonische Relikte in den flÄchenmÄ\ig vorherrschenden BÄnder-gneisen und Anatexiten der Caraiba-Serie, in welcher BÄndergefüge und Gro\-faltenachsen SSE-NNW streichen. Basische und ultrabasische Magmatite sind in die BÄndergneise eingedrungen, gemeinsam mit diesen verformt worden und in Amphibolitfazies rekristallisiert. Nach dieser Orogenese intrudierten Dolerite in SW-NE, SSE-NNW, N-S und WSW-ENE streichenden Gangspalten, die sich vermutlich infolge N-S gerichteter horizontaler Schubspannungen öffneten. Anschlie\end verschliffen in N-S bis NNW-SSE streichenden Zonen vorwiegend dextrale Horizontalverschiebungen die BÄndergneise zu Blastomyloniten und die Dolerite zu Metadoleriten bis Amphiboliten. Vermutlich gleichzeitig mit der Intrusion der Dolerite wurde auf dem Älteren Kristallin (Caraiba-Serie) eine Folge feinklastischer Sedimente mit Einschaltungen basischer Eruptiva abgelagert. Die anschlie\ende Orogenese schuf enge Falten um SSE-NNW-Achsen, und die Gesteine dieser Folge rekristallisierten posttektonisch unter den Bedingungen der zeolithischen bis Grünschiefer-Fazies. Zuletzt entstanden im Kristallin N-S bis NNE-SSW streichende schmale silifizierte Mylonit- und Störungs-Zonen unter Neubildung von Paragenesen der Grünschieferfazies in den Nachbargesteinen.

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A small area of 300 sq. km in the crystalline basement of northern Bahia state, Brazil, reveals the following petrotectonic evolution before sedimentation of the Bambui-Canudos series (Upper Precambrian): facoidal gneisses with foliation striking E-W — the oldest direction observed in the area — and fold axes plunging S to SW occur as tectonic remainders in the predominant banded gneisses and anatexites of the Caraiba Series, which trend SSE-NNW. Basic and ultrabasic intrusives have been deformed simultaneously with the banded gneisses and are recrystallized in amphibolitic facies. After this orogenesis dolerites filled fissures running SW-NE, SSE-NNW, N-S and WSW-ENE which probably opened due to horizontal stress in N-S direction. Subsequently mainly dextral strike-slip movements took place in blastomylonite zones running N-S to SSE-NNW and transformed the dolerites into metadolerites and amphibolites. Contemporaneously with the intrusion of the dolerites a sequence of fine clastic sediments with intercalations of basic effusives was deposited upon the Caraiba Series und later was folded with fold axes trending SSE-NNW. The posttectonic recrystallization of these rocks took place under the conditions of the zeolitic to greenschist facies. As latest act of deformation in the crystalline basement silicified mylonite zones striking N-S to SSW-NNE were formed.

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Resumo Uma área de 300 km² no embasamento cristalino do norte do estado da Bahia, Brasil, exibe a seguinte sucessÃo de eventos petrotectÔnicos na era precambriana anterior à sedimentaÇÃo do grupo Canudos-Bambui (Precambriano superior): gnaisses facoidais com foliaÇÃo E-O e eixos de dobramento plungeando para S e SO apparecem sob forma de restantes tectÔnicos nos gneisses bandeados e nos anatexitos do Grupo Caraiba que exibe direcÇÃo regional SSE-NNO. Intrusivas básicas e ultrabásicas foram deformadas juntamente com os gnaisses bandeados e recristallizaram em facies anfibolítica. Após desta orogenese doleritos preencheram fracturas rumando SO-NE, SSE-NNO, N-S e OSO-ENE que provavelmente abriram-se devido à tensÕes horizontais em zonas N-S. Em seguida movimentos horizontais dextrais occorreram em zonas blastomiloníticas com direcÇÃo N-S à SSE-NNO, nas quais os doleritos foram transformados em anfibolitos. Contemporâneamente com a intrusÃo dos doleritos ou pouco mais tarde, uma sequencia de sedimentos clásticos finos com intercalaÇÕes de efusivas básicas foi sedimentada em cima das rochas do grupo Caraiba, em seguida foi dobrada com os eixos rumando SSE-NNO e metamorfoseada sob as condiÇÕes da facies zeolítica e da facies dos xistos verdes. O ultimo acontecimento tectÔnico no embasamento anterior à sedimentaÇo do grupo Bambui-Canudos foi a formaÇÃo de zonas miloníticas rumando N-S, acompanhadas de silicificaÇÃo e de transformaÇÃo das rochas vizinhas em milonitos com parageneses mineralógicas da facies dos xistos verdes.

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- Bambui-Canudos Bahia, , 300 ². - S — , E-W, -, S SW Caraiba, , SSENNW. , . , , N-S SW-NE, SSE-NNW, N-S WSW-ENE, . N-S NNW-SSE , . , Caraiba . SSE-NNW, — . .

     

Über Stromgeschwindigkeiten und Strommengen in der atlantischen tiefsee

Zusammenfassung Aus den Meteor-Querprofilen (1925/27) hat der Verfasser (1955, 1957) mittels dynamischer Verfahren (nachBjerknes, Defant u. a.) die meridionalen Stromgeschwindigkeiten und Strommengen in der Atlantischen Tiefsee berechnet und ist in brauchbaren Approximationen zu quantitativen Teillösungen des Zirkulationsproblems, besonders zwischen 5° S und 35° S, gelangt. Die meridionale Verfrachtung der Wassermassen ist gewaltig (20–40 Millionen m³/sec im Nordatlantischen Tiefenstrom) und weist in der Tiefsee — unterhalb einer praktisch bewegungslosen Schicht (der sog. Bezugsfläche in durchschnittlich 1400 m) - auf der Westseite des Brasilianischen und des Argentinischen Beckens eine erhebliche Verstärkung auf, welche der Schichtung in der ganzen Ozeanbreite den Stempel aufdrückt. Für die Meeresgeologie bemerkenswert sind die unerwartet hohen Stromgeschwindigkeiten, die sich in den Stromstrichen des Bodenstroms und des Tiefenstroms dicht oberhalb des Tiefseebodens nahe dem Südamerikanischen Kontinentalabfall ergeben haben: in etwa 4500 m Tiefe innerhalb des Antarktischen Bodenstroms mittlere Stromgeschwindigkeiten von 7 cm/sec und maximale von 13 cm/sec (nach N), in etwa 3000 m Tiefe innerhalb des Nordatlantischen Tiefenstroms 9 bzw. 17 cm/sec (nach S). Solche Spitzenwerte, die infolge der Gezeitenströmungen periodisch auf etwa 20–25 cm/sec anwachsen können, bedeuten, daß in den Stromstrichen Sedimente transportiert und Erosionen ausgelöst werden können und daß auch die vertikalen Vermischungsvorgänge um eine Zehnerpotenz größer sind als bisher angenommen. Selbst in den Tiefseebecken, wo — wie in der Ostatlantischen Längsmulde — die berechneten Stromgeschwindigkeiten kleiner als 3 cm/sek. sind, kann daher nicht von einer Stagnation der Wassermassen gesprochen werden.     

Untersuchungen zum Problem der Aktivität kleiner Kondensationskerne

Zusammenfassung Es werden Experimente mit Mischwolken- und Expansionskammern zur Prüfung der Aktivität der Aitkenkerne beschrieben und mit der Theorie vonH. Köhler undChr. Junge verglichen. Dabei wird festgestellt, daß eine Übersättigung von ungefähr einem halben Prozent ausreichend ist, um den größten Teil aller mit einem Aitkenkernzähler bei einer Volumenvergrößerung von 25% gezählten Kerne zu aktivieren. Da die genannte Theorie zur Aktivierung der Gesamtheit der Aitkenkerne eine wesentlich höhere Übersättigung erfordert, konnte eine Übereinstimmung zwischen Theorie und Meßergebnissen nicht gefunden werden.Es ließ sich ferner zeigen, daß bei adiabatischer Expansion der freiwerdende Wasserdampf sich in ungefähr 100 ms an den Kernen so weitgehend angelagert hat, daß sich der möglicherweise noch nicht kondensierte freie Dampf der Messung entzieht. Dieses Verhalten ist in erster Näherung unabhängig von der Expansionsgeschwindigkeit, bei sehr schneller Expansion ist die Wolke bereits nach 1 bis 2 ms nachweisbar. Die außergewöhnlich große Schnelligkeit, mit der sich die Kondensation vollzieht, läßt es wahrscheinlich erscheinen, daß die in der freien Atmosphäre sich ausbildenden Übersättigungen den Wert von 1 nicht überschreiten, so daß für die Bildung natürlicher Wolken nur die Gruppe von Kernen in Frage kommt, die bei so kleiner Übersättigung bereits aktiviert wird. Auf Grund der Versuchsergebnisse liegt die Annahme nahe, daß im Gegensatz zur bisher gewöhnlich vertretenen Auffassung ein sehr großer Teil der Aitkenkerne zu dieser hochaktiven Kerngruppe gehört.

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Summary The author describes experiments with mixed cloud and expansion chambers for the examination of the activity of Aitken nuclei and compares them with the theory ofH. Köhler andChr. Junge. He states that a supersaturation of about half a percent is sufficient to actuate most of the nuclei counted by means of an Aitken nucleus counter with an increase of volume of 25%. Since this theory requires a considerably higher supersaturation for actuating all Aitken nuclei, a correspondence between theory and results of measurements could not be found.Further-on it could be demonstrated that with adiabatic expansion the released water vapour combines with the nuclei in approximately 100 millisec to such an extent that possibly not yet condensed free vapour is not detectable. This reaction is in first approximation independent of the expansion speed; with very rapid expansion the cloud is already traceable after 1–2 millisec. The extremely high speed of the condensation makes it probable that the supersaturations of the free atmosphere do not exceed 1, so that in the formation of natural clouds only that group is involved which is already actuated with such small supersaturation. The results of the experiments lead to the assumption that, contrary to the conception hitherto generally recognized, a very large quantity of the Aitken nuclei belongs to this highly active group of nuclei.

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Résumé L'auteur décrit des expériences faites au moyen de chambres d'expansion et de nuages de turbulence, expériences destinées à déterminer l'activité des noyaux d'Aitken. Le résultat en est alors comparé à la théorie deH. Köhler et deChr. Junge. Au cours des dites expériences, on a constaté qu'une sursaturation de 0,5% environ suffisait pour rendre visible la plus grande partie de tous les noyaux pouvant être décomptés par un compteur de noyaux d'Aitken dans le cas d'une augmentation de volume de 25%. Comme la dite théorie réclame une sursaturation notablement supérieure pour permettre de dénombrer la totalité des noyaux d'Aitken, il est impossible d'établir un parallèle entre la théorie et le résultat des mesures.L'expérience démontre en outre qu'après 100 millisecondes la vapeur d'eau libérée en cas d'expansion adiabatique est déjà à tel point absorbée par les noyaux que celle qui pourrait ne pas s'être encore condensée échappe à la mesure. Ce comportement est, à la première approximation près, indépendant de la vitesse d'expansion. Si cette dernière est très rapide, on peut déjà constater la présence du nuage après 1 à 2 millisecondes. La rapidité extraordinaire avec laquelle la condensation se produit laisse à penser que, dans l'atmosphère libre, la sursaturation ne dépasse guère 1. Dans la formation des nuages naturels, le groupe de noyaux qui sont actifs par une aussi faible sursaturation entre seul en cause. Sur la base des dites expériences, on peut facilement admettre que, contrairement à ce qui était reconnu jusqu'ici, une très grande partie des noyaux d'Aitken se range dans ce groupe des noyaux hautement actifs.

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Mit 15 TextabbildungenVon der Fakultät für Allgemeine Wissenschaften der Technischen Hochschule Aachen genehmigte Dissertation (D 82 Diss. T.H. Aachen), Berichterstatter Prof. Dr.F. Schultz-Grunow und Prof. Dr.H. Israël, Tag der mündlichen Prüfung 28. Februar 1961.