Energy blance of the Arctic

Summary In climatology and general circulation studies all the energy available at the surface is important and not only the short wave component. Reliable observations are available only for short wave radiation, and long wave components must be obtained by the application of radiation laws to the known state of the atmosphere. The present paper contains first the calculation of long wave radiation components and then the radiation balance derived by the combination of all components.The long wave radiation emitted from the ground was calculated with theStefan-Boltzmann formula. Long wave radiation received at the gound was determined from the temperature and humidity condition of the atmosphere first for clear sky conditions (usingElasser radiation diagram) and then for 10/10 cloudiness with low, medium and high clouds. These values were then corrected to actual cloud amounts and types.An analysis of the individual grid points shows that there are a few quite distinct types of radiation regime: Norwegian Sea type, Continental type, Pack Ice type. These are discussed in turn, and the radiation balance for the Arctic is presented in sections along 0°E and 120°E, as well as in twelve monthly maps.

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Zusammenfassung Bei Betrachtungen über die Strahlungsbilanz in Klimatologie und Zirkulationsstudien ist nicht nur die kurzwellige, sondern auch die langwellige Strahlung zu berücksichtigen. Während für kurzwellige Strahlung zumindest ein grobes Netz von Beobachtungsstationen besteht, kann die langwellige Strahlung klimatologisch nur durch Berechnung auf Grund der Strahlungsgesetze ermittelt werden. Die vorliegende Untersuchung enthält einerseits die Berechnung der langwelligen Strahlungsströme, andrerseits die Strahlungsbilanz unter Berücksichtigung sämtlicher Strahlungskomponenten.Die langwellige Ausstrahlung des Bodens wurde mit Hilfe der Formel vonStefan-Boltzmann errechnet. Die langwellige Gegenstrahlung der Atmosphäre wurde mit Hilfe desElsasser-Diagramms bestimmt untere Benutzung neu konstruierter Karten für Temperatur und Feuchte in den Hauptisobarenflächen, und zwar sowohl für wolkenlosen wie für bedeckten Himmel mit tiefen, mittleren und hohen Wolken. Aus diesen Zahlen wurde dann die Strahlung für die tatsächlich beobachteten bewölkungsverhältnisse ermittelt.Die Analyse der berechneten Werte für die verschiedenen Netzpunkte ergab einige klar umrissene Typen des Strahlungsregimes: den Typ der Norwegischen See, den Kontinentaltyp und den Packeistyp. Schließlich werden Monatskarten der Strahlungsbilanz in der Arktis sowie Meridianschnitte für 0 und 120°E wiedergeben.

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Résumé Lorsque l'on considère le bilan radiatif tant en climatologie que dans les études de la circulation générale, il ne faut pas seulement tenir compte des ondes courtes, mais aussi des longues ondes. Alors que l'on dispose d'un réseau aux mailles, assez espacées il est vrai, pour les observations du rayonnement à ondes courtes, on ne peut que calculer le rayonnement à longues ondes au moyen des lois du rayonnement. La présente étude contient d'une part le calcul des flux de rayonnement à longues ondes, d'autre part le bilan radiatif, compte tenu de toutes les composantes du rayonnement.Le rayonnement à longues ondes émis par le sol fut calculé au moyen d la formule deStefan-Boltzmann. Le rayonnement de l'atmosphère fut déterminé au moyen du diagramme d'Elsasser en utilisant de nouvelles cartes de la température et de l'humidité pour les principaux niveaux isobariques et cela aussi bien pour un ciel serein que pour des ciels couverts par nuages bas, moyens ou supérieurs. Partant de ces chiffres, on a alors calculé le rayonnement correspondant à la nébulosité effectivement observée.L'analyse des valuers calculées pour les différents points du réseau a montré l'existence de quelques types de régimes particuliers du rayonnement pouvant être clairement définis: Le type propre à la Mer de Norvège, le type continental et celui du pack. Enfin, on donne des cartes mensuelles du bilan radiatif dans l'Arctique ainsi que des coupes méridiennes pour 0° et 120° de longitude est.

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With 17 Figures

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The research reported in this paper was sponsored in part by the Air Force Cambridge Research Laboratories, Office of Aerospace Research, under Contract AF 19 (604)-7415.