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1.
Zusammenfassung Zur Untersuchung der Abnahme der Strahlungsbilanz in den oberflächennahen Schichten eines Gletschers wurde ein thermoelektrischer Strahlungsbilanzmesser gebaut. Er hat eine Empfängerfläche von nur 7,5 mm Durchmesser. Durch seine kleine Ausführung wird eine fast störungsfreie Messung der Strahlungsbilanz in der Oberschicht des Eises möglich, woraus eine direkte Berechnung des Energieumsatzes in dieser Schicht erfolgen kann. Weiter werden einige Hinweise zur Berechnung der optimalen Drahtquerschnitte der zwischen den Empfängerflächen befindlichen Thermosäule gegeben.Die in reinem Gletschereis ausgeführten Strahlungsbilanzmessungen ergaben in der oberflächennahen Schicht (0 bis 20 cm) einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,14 cm–1. In Tiefen unter 20 cm ist der Extinktionskoeffizient konstant 0,0184 cm–1. In 1 bis 2 cm Eistiefe sind bereits 50% des Energieangebotes an der Oberfläche absorbiert; in 10 cm Tiefe sind nur noch 10% der Oberflächenenergie vorhanden. Damit nimmt die Strahlungsbilanz in der Oberschicht etwas stärker ab als die Totalstrahlung, die mit einem kugelförmigen Empfänger gemessen wird.
Summary A thermoelectric instrument was built to investigate the drop of radiation balance in the top ice layers of a glacier. The radiation sensitive area of the instrument has a diameter of no more than 7,5 mm and allows nearly undisturbed measurement of the radiation balance. The data obtained permit a direct calculation of the energy transformations taking place in these layers. Calculations are given of the optimum wire size for the thermoelectric elements between the two receiver plates.Measurements were made in pure glacier ice. The average extinction coefficient in the layers from 0 to 20 cm depth was found to be 0,14 cm–1. Below that depth the extinction coefficient assumes a constant value of 0,0184 cm–1. Half of the incident energy is absorbed in the first 1 or 2 cm. At a depth of 10 cm only 10 percent of the energy remain. Thus the radiation balance decreases somewhat more sharply than the short-wave radiation measured with a spherical receiver.
Résumé On a construit un appareil de mesure thermoélectrique du bilan de rayonnement pour étudier la diminution de ce bilan dans les couches voisines de la surface d'un glacier. Il a une surface réceptrice d'un diamètre de 7,5 mm seulement; sa petitesse permet une mesure du bilan de rayonnement dans la couche superficielle de la glace sans y apporter de trouble essentiel, d'où résulte un calcul direct de l'échange d'énergie dans cette couche. On donne quelques indications concernant le calcul des sections les plus favorables des conducteurs de l'élément thermoélectrique placé entre les surfaces réceptrices.Les mesures faites dans la glace pure de glacier ont fourni pour la couche voisine de la surface (0 à 20 cm) un coefficient moyen d'extinction de 0,14 cm–1; au-delà de 20 cm, le coefficient est constant et égal à 0,0184 cm–1. A une profondeur de 1 à 2 cm, le 50% de l'énergie incidente est déjà absorbé, à une profondeur de 10 cm le 90%. Ainsi le bilan de rayonnement diminue dans la couche superficielle un peu plus rapidement que le rayonnement global mesuré par récepteur sphérique.

Mit 4 Textabbildungen

Dem Gedenken an Dr.Franz Sauberer gewidmet.  相似文献   

2.
Summary In this article the theoretical conclusion, is reached that the vertical transport of kinetic energy in the atmosphere from one horizontal layer to another is effected solely by an area integral over the internal boundary, of the kinetic energy per unit volume multiplied by the vertical velocity. Speculations are made as to whether the kinetic energy in stratospheric levels is maintained against friction through such a vertical transport from other levels, or whether the needed supply is derived from convective sourcesin situ.
Zusammenfassung Auf Grund theoretischer Überlegungen wird der Schluß gezogen, daß der Vertikaltransport kinetischer Energie in der Atmosphäre von einer horizontalen Schicht zu einer anderen einzig durch ein Flächenintegral über die Grenzfläche bestimmt wird, dessen Integrand das Produkt aus kinetischer Energie pro Volumeinheit und der Vertikalgeschwindigkeit ist. Es werden Überlegungen angestellt, ob die kinetische Energie in Stratosphärenschichten gegenüber der Reibung durch einen solchen Vertikaltransport aufrechterhalten werden kann oder ob der benötigte Nachschub von konvektiven Quellen in der Schicht selbst stammt.
Résumé Se fondant sur des considérations théoriques, l'auteur arrive à la conclusion que le transport vertical d'énergie cinétique dans l'atmosphère, d'une couche horizontale à une autre, est uniquement déterminée par une intégrale de surface étendue à la surface limite, et dont l'intégrande est égale au produit de l'énergie cinétique par unité de volume par la vitesse verticale. Il discute la question de savoir si l'énergie cinétique d'une couche stratosphérique, en raison du frottement, est maintenue par un tel transport vertical ou si l'énergie d'entretien provient de sources convectives de la couche elle-même.

The research reported in this paper has been made possible through the support of the Geophysics Research Directorate of the U. S. Air Force under contract AF 19(604)-5223.  相似文献   

3.
Summary The effect of philosophical thought on scientific achievement is briefly discussed. Through a study of the types of problems investigated and the methods employed by the Chicago School of meteorology an attempt is made to isolate its philosophy. In the light of these results certain concepts favoured by the Chicago School such as energy transmission, horizontal mixing, and indirect circulations, are discussed.
Zusammenfassung Die Auswirkung einer auf die Grundvorstellungen zurückgehenden Denkweise auf den wissenschaftlichen Fortschritt wird kurz diskutiert. Durch eine Untersuchung über die von der Chicagoer Meteorologenschule in Angriff genommenen Problemstellungen und über die von ihr angewandten Methoden wird der Versuch gemacht, ihre Grundanschauungen herauszuschälen. Im Lichte dieser Ergebnisse werden bestimmte, von der Chicago-Schule bevorzugt behandelte Begriffe wie Energieübertragung, horizontaler Austausch und indirekte Zirkulation diskutiert.
Résumé Brève discussion d'une philosophie des notions fondamentales et de son influence sur le progrès scientifique. Par une étude de la problématique à laquelle s'applique l'école météorologique de Chicago et de ses méthodes, on tente de dégager ses fondements. A la lumière de ces résultats, certaines notions adoptées par l'école de Chicago telles que la transmission de l'énergie, l'échange turbulent horizontal et la circulation indirecte sont soumises à une discussion.

Published by the permission of the Controller, Meteorological Service of Canada.  相似文献   

4.
Zusammenfassung Die Intensität der Sonnenenergie, gemessen an der äußeren Grenze der Erdatmosphäre senkrecht zum Strahl, beträgt 1385 W/m2. Es wird die auf eine horizontale Fläche einfallende Strahlung für das Klima des Belgischen Kongos im Hinblick auf die Möglichkeiten ihrer Anwendung zu verschiedenen Zwecken studiert. Dabei ist der Wärmeverlust durch Wärmeausstrahlung von der Empfängerfläche zu beachten; infolge dieses Verlustes ist es nicht möglich, mit einem schwarzen Empfänger bei hohen Temperaturen zu arbeiten. Es gibt Substanzen (z. B. Cr und Ti mit ebener Oberfläche oder Al–SiO in dünnen Schichten auf einer ebenen Glasoberfläche mit Orientierung zu einer schwarzen Fläche), die eine viel kleinere Wärmeausstrahlung aufweisen als eine schwarze Oberfläche und die daher ermöglichen, mit einer ebenen Empfängerfläche bei höheren Temperaturen (z. B. 373°K) sogar bei niedriger Intensität der Einstrahlung zu arbeiten. In mittleren Breiten erhalten geneigte oder vertikal nach Süden orientierte Flächen mehr Strahlung als eine Horizontalfläche, speziell im Winter; es werden Formeln für die Abschätzung der einfallenden Strahlung für solche Flächen abgeleitet. Außerdem wird der für die Gewinnung mechanischer Energie erreichbare Wirkungsgrad berechnet.
Summary The intensity of the solar energy perpendicular to the solar beam at the limit of the Earth's atmosphere is 1385 Watt/m2. The incoming radiation falling on a horizontal surface is studied for the climate of Belgian Congo with regard to the possibilities of its application for different purposes. Attention must be paid to the loss of heat by heat radiation of the receiving surface; this loss does not allow working at high temperatures with a black receiver. There exist materials (Cr and Ti on the plate surface for instance or Al–SiO in thin layers on the glass plate surface facing the black plate) which have a much smaller heat radiation than a black surface and allow the flat plate receiver to work at higher temperatures (373° K for instance) even for low intensity of incoming radiation. In middle latitudes inclined or vertical surfaces facing south receive more radiation than a horizontal one, especially in winter; formulas are developed for estimating radiation income for such surfaces. Besides, possible efficiency for mechanical energy is calculated.
Résumé L'énergie solaire mesurée à la limite de l'atmosphère et sous incidence normale est de 1385 watts/m2. On considère ici le rayonnement au Congo belge en vue de ses applications possibles. Il faut prendre en considération la perte de chaleur par rayonnement de la surface réceptrice en vertu de laquelle il n'est pas possible d'utiliser une surface noire aux hautes températures. Il y a des substances (p. ex. Cr et Ti avec surfaces planes, ou AlSiO en couches minces sur une surface de verre plane regardant la surface noire) qui présentent une émission beaucoup plus faible qu'une surface noire et qui permettent par conséquent de travailler à des hautes températures (p. ex. 373°K), même par faible intensité de rayonnement incident. Aux latitudes moyennes, des surfaces obliques ou verticales tournées vers le Sud reçoivent plus de rayonnement qu'une surface horizontale, surtout en hiver. Formule d'estimation de ce rayonnement pour de telles surfaces. Calcul du rendement possible dans l'utilisation de l'énergie mécanique.

Mit 7 Textabbildungen

Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.

Die Anregung zu dieser Untersuchung entstand aus einer Diskussion mitG. T. Ward, der damals die Benützbarkeit des horizontalen Sonnenkollektors in Singapore studierte. Wertvolle Gedanken über die nicht-schwarzen Empfänger sind durch Gespräche mitP. Courvoisier undH. Wierzejewski über die Physik der meteorologischen Strahlungsmeßgeräte am Observatorium Davos angeregt worden.  相似文献   

5.
Zusammenfassung Der vorliegende Bericht befaßt sich mit der Berechnung des Anteils der Strahlungsbilanz an der Ablation auf 15,5 km2 Gletscherflächen während der Ablationsperiode 1958. Die Gletscherflächen wurden in 175 Flächenelemente bestimmter Neigung und Richtung zerlegt und die direkte Sonnenstrahlung relativ zur horizontalen Fläche wurde für die Gletscher ermittelt. Die effektiv mögliche Sonnenscheindauer wurde für 177 Punkte auf den Gletscherflächen durch Vermessung bestimmt und daraus die Reduktion der Sonnenstrahlung durch die Horizontabschirmung berechnet. Der Gesamtverlust an direkter Sonnenstrahlung durch Neigung, Exposition und Horizontabschirmung betrug für alle Gletscher in der Ablationsperiode Mai bis September etwa acht Prozent. Durch die Wirkung der diffusen Strahlung verringert sich der Verlust auf etwa sechs Prozent für die Globalstrahlung der Ablationsperiode 1958. Ausgehend von der registrierten Sonnenscheindauer in Vent (1900 m), und der registrierten Globalstrahlung beim Hochjochhospiz (2410 m) sowie am Kesselwandferner (3240 m) wurde die Globalstrahlung für alle Gletscher berechnet. Aus der beobachteten Schneebedeckung der Gletscher und aus Messungen wurde die Albedo für die einzelnen Monate ermittelt und damit die kurzwellige Strahlungsbilanz abgeschätzt. Zusammen mit der von der Bewölkung abhängigen langwelligen Strahlungsbilanz wurde die gesamte Strahlungsbilanz für verschiedene Albedowerte in der Ablationsperiode 1958 berechnet. Für jeden Tag wurde die Höhe der Null-Grad-Isotherme ermittelt und damit die Größe der Gletscherfläche, auf der Schmelzung möglich war.Die durch die Strahlungsbilanz verursachte Schmelzung wurde zu 21,4·106 m3 Wasser berechnet oder zu 64% der beobachteten Gesamtablation von 33,5·106 m3 Wasser. Der Anteil der Strahlung an der Eisablation ergab sich zu 61%, der an der Schneeablation zu 66%, was gut mit den Ergebnissen detaillierter Studien des Wärmehaushaltes an einzelnen Punkten auf Gletschern übereinstimmt. Es wird somit auch für die gesamte Gletscherfläche und die gesamte Ablationsperiode bestätigt, daß die Strahlung die wichtigste Energiequelle für die Ablation auf den Gletschern der Alpen ist.
Summary The present report deals with the calculation of the contribution of net radiation towards ablation on 15.5 km2 of glacier surface during the ablation period 1958. The glaciers were subdivided into 175 surface elements of specific slope and exposure, and direct solar radiation calculated in relation to a horizontal surface for all glaciers. The local duration of bright sunshine throughout the year was surveyed for 177 points on the glaciers, and reduction of solar radiation owing to screening of the horizon by mountains calculated. The total loss in direct solar radiation owing to slope, exposure and screening, amounted to about eight per cent on an average for all glaciers in the ablation period May to September. Due to the contribution of diffuse radiation this loss is reduced to about six per cent of total short-wave radiation in the ablation period 1958. Based on the recorded duration of bright sunshine in Vent (1900 m), on the recorded total short-wave radiation at Hochjochhospiz (2410 m), and on the Kesselwandferner (3240 m), total short-wave radiation was calculated for all glaciers. Observations of snow cover on glaciers and measurements of albedo allowed an estimate to be made of the short-wave radiation budget in single months. Together with the long-wave radiation budget the total radiation budget for typical values of albedo during the ablation period 1958 could be calculated. For each day the height of the freezing level was determined, and the size of the glacier surface with possible melting.The ablation caused by net radiation was calculated as 21.4·106 m3 of water, i. e. 64 per cent of the observed total ablation of 33.5·106 m3 of water. The contribution of radiation towards melting of ice was 61 per cent, towards melting of snow 66 per cent. This is in fair agreement with the results of detailed investigations of heat budget on single spots of glaciers. The present results, which are valid for the whole glacier surface and the total ablation period, confirm that solar radiation is the most important source of energy for ablation on glaciers in the Alps.
Résumé Le présent mémoire se rapporte au calcul de la part du bilan de radiation revenant à l'ablation d'une surface de glaciers de 15.5 km2 durant la période d'ablation de 1958. On a divisé les glaciers en 175 éléments de surface selon leur exposition et leur pente. On a alors déterminé pour les glaciers le rayonnement solaire direct relativement à une surface horizontale. On a en outre déterminé par mensuration la durée d'insolation maximum possible pour 177 points des glaciers et on en a tiré la réduction du rayonnement solaire par suite de l'ombre portée par l'horizon. La perte totale en rayonnement solaire direct due à la pente, à l'exposition et à l'ombre portée par l'horizon représente environ 8% pour tous les glaciers durant la période d'ablation de mai à septembre. Par suite du rayonnement diffus, la perte se réduit à environ six pour-cent par rapport à la radiation globale pour la période d'ablation de l'année 1958. La radiation globale a été calculée pour tous les glaciers en partant de l'insolation mesurée à Vent (1900 m d'altitude) et de la radiation globale enregistrée à l'hospice du Hochjoch (2410 m) ainsi qu'au Kesselwandferner (3240 m).On a estimé ensuite l'albédo mensuel par des mesures et des observations de la couverture de neige et on en a tiré le bilan de radiation à ondes courtes. En y ajoutant le bilan de radiation à longues ondes dépendant de la nébulosité, on a calculé le bilan total de radiation pour la période d'ablation 1958 et cela pour diverses valeurs de l'albédo. Pour chaque jour, on a déterminé l'altitude de l'isotherme de zéro degré ainsi que la grandeur de la surface du glacier qui en découle et où la fonte fut possible. L'eau de fonte due au bilan de radiation fut calculée à 21.4·106 m3, c'est à dire 64% des 33.5·106 m3 d'eau d'ablation mesurée. La part d'ablation due au rayonnement est de 61% pour la glace, de 66% pour la neige, ce qui correspond très bien aux résultats d'études détaillées de l'économie thermique faites à certains points de glaciers. Par là, on confirme que pour la période d'ablation totale ainsi que pour la surface totale du glacier, le rayonnement est la source d'énergie la plus importante pour l'ablation sur les glaciers des Alpes.

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6.
Zusammenfassung Die Gleichung für die Gesamtenergie in der Atmosphäre (kinetische Energie des Grundstromes, kinetische Turbulenzenergie, innere und potentielle Energie) wird für den Fall stationärer Verhältnisse und horizontaler Homogenität auf die Bodengrenzschicht angewandt. Nach Integration über die Vertikale liefert sie eine Windprofil-Gleichung, nach welcher in der Prandtl-Schicht das Windprofil im wesentlichen von der turbulenten Vertikalströmen für Turbulenzenergie und für Enthalpie abhängt. Es ist auch eine Aussage über das VerhältnisK m /K h und dessen Höhenabhängigkeit möglich; für den Fall verschwindenden Entropiestromes können Aussagen über die Struktur der Turbulenz gemacht werden.Es wurde versucht, mit möglichst wenig Voraussetzungen auszukommen; dabei zeigt sich, daß der Verzicht auf die Boussinesq-Approximation zusammen mit der Voraussetzung horizontaler Homogenität die Gültigkeit der Ergebnisse auf den Fall erzwungener Konvektion beschränkt.
Summary The equation for the total energy in the atmosphere (kinetic energy of the mean flow, kinetic eddy energy, internal and potential energy) is applied to the boundary layer at the earth's surface for the case of stationary conditions and horizontal homogeneity. After integration over the vertical coordinate one gets an equation for the wind profile, according to which the windprofile in the Prandtl layer essentially depends on the vertical eddy flux of turbulent energy and of enthalpy. One gets even a statement on the ratioK m /K h and its height dependence. In the case of vanishing entropy flux one can make statements on the structure of turbulence.The author has tried to make as few presuppositions as possible, and doing this the could show that dispensing with the Boussinesq approximation but supposing horizontal homogeneity limits the validity of the results to the case of forced convection.
Résumé On applique l'équation de l'énergie totale de l'atmosphère (énergie cinétique du courant de base, énergie cinétique de la turbulence, énergie interne et potentielle) dans le cas de conditions stationnaires et d'homogénéité horizontale à la couche limite du sol. Après intégration selon la verticale, elle donne une équation du profil de vent selon laquelle le dit profil dépend en substance, dans la couche dePrandtl, des courants turbulents verticaux tant pour l'énergie turbulente que pour l'enthalpie. On peut également en tirer le rapportK m /K h et sa dépendance de l'altitude. Dans le cas où le courant d'entropie disparaît, on peut déclarer la structure de la turbulence.On a essayé d'utiliser pour ce faire le moins de suppositions possibles. II en découle qu'en renonçant à l'approximation deBoussinesq couplée à l'admission d'une homogénéité horizontale, la validité des résultats se restreint au cas de convection forcée.

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7.
Summary The distribution of strain-rates and stresses was determined in an area of approximately 0.3 km2. For this purpose a network of 30 stakes was established on the Hintereisferner and Langtaufererjochferner (Oetztal Alps, Austria) in an altitude of approximately 2750 m in the years between 1957 and 1963. The region of the confluence of the Hintereisferner and the Langtaufererjochferner shows both, an area without crevasses, where high compressing strainrates and stresses occur, and an area with transverse crevasses formed by high lateral compressive stresses in combination with small tensile stresses. The formation of crevasses is a good agreement with the distribution of stresses concerning direction and magnitude.
Zusammenfassung Auf einer Fläche von etwa 0,3 km2 wurde am Hintereis- und Langtaufererjochferner (Ötztaler Alpen) die Verteilung der Deformationen und der Spannungen an der Oberfläche bestimmt. Dazu wurde in den Jahren von 1957 bis 1963 ein Pegelnetz, bestehend aus 30 Pegeln in etwa 2750 m Seehöhe, vermessen. Die Gletscheroberfläche zeigt beim Zusammenfluß beider Gletscher ein Gebiet ohne Spalten, bedingt durch hohe Kompressionen, und ein Gebiet mit Querspalten, die durch seitliche Quetschung in Verbindung mit kleinen Zugspannungen entstehen. Die Spaltenbildung stimmt mit der Spannungsverteilung in bezug auf Größe und Richtung des Spannungszustandes überein.
Résumé On a déterminé la répartition des déformations et des tensions à la surface des glaciers du Hintereis et du Langtaufererjoch (Alpes de l'Ötztal, Autriche) et cela sur, une surface de 0.3 km2. Ces mesures furent effectuées de 1957 à 1963 et on s'est servi pour cela d'un, réseau de 30 échelles nivométriques situées à environ 2750 m d'altitude. La surface présente, au confluent des deux glaciers une zone sans crevasses due à de hautes compressions et une zone zébrée de crevasses transversales dues à des forces de compression, latérale liées à de petites tensions. La formation des crevasses correspond à la répartition des tensions et cela aussi bien en ce qui concerne leur direction que leur importance.

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8.
Résumé De la surface limite de n'importe quelle particule d'air qui se meut dans l'atmosphère sort perpétuellement une énergie dans l'atmosphère ambiante et inversement. En raison de la présence de la force du gradient et de la force de pression, l'énergie que reçoit la particule de l'atmosphère ambiante est établie par l'équation (4). Une partie de cette énergie détermine une modification de l'énergie potentielle du champ barique de la particule, et l'autre une modification de son énergie interne. L'énergie potentielle du champ barique peut être définie par l'enthalpie. Chaque particule d'air possède, outre les autres énergies, encore une énergie externe qui diffère de l'énergie interne en ce qu'elle ne réside pas dans la particule mais en dehors d'elle, dans l'atmosphère ambiante. Cette énergie est égale à la différence entre l'enthalpie et l'énergie interne de la particule.
Summary Through the boundary surface of any air particle moving in the atmosphere a permanent flow of energy is outgoing and incoming to and from the atmosphere. The energy absorbed by the air particle from the neightbouring atmosphere is defined from the gradient force and the pressure force by the equation (4). One part of this energy induces a modification of the potential energy of the field of pressure of the air particle, and the other part a variation of the internal energy. The potential energy of the field of pressure can be defined by the enthalpy. In addition to other kinds of energy each air particle holds and external energy, the place of which is not in the air particle itself but in the surrounding atmosphere. This energy is equal to the difference between the enthalpy and the internal energy of the air particle.
Zusammenfassung Durch die Grenzfläche jedes Luftteilchens, das sich in der Atmosphäre bewegt, strömt ständig Energie in die benachbarte Atmosphäre hinein und aus ihr hinaus. Die Energie, die das Luftteilchen aus der benachbarten Atmosphäre aufnimmt, wird aus der Gradientkraft und aus den Druckkräften durch Gl. (4) bestimmt. Ein Teil dieser Energie bedingt eine Änderung der potentiellen Energie des barischen Feldes des Luftteilchens, der andere Teil dagegen eine Änderung seiner inneren Energie. Die potentielle Energie des Druckfeldes kann durch die Enthalpie definiert werden. Jedes Luftteilchen besitzt neben anderen Energiearten noch eine äußere Energie, die ihren Sitz nicht im Luftteilchen selbst, sondern außerhalb desselben in der umgebenden Atmosphäre hat; diese Energie ist gleich der Differenz zwischen der Enthalpie und der inneren Energie des Luftteilchens.
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9.
Zusammenfassung Es wird eine Methode angegeben, die gestattet, die Wirbelgleichung unter Berücksichtigung orographischer Effekte graphisch zu integrieren; dabei werden barokline thermodynamische Prozesse nicht berücksichtigt. der Arbeit liegt folgende Vorstellung zu Grunde: Ein jedes Luftquantum, das einen Gebirgskamm überquert, erhält eine zusätzliche Vorticity. Demnach müssen alle diejenigen Teile des Wirbelfeldes, die zu Beginn der graphischen Integration stromaufwärts vom Gebirgskamm liegen-und zwar bis zur Entfernung, die dem Windweg des zur graphischen Integration verwendeten Zeitschrittes (24 Stunden) entspricht —, eine Korrektur erfahren. Mit Hilfe von Angaben vonKüttner über das durchschnittliche Verhalten der Vertikalgeschwindigkeit bei orographischer Beeinflussung gelingt es, die oben geforderten Korrekturen zu berechnen. Dadurch ist man in der Lage, die im Lee eines Gebirges bei Strömungsübersetzung auftretende Niveausenkung der 500 mb-Fläche zwanglos zu erklären.An einem Beispiel wird die Methode veranschaulicht. Der Alpenkamm und der Karpathenbogen werden von einer kräftigen Nordwestströmung überquert. Im Lee der Gebirge — Raum Italien-Griechenland—tritt innerhalb von 24 Stunden eine maximale Niveausenkung von 20 gpdm ein. Mittels der graphischen Integration der barotropen Wirbelgleichung kann man nur 10 bis 20%, mit Hilfe der hier angeführten Methode dagegen nahezu 100% der Senkung der 500 mg-Fläche arklären.
Summary A procedure is developed for graphical integration of the vorticity equation incorporating orographic influences. Baroclinic effects due to thermodynamic processes are not considered. The investigation is based upon the following idea: Each air particle crossing the mountain range receives additional vorticity. Hence those parts of the vorticity distribution lying streamupwards from the mountain range up to a distance corresponding to the movement of the air particle during the timestep used for the integration have to be corrected. The magnitude of these corrections is evaluated usingKüttners results for the average changes of vertical velocity by orographic features. Thus it is possible to explain the decrease of height of the 500 mb surface in the lee of the mountain range.The method is illustrated by an actual example: The Alps and the Carpathians are crossed by a strong north-westerly flow. In the lee of the mountain range (Italy and Greece) a maximum decrease of height of the 500 mb surface of 20 gpdm within 24 hours is observed. The graphical integration of the barotropic vorticity equation explains only 10 to 20% of the depression, while the present method renders a result in almost complete agreement with the observations.
Résumé L'auteur expose une méthode permettant d'intégrer graphiquement l'équation de tourbillon en tenant compte d'effets orographiques, mais en excluant des processus thermodynamiques barocliniques. Chaque quantum d'air franchissant une montagne reçoit une vorticity supplémentaire, de sorte que les parties du champ tourbillonnaire situées en amont d'une chaîne montagneuse, à une distance de 24 h. de chemin, doivent subir une correction. Celle-ci se calcule à l'aide de données deKüttner qui a établi l'allure moyenne de la composante verticale de vitesse au-dessus d'un obstache. On se trouve ainsi à même d'expliquer l'abaissement de la surface de 500 mb à l'aval d'une chaîne de montagnes.Un exemple illustre la méthode décrite. Par fort vent de Nord-Ouest au-dessus des Alpes et des Carpathes, il se produit sous le vent, dans la région Italie/Grèce, un abaissement maximum de 200 gpm de la surface de 500 mb. L'intégration graphique de l'équation barotrope de tourbillon rend compte de 10 à 20% seulement de cet abaissement, mais la méthode ici décrite l'explique entièrement.

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10.
Summary The equation for the turbulent diffusion of water vapour is developed to a form which makes it possible to estimate, in an approximative manner, the amount of dewfall on a short grass surface, or on a bare surface, using routine meteorological data. Introducing data typical for dew nights, the equation leads to estimates amounting to 0.10 to 0.20 mm/dew night. These figures are close to the dewfall amounts measured by the Duvdevani dew gauge at the same stations.
Zusammenfassung Die Gleichung für die turbulente Diffusion von Wasserdampf wurde in einer Form entwickelt, die die angenäherte Schätzung des Taubetrages auf einer Rasenfläche oder auf einer vegetationslosen Oberfläche unter Benutzung üblicher meteorologischen Daten ermöglicht. Bei Anwendung kennzeichnender Werte für Nächte mit Taufall ergibt die Gleichung Schätzungen, die 0.10 to 0.20 mm pro Taunacht betragen. Diese Werte kommen den Taubeträgen, die mit dem Duvdevanischen Taugerät an denselben Stationen gemessen wurden, sehr nahe.
Résumé L'équation pour la diffusion turbulente de la vapeur d'eau est développée en une forme qui donne la possibilité d'estimer, d'une manière approximative, la quantité de rosée sur un gazon ou une surface nue, en utilisant des donnes météorologiques de routine. En introduisant des données caractéristiques pour des nuits de rosée, l'équation conduit à des estimations qui arrivent à 0.10 to 0.20 mm par nuit de rosée. Ces valeurs sont proches des quantités mesurées par le jauge de rosée Duvdevani aux mêmes stations.
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11.
Zusammenfassung Am Hintereisferner wurden im Sommer 1956 Strahlungsmessungen an Gletschereisplatten mit Hilfe eines Solarimeters Moll-Gorczynski durchgeführt. Dabei ergab es sich, daß die Albedo der Eisplatten gesetzmäßig mit der Plattendicke zunimmt und außerdem von der Sonnenhöhe abhängig ist. Durchlässigkeitsmessungen lieferten für die Schicht zwischen 10 und 35 cm Tiefe einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,085 cm–1.Auf theoretischem Wege wurde versucht, die Beziehungen zwischen Extinktion, Zerstreuung und Reflexion sowie die Strahlungsverhältnisse im Innern der Eisplatten zu erfassen; auf diese Weise war es auch möglich, auf die vertikale Intensitätsverteilung der eindringenden Strahlung in den obersten Dezimetern des Gletschers zu schließen und die in den verschiedenen Tiefenschichten umgesetzten Energiebeträge abzuschätzen.
Summary Measurements of the radiative properties of slabs of glacier ice were implemented in summer 1956 on the Hintereisferner. The instrument used was a Solarimeter Moll-Gorczynski. As a result of these investigations a simple law governing the increase of the albedo of the slabs with thickness could be stated. The albedo was also found to vary with solar altitude. Measurements of transmissiblity yield a mean extinction coefficient of 0,085 cm–1 for the layer between 10 cm and 35 cm below the surface.The interrelations of extinction, diffusion and reflection as well as the radiative properties in the interior of the ice slabs were studied theoretically. The vertical distribution of the downward radiation in the uppermost decimetres of the glacier was deduced from the theory. An estimate was made of the amounts of energy involved in the radiative processes occurring at various levels.
Résumé Des mesures de rayonnement effectuées en été 1956 au Hintereisferner sur des plaques de glace du glacier au moyen d'un solarimètre Moll-Gorczynski, ont montré que l'albédo de ces plaques augmente avec leur épaisseur et dépend de la hauteur du soleil. Des mesures de transparence ont fourni pour la couche de 10 à 35 cm de profondeur un coefficient moyen d'extinction de 0,085 cm–1.En cherchant à établir théoriquement les relations entre l'extinction la dispersion et la réflexion, ainsi que les conditions de rayonnement à l'intérieur des plaques de glace, il fut possible de déterminer la distribution verticale d'intensité du rayonnement incident dans les premiers décimètres de la surface du glacier et d'estimer les quantités d'énergie échangées aux différentes profondeurs.

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12.
Zusammenfassung Energiehaushalt und freier Wassergehalt beim Abbau der winterlichen Schneedecke wurden in einer 64tägigen Meßreihe untersucht. Zur Messung des freien Wassergehaltes wurde ein neu entwickeltes Gerät verwendet. Das Prinzip des Gerätes beruht auf der Bestimmung der Dielektrizitätskonstanten des feuchten Schnees. Die Ergebnisse zeigen, daß eine Änderung des freien Wassergehaltes zwischen Beginn und Ende einer Meßperiode beim Studium des Energiehaushaltes berücksichtigt werden muß. Eine 1 m dicke Schneeschicht verbraucht zur Vermehrung des freien Wassers um 5 Volumprozent 400 cal/cm2. Für eine 10tägige Meßperiode ist dieser Betrag etwa das Doppelte des fühlbaren und latenten Wärmestromes und etwa 70% der langwelligen Strahlungsbilanz. Der vollständige Energiehaushalt wurde für die 44tägige Ablationszeit berechnet, wobei der Unterschied zwischen berechneter und gemessener Ablation 4,8% beträgt. Zum Vergleich wurden die Komponenten des Energiehaushaltes auch für eine 20tägige Periode ohne Schmelzung ermittelt, wobei sich der große Einfluß der hohen Albedo deutlich zeigt.
Summary The author has investigated the heat balance and contents of free water during the ablation of the snow-cover of the winter in a 64-day series of measurements. For the measurement of the free water content a new device has been developed. The principle of this instrument is based on the determination of the dielectric constant of the wet snow. The results show that a variation of the proportion of free water between the beginning and the end of a period of measurements has to be taken into consideration. To increase the proportion of free water by five per cent of the volume a snow cover crease the proportion of free water by five per cent of the volume a snow cover of 1 m thickness needs 400 cal/cm2. For a 10-day period of measurements this amount equals twice the flow of sensible and latent heat or 70 per cent of the long wave net radiation. The complete heat balance for the ablation time which had a duration of 44 days has been computed. The difference between computed and observed ablation amounts to 4.8 per cent. As a counterpart the components of the heat balance were computed for a 20-day period without melting, too, which showed the large influence of the high albedo.
Résumé En se basant sur une série de mesures s'étendant sur 64 jours, on a examiné le bilan d'énergie et le contenu d'eau libre d'une couche de neige d'hiver dans l'état de disparition. On a utilisé un appareil nouveau pour mesurer la teneur en eau libre. Le principe de cet appareil repose sur la détermination de la constante diélectrique de la neige humide. Les résultats obtenus montrent qu'il faut tenir compte d'une modification de la teneur en eau libre entre le début et la fin d'une période de mesure lors de l'étude des bilans d'énergie. Une couche de neige de 1 m d'épaisseur a besoin de 400 cal/cm2 pour une augmentation de 5% en volume du taux de l'eau libre. Pour une période de mesure de 10 jours, cela représente environ le double du flux de chaleur sensible et latent ainsi qu'à peu près 70% du bilan radiatif à longues ondes. On a calculé le bilan d'énergie complet pour une période d'ablation de 44 jours. La différence entre l'ablation calculée et l'ablation mesurée n'est que de 4,8%. A titre de comparaison, on a déterminé les composantes du bilan d'énergie pour une période de 20 jours sans fonte de neige. On constate alors très nettement l'influence déterminante de l'albédo élevé.

Mit 4 Textabbildungen  相似文献   

13.
Summary The heat balance equation for the bottom surface of floating sea ice is evaluated on the basis of observations of ice temperature, water temperature, current velocity, and ablation or accretion of ice. Assuming equality of the eddy diffusivities for momentum, heat, and salt (average 24 cm2 sec–1) it is shown that the temperature gradient in the oceanic boundary layer is extremely small (averages between 2.10–5 and 4.10–4°C/meter) and difficult to measure directly. It is suggested that a large part of the heat transfer from the relatively warm Atlantic water to the arctic atmosphere may occur through open leads in the ice cover.
Zusammenfassung Die Wärmebilanzgleichung für die Unterseite von schwimmendem Meereis wird an Hand von Beobachtungen der Eistemperatur, der Wassertemperatur, der Strömungsgeschwindigkeit und der Eisdickenänderung ausgewertet. Unter der Annahme gleicher Austauschkoeffizienten für Bewegungsgröße, Wärme und Salzgehalt (im Mittel 24 cm2 sec–1) ergibt sich für die ozeanische Grenzschicht ein außerordentlich kleiner Gradient der Wassertemperatur (durchschnittlich zwischen 2.10–5 und 4.10–4°C/Meter), der durch direkte Beobachtungen schwer nachzuweisen ist. Es ist zu vermuten, daß ein beträchtlicher Teil der Wärmeabgabe von der relativ warmen atlantischen Wassermasse an die arktische Atmosphäre durch Öffnungen in der Meereisdecke erfolgt.
Résumé On établit l'équation du bilan thermique valable pour la surface inférieure de la glace marine dérivante. Pour ce faire, on se sert d'observations de la température de la glace, de celle de l'eau, de la vitesse du courant et des variations de l'épaisseur de la glace. En admettant que les coefficients d'échange sont les mêmes pour la quantité de mouvement, la chaleur et le taux de salinité (en moyenne 24 cm2 sec–1), il résulte pour la couche limite un gradient extrêmement faible de la température de l'eau (situé en moyenne entre 2·10–5 et 4·10–4°C/m); un tel gradient est difficile à prouver au moyen d'observations directes. On peut supposer qu'une partie importante de la chaleur transmise par l'eau relativement chaude de l'Atlantique à l'atmosphère arctique passe au travers des lacunes de la couche de glace recouvrant l'océan.

With 4 Figures

Contribution 141, Department of Atmospheric Sciences, University of Washington, Seattle. This is a thesis submitted by the author in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science.  相似文献   

14.
Summary Evaporation and sensible heat flux have been calculated for each month over the Polar Ocean and the Norwegian-Barents Sea. Sverdrup's evaporation formula was used, and it was first examined how the K-coefficient in that formula depends on the wind speed frequency distribution. Thus the effect of the Arctic wind conditions could be taken into account. Seasonal maps were constructed of mean wind speed. Previously obtained surface temperatures were used, but some additional examinations were carried out, using various assumptions for extreme surface temperatures in summer and winter.Evaporation and sensible heat flux were calculated separately for the following areas: Central Polar Ocean, Kara-Laptev Sea, East Siberian Sea, Beaufort Sea, and belts of 5° latitude of the Norwegian-Barents Sea.The values for the different areas are presented in tables and figures. Evaporation over ice surfaces has a double maximum—in spring and fall—and a main minimum in winter. Over open water surfaces the evaporation shows a summer minimum and a broad maximum in winter. If small parts of the ocean were to remain open longer in the fall, or during the whole winter, the heat loss would increase very rapidly.Sensible heat flux is often calculated from evaporation by theBowen ratio. The small evaporation values over the Polar Ocean give unreliable values for sensible heat flux, and instead the formula byShuleikin was used. This permits the determination of sensible heat flux independent of evaporation. The characteristic sensible heat flux curves are quite similar to the evaporation curves. The open water areas in the Polar Ocean show very high values for sensible heat flux. One percent open water, from October to May would increase the heat flux from the Central Polar Ocean from 3.7 to 5.2 Kcal cm–2, year–1. Open areas must remain small as there is not sufficient energy available to maintain such fluxes.Finally, a table gives the monthly values of the total heat loss for the various areas, by evaporation and sensible heat flux.
Zusammenfassung Monatswerte für Verdunstung und Wärmefluß wurden für das Polarmeer und für Nordmeer-Barentssee berechnet. Zur Verdungstungsberechnung wurde die Formel vonSverdrup benutzt, deren K-Koeffizient in seiner Windabhängigkeit neu berechnet wurde. Auf Grund neu konstruierter jahreszeitlicher Karten der mittleren Windgeschwindigkeit konnten die arktischen Windverhältnisse berücksichtigt werden. Wegen der Unsicherheit früher bestimmter Oberflächentemperaturen wurden zusätzliche Berechnungen für Extremfälle im Sommer und Winter durchgeführt, um mögliche Fehlerquellen abzuschätzen. Verdunstung sowie Wärmefluß wurden gesondert für die folgenden Gebiete berechnet: Zentrales Polarmeer, Kara-Laptev-See, Beaufort-See sowie für Bänder von 5° Breite im Gebiet Nordmeer-Barentssee.Die Resultate für die einzelnen Gebiete werden an Hand von Diagrammen und Tabellen diskutiert. Über Eis zeigt die Verdunstung ein doppeltes Maximum im Frühling und Herbst und das Hauptminimum im Winter, während sich über offenem Wasser ein Sommerminimum und ein breites Wintermaximum ergeben. Es zeigt sich, daß bereits relativ kleine Wasserflächen, die länger im Herbst oder während des ganzen Winters offen bleiben, im Polarmeer zu sehr hohen Wärmeverlusten führen.Der Wärmefluß wird oft auf Grund der Verdunstung mit Hilfe derBowen-Formel berechnet. Wegen der geringen Verdunstung über dem Polarmeer führt diese Formel jedoch zu unrichtigen Werten, und es wird deshalb hier dieShuleikin-Formel benützt, die eine Bestimmung des Wärmeflusses unabhängig von der Verdunstung ermöglicht; die charakteristischen Kurven des Wärmeflusses sind den Verdunstungskurven sehr ähnlich. Offenes Wasser im Polarmeer führt auch hier zu sehr hohen Werten; eine offene Wasserfläche von 1% in der Zeit von Oktober bis Mai würde den Wärmefluß vom zentralen Polarmeer von 3,7 auf 5,2 Kcal/cm2 pro Jahr erhöhen. Offene Flächen müssen daher klein bleiben, da der Energievorrat nicht genügend groß für die Aufrechterhaltung eines solchen Energieflusses wäre. Zum Schlusse werden in einer Tabelle Monatswerte der gesamten Wärmeverluste durch Verdunstung und Wärmefluß für die verschiedenen Gebiete gegeben.
Résumé On a calculé des valeurs mensuelles de l'évaporation et du flux de chaleur pour l'Océan Glacial Arctique et pour la région située entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents. Dans le cas de l'évaporation, on s'est servi de la formule deSverdrup dont on a déterminé à nouveau le coefficient K en tenant compte de sa dépendance du vent. Il a été possible de tenir compte du vent dans les régions arctiques grâce à l'établissement récent de cartes saisonnières de la vitesse moyenne du vent. En raison de l'incertitude des déterminations antérieures de la température de surface, on a procédé à des calculs supplémentaires pour des cas extrêmes en été et en hiver afin d'évaluer les sources d'erreurs possibles. On a calculé séparément l'évaporation et le flux de chaleur pour les régions suivantes: Centre de l'Océan Glacial Arctique, Mer de Kara-Mer de Laptev, Mer de Beaufort ainsi que pour de bandes de 5° de largeur dans la région comprise entre la Mer du Groenland et la Mer de Barents.On discute les résultats obtenus pour ces différentes zones en partant de diagrammes et de tableaux. Au-dessus de la glace, l'évaporation présente deux maximums, l'un au printemps, l'autre en automme et un minimum principal en hiver. Sur la mer libre, on constate au contraire un minimum en été et un maximum très large en hiver. Il en résulte que des surfaces libres de glace relativement peu étendues qui se maintiennent en automne, voire durant tout l'hiver peuvent déjà provoquer des pertes de chaleur considérables dans l'Océan Glacial Arctique.On calcule souvent le flux de chaleur en se basant sur l'évaporation selon la formule deBowen. Cependant, en raison des faibles évaporations constatées sur l'Océan Glacial, cette formule conduirait à des valeurs fausses. On a donc utilisé ici la formule deShuleikin qui permet la détermination du flux de chaleur indépendamment de l'évaporation. Les courbes caractéristiques du flux de chaleur sont très semblables à celles de l'évaporation. Les surfaces libres de glace de l'Océan Glacial conduisent ici aussi à des valeurs très élevées. Une surface d'eau de 1% restant libre de glace d'octobre à mai augmenterait de flux de chaleur de l'océan de 3,7 à 5,2 Kcal/cm2 par année. Les surfaces d'eau doivent donc rester très petites, car les réserves d'énergie sont insuffisantes pour maintenir un tel flux d'énergie calorifique. On donne enfin dans une table les pertes mensuelles totales de chaleur dues à l'évaporation et au flux de chaleur et cela pour chacune des régions considérées.

With 6 Figures

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.  相似文献   

15.
Zusammenfassung Für den Energieumsatz am Erdboden werden Meßreihen verschiedener Autoren zusammengestellt, getrennt für den Energiegewinn durch kurzwellige Strahlung, den Energieverlust durch langwellige Strahlung und den Energieverbrauch in Richtung Erdboden, Luft und Verdunstung; betrachtet werden Tagessummen für die horizontale Fläche. Für die kurzwellige Strahlung werden die in den einzelnen geographischen Breiten theoretisch zu erwartenden sowie die gemessenen Tagessummen vergleichend betrachtet. Für die langwellige Strahlung werden einige in Hamburg gewonnene Meßergebnisse mitgeteilt. Für den Energieverbrauch zur Erwärmung des Erdbodens und der Luft sowie zur Verdunstung werden die in Quickborn gewonnenen Werte im Vergleich zu den Strahlungsergebnissen diskutiert.
Summary Series of measurements for the energy exchange at the surface are collected, separately for the energy gain by short-wave radiation, the energy loss by long-wave radiation and the energy consumption in the direction of ground, air and by evaporation; daily totals for a horizontal surface are considered. A comparison of the actually measured and the theoretically expected daily totals of short-wave radiation is made for the different geographical latitudes. For long-wave radiation some results of measurements obtained at Hamburg are referred to. For the energy consumption spent on the heating of the ground and the air and on evaporation the values obtained at the Quickborn observatory are discussed and compared with the results of the radiation measurements.
Résumé L'auteur a groupé différentes mesures du bilan énergétique au niveau du sol effectuées par plusieurs expérimentateurs; il a classé séparément les gains par rayonnement à courte longueur d'onde, les pertes par rayonnement à grande longueur d'onde ainsi que l'énergie absorbée par le sol, par l'air et par l'évaporation. Il considère les sommes journalières rapportées à une surface horizontale. Comparaison de ces sommes calculées et observées pour diverses latitudes en ce qui concerne le rayonnement court. Séries de mesures du rayonnement long faites à Hambourg. Discussion des quantités d'énergie nécessaires au réchauffement du sol et de l'air et à l'évaporation sur la base des valeurs obtenues à Quickborn.

Mit 11 Textabbildungen

Herrn Dr.Anders K. Ångström zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.  相似文献   

16.
Zusammenfassung Nach Messungen am Vernagtferner (Ötztaler Alpen) in ungefähr 3000 m Höhe wird der nächtliche Wärmeumsatz der gefrorenen Gletscheroberfläche studiert. Es zeigt sich, daß die Schmelzwärme des gefrierenden Wassers als wesentliches Teilglied der Wärmebilanz in derselben Größenordnung in Erscheinung tritt wie der fühlbare Wärmestrom aus der Luft zum Eis. Schon ein sehr geringer Schmelzwassergehalt des Eises (geschätzt 0,026 g cm–3) bedeutet für den nächtlichen Energieumsatz eine beeutende Wärmequelle. Die Abkühlung des Eises drint in klaren Nächten etwa 10 bis 15 cm in das Eis ein und kann mit 10 bis 15 cal cm–2 angegeben werden. Theoretische Ansätze zeigen, daß die nach Frostnächten beobachtete Verzögerung des Beginns des Schmelzvorganges an der Oberfläche bei beginnender kurzwelliger Einstrahlung durch die Annahme eines Absorptionskoeffizienten des Gletschereises von etwa 0,15 cm–1 auch quantitativ erklärt werden kann. Die Berechnung der Temperaturänderung des Eises nach Frostnächten wurde auf allgemeinere Störfunktionen erweitert.
Summary On the basis of measurements carried out on the Vernagtferner (Oetztal Alps) at approximately 3000 m altitude the nocturnal heat balance of the frozen glacier surface is discussed. It was found that the heat of fusion of the freezing water is an essential component of the heat balance showing the same order of magnitude as the heat current from air to ice. A very small melting-water content in the ice (estimated 0,026 g·cm–3) means quite aconsiderable source of heat for the nocturnal energy exchange. In clear nights, the cooling of the ice reaches depths of 10 to 15 cm and amounts to 10 to 15 cal. cm–2. Theoretical considerations show that the delay of the beginning of the melting-process at the surface observed after frost nights, when short-wave radiation is setting in, can be explained also quantitatively by assuming an absorption coefficient of the glacier ice of about 0,15 cm–1. The calculation of the temperature variation of the ice after frost nights is extended to more generalized perturbation functions.
Résumé L'auteur présente une étude des échanges calorifiques nocturnes de la surface glaciaire d'après des mesures effectuées à environ 3000 m. d'altitude sur le Vernagtferner dans les Alpes de l'Oetztal. On constate que la chaleur de solidification de l'eau représente dans le bilan thermique un facteur ordre de grandeur que l'apport de chaleur de l'air à la glace. Une faible teneur de la glace en eau de fusion (estimée à 0,026 g · cm–3) constitue pour les échanges calorifiques nocturnes déjà une source de chaleur appréciable. Le refroidissement de la glace par nuits claires se fait sentir jusqu'à 10 à 15 cm de profondeur et représente environ 10 à 15 cal·cm–2. Des considérations théoriques montrent que le retard du début de la fusion superficielle après des nuits à gelée, dèe que commence le rayonnement à courte longueur d'onde, s'explique quantitativement en admettant und coefficient d'absorption de la glace d'environ 0,15 cm–1. L'auteur calcule la variation de température de la glace après des nuits à gelés au moyen de fonctions généralisées de perturbation.

Mit 4 Textabbildungen.  相似文献   

17.
Zusammenfassung Ausgehend von der allgemeinen Wärmebilanzgleichung an der Erdoberfläche wird eine Formel für die Jahresmitteltemperatur an der Erdoberfläche sowohl für den strahlungsundruchlässigen Erdboden als auch für die für kurzwellige Einstrahlung transparente Hydrosphäre abgeleitet. Dabei zeigt sich, daß infolge des Abweichens des mittleren Temperaturgradienten in der Atmosphäre von der Trockenadiabate bei Zulassung vertikaler Austauschvorgänge die Mitteltemperatur am Boden Schwankungen aufweisen muß, wenn auch die Strahlungsbilanz selbst als streng periodisch vorausgesetzt wird, wie dies in der Literatur häufig geschieht. In der Hydrosphäre hat überdies die Strahlungsdruchlässigkeit bei nicht zu großer turbulenter Durchmischung des Wassers einen nicht zu vernachlässigenden Einfluß auf die Oberflächentemperatur, wie durch Heranziehen direkter Messungen der (selektiven) Absorption in natürlichen Gewässern gezeigt wird. Eine Änderung der Transparenz des Wassers für die eindringende Strahlung durch organische oder anorganische Beimengungen könnte eine Variation der Oberflächentemperatur in der Größenordnung von einem Grad zur Folge haben.
Summary Based upon the general equation for the heat balance at the earth's surface a formula for the mean annual temperature of the surface is derived both for soil that is impervious to radiation and for the hydrosphere being transparent to short-wave radiation. If we allow for vertical heat transfer by eddies in the atmosphere it yields that the mean temperature at the surface will vary with time even if the radiation balance is assumed to be strictly periodical, an assumption frequently to be found in literature, only because the mean temperature lapse rate in the atmosphere is less than the dry adiabatic lapse rate. Moreover in the hydrosphere in case of not too great turbulent mixing of the water the surface temperature is influenced by the amount of transparency of the water for the short wave incoming radiation. It is shown by using direct measurements of the coefficients of absorption in natural lakes that this effect cannot be neglected in general. A change of the transparency of the water caused by organic or inorganic substances might be followed a variation of the mean surface temperature in the order of magnitude of one degree.
Résumé Partant de l'équation générale du bilan thermique à la surface du sol, on établit une formule donnant la température annuelle moyenne au sol, aussi bien pour le sol opaque à l'égard du rayonnement que pour l'hydrosphère transparente au rayonnement de courte longueur d'onde. On constate que, du fait que le gradient vertical moyen de température de l'atmosphère s'écarte de l'adiabatique sèche par suite des processus d'échange turbulent, la température moyenne au niveau du sol doit présenter des variations, même si le bilan radiatif est supposé périodique comme on l'admet fréquemment. Dans l'hydrosphère, la transparence au rayonnement, sous réserve d'un mélange turbulent modéré de l'eau, a un effet non négligeable sur la température superficielle comme le montrent les mesures directes de l'absorption dans les eaux naturelles. Une modification de la transparence de l'eau à l'égard du rayonnement incident par suite d'apports organiques ou minéraux pourrait entraîner un changement de la température superficielle de l'ordre du degré.

Mit 1 Textabbildung.  相似文献   

18.
Summary The available aerological material now permits a more accurate estimate than before of the various terms in the heat budget. It is difficult to find an area for which all energy budget terms have been evaluated. The research at McGill University has attempted to fill this need for the Polar Ocean. In such discussions the heat fluxes at two levels must be known: in the present investigation, 300 mb and earth's surface were chosen. The heat budget calculations were carried out for several areas of the Polar Ocean. Independent calculations of all terms having been made, it was possible to check the accuracy. Both for the Polar Ocean and the Norwegian-Barents Sea a satisfactory balance was obtained.The surface energy budget shows that the radiative terms are far greater than all other influences, and the long-wave components are the greatest in all areas and months. The sensible heat flux from atmosphere to ground is negligible. In winter, all energy expenditure is radiative from the Polar Ocean, but 20% is non-radiative over the Norwegian-Barents Sea. There, the readily available energy from the ocean compensates for the progressively smaller input by radiation through the winter, and the energy budget remains extraordinarily stable during the winter. Looking at the tropospheric energy budget over the Arctic, there is a sharp increase in importance of non-radiative terms on the income side, and an even more pronounced decrease on the expenditure side.Calculations for the earth-atmosphere energy budget show that the result of no advection into the North Polar regions would be a temperature drop of 35° C over the Norwegian-Barents Sea and about 50° over the Central Polar Ocean. The various energy currents are represented pictorially, setting the total incoming energy at the top of the atmosphere equal to 100 units. All discussions refer to the average conditions over the Arctic Ocean. It would be most valuable to know which changes in the individual terms are possible and can be realised under the existing conditions of the world in which we live. The data available from the present investigation will be used for such a study of climatic change.
Zusammenfassung Das verfügbare aerologische Beobachtungsmaterial gestattet heute eine genauere Schätzung der verschiedenen Terme des Wärmehaushalts als früher. Doch ist es schwierig, ein Gebiet zu finden, für das sämtliche Glieder des Energiebudgets bestimmt wurden. Die Untersuchungen der McGill-Universität versuchen, diese Lücke für das Polarmeer auszufüllen. Für solche Untersuchungen müssen die Wärmeströme in zwei verschiedenen Niveaus bekannt sein, und für die vorliegende Untersuchung wurden das 300-mb-Niveau und die Erdoberfläche gewählt. Die Berechnungen des Wärmehaushalts wurden für verschiedene Gebiete des Nördlichen Eismeers durchgeführt. Da unabhängige Berechnungen der einzelnen Glieder durchgeführt wurden, ist es möglich, die Genauigkeit abzuschätzen, und es zeigt sich, daß sowohl für das Eismeer wie für die Norwegen-Barents-See eine befriedigende Bilanz resultiert.Aus der Energiebilanz am Boden ergibt sich, daß die Strahlungsglieder bei weitem größer sind als alle übrigen Einflüsse und daß die langwelligen Komponenten in allen Gebieten und Monaten am größten sind. Der fühlbare Wärmestrom von der Atmosphäre zur Erde kann vernachlässigt werden. Im Winter beruht der gesamte Energieverlust vom Eismeer auf Strahlungsvorgängen, über der Norwegen-Barents-See dagegen nur zu 80%. Hier kompensiert die leichte Wärmeabgabe vom Ozean die progressive Abnahme des Strahlungsgenusses durch den Winter, so daß die Energiebilanz während des Winters außerordentlich gleichmäßig bleibt. Hinsichtlich der Energiebilanz der Troposphäre über der Arktis besteht ein starker Energiegewinn durch die strahlungsfreien Glieder und gleichzeitig eine ausgesprochene Abnahme der Wärmeverluste.Berechnungen des Wärmehaushalts zwischen Erde und Atmosphäre zeigen, daß das Fehlen von Advektion zum Nordpolargebiet zu einem Temperaturabfall von 35° C über der Norwegen-Barents-See und von 50° über dem zentralen Eismeer führen müßte. Die verschiedenen Energieströmungen werden bildlich dargestellt, wobei die gesamte am äußeren Rande der Atmosphäre eintretende Energie 100 Einheiten gleichgesetzt wird. Alle Diskussionen beziehen sich auf durchschnittliche Verhältnisse über dem Eismeer. Es wäre von großem Interesse zu untersuchen, welche Veränderungen der einzelnen Glieder unter den auf der Erde herrschenden Bedingungen möglich und realisierbar sind. Die Resultate der vorliegenden Untersuchung werden für eine derartige Studie über Klimaveränderungen benützt werden.
Résumé Les observations aérologiques disponibles actuellement permettent une estimation plus précise que jusqu'ici des différents paramètres de calcul du bilan thermique. Il est cependant difficile de trouver une surface d'une certaine dimension pour laquelle tous les termes du bilan énergétique ont été évalués. Les recherches entreprises à l'Université McGill tentent de combler cette lacune pour l'Océan Glacial Arctique. Pour ce faire, il faut connaître les flux de chaleur à deux niveaux; dans la présente étude, on a choisi la surface standard de 300 mb et le sol. Les calculs du bilan thermique ont été effectués pour plusieurs parties de l'Océan Glacial Arctique. Vu que chaque terme de l'équation fut calculé indépendemment des autres, il fut possible d'en contrôler la précision. On a ainsi obtenu un bilan satisfaisant tant pour l'Océan Glacial tout entier que pour la partie située entre les Mers de Norvège et de Barentz.Le bilan énergétique à la surface du sol montre que les paramètres de radiation sont beaucoup plus importants que tous les autres et que leurs composantes se rapportant aux longues ondes sont les plus grandes dans toutes les régions étudiées ainsi qu'au cours de tous les mois de l'année. Le flux de chaleur perceptible de l'atmosphère vers le sol est négligeable. En hiver, toute la dépense d'énergie provient du rayonnement sur l'Océan Glacial Arctique, mais, sur les Mers de Norvège et de Barentz, 20% de ces pertes d'énergie ne proviennent pas du rayonnement. Dans ce second cas, l'énergie venant de la mer et immédiatement disponible compense durant tout l'hiver la diminution progressive du rayonnement reçu, si bien que le bilan énergétique y est extraordinairement stable durant toute cette saison. Quant au bilan énergétique de la troposphère au-dessus de l'Arctique, on constate une forte augmentation de l'importance des termes étrangers au rayonnement du côté des gains en énergie et une décroissante tout aussi importante de ceux-ci du côté des pertes.Des calculs concernant l'échange énergétique entre l'atmosphère et la terre montrent que le résultat de l'absence d'advection vers les régions polaires arctiques serait une chute de température de 35° C sur les Mers de Norvège et de Barentz et de près de 50° C sur le centre de l'Océan Glacial Arctique. Les différents courants d'énergie ainsi calculés sont reportés sur des figures en pour-cent de l'énergie totale reçue au sommet de l'atmosphère. Toutes les dicussions se rapportent à des conditions moyennes régnant sur l'Océan Glacial Arctique dans son ensemble. Il serait cependant très intéressant de connaître quelles sont, pour les différents termes du bilan thermique, les variations possibles et pouvant se réaliser dans les conditions existant dans le monde où nous vivons. Les chiffres résultants de la présente recherche seront utilisés dans une étude consacrée aux modification du climat.

With 5 Figures

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.  相似文献   

19.
Summary Maps have recently been prepared of the physiography and plant cover of Labrador-Ungava, in the Canadian Sub-Arctic. These enable detailed studies of representative localities to be extended over wider areas. Methods of estimating the average total insolation from sun and sky received at the surface are discussed, together with aerial measurements of albedo and thus a method of calculating the insolation absorbed by the surface is demonstrated. The limitations of the technique are stressed.
Zusammenfassung Es wurden Karten der Physiographie und Pflanzenbedeckung von Labrador-Ungava im sub-arktischen Klimagebiet Kanadas bearbeitet; an Hand dieser Karten kann von einzelnen, repräsentativen Orten auf die Verhältnisse in größeren Gebieten geschlossen werden. Die Methoden zur Abschätzung der Globalstrahlung an der Erdoberfläche werden diskutiert. Zusammen mit Messungen der Albedo vom Flugzeug aus ergibt sich eine Möglichkeit, die vom Erdboden absorbierte Strahlungsenergie zu berechnen. Die Grenzen der Leistungsfähigkeit dieser Methode werden betont.
Résumé On a dressé des cartes de la physiographie et de la couverture végétale du Labrador-Ungava soumis au climat subarctique du Canada. Elles permettent d'étendre les conclusions relatives à certains lieux représentatifs à de plus grands territoires. Discussion des méthodes d'estimation du rayonnement global à la surface du sol. En tentant compte de mesures de l'albédo faites depuis l'avion, on peut calculer l'énergie de rayonnement absorbée par le sol. Les limites d'application de la méthode sont discutées.

The research described in this paper was sponsored jointly by the Carnegie Arctic Programme of McGill University and the Defence Research Board of Canada.  相似文献   

20.
Summary In the paper two records of solar radiation obtained on the high plateau of South-West Africa are analysed. One of them contains about 6000 observations (until recently unpublished) of the intensity of direct radiation made, at Brukkaros, over the five-year period from 1927 to 1931, by the solar-constant observing-team of the Smithsonian Institution. The other is a double record of total and of diffuse hemispherical radiation at Windhoek. This latter station has been operating since August 1951 and is one of a number maintained by the Weather Bureau of South Africa. An account is included of the techniques which have been adopted for the operation of such radiation stations in the Union's network.For Brukkaros not only are various aspects of the basic intensity record discussed but an attempt has been made to build up a set of representative data for the total radiation which would be received on a horizontal plane at all times of the year from a cloudless sky. Sections of the paper are devoted to a preliminary investigation of the turbidity and the absorptive and reflective properties of the atmosphere over this semi-desert sub-tropical highland. The Windhoek material, especially, has been subjected to statistical analysis and a number of summaries are presented of the salient features of the record. A comparison is drawn between the two assemblages of values and generalizations are made regarding the solar radiation climate of the territory.As this would appear to be the first comprehensive study to be undertaken of the distribution of solar radiation in an arid zone of Africa, detail which has been considered of importance, particularly from the viewpoint of the future utilization of solar energy, has been included. The perfect integration of the two distinctly different records places a very high degree of confidence upon their interpretation.
Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden zwei Registrierreihen der Sonnenstrahlung untersucht, die auf dem Hochplateau von Südwestafrika gewonnen wurden. Die eine davon umfaßt etwa 6000 erst kürzlich veröffentlichte Beobachtungen der Intensität der direkten Sonnenstrahlung, die während der fünfjährigen Periode 1927 bis 1931 von der Solarkonstanten-Beobachtungsgruppe der Smithsonian Institution in Brukkaros angestellt wurden. Das andere ist eine Parallelregistrierung der globalen und der diffusen Strahlung auf Horizontalfläche in Windhoek, wo im Strahlungsnetz des Weather Bureau von Südafrika seit August 1951 eine Station in Betrieb ist. Es wird auch über die in diesem Strahlungsnetz angewandten instrumentellen Einrichtungen berichtet.Für Brukkaros werden nicht nur verschiedene Gesichtspunkte der grundlegenden Intensitätsmessungen erörtert, sondern es wurde auch der Versuch gemacht, eine Serie der repräsentativen Größen für die Globalstrahlung zu berechnen, die von einer horizontalen Ebene zu jeder Zeit des Jahres von einem wolkenlosen Himmel erhalten werden. Weiterhin wurde eine vorläufige Untersuchung über die Trübung und die Absorptions- und Reflexionseigenschaften der Atmosphäre über diesem subtropischen Steppenhochland durchgeführt. Speziell das Material von Windhoek wurde einer statistischen Analyse unterzogen und in einigen zusammenfassenden Darstellungen wurden die wesentlichen Resultate der Registrierungen herausgearbeitet. Zwischen den Ergebnissen der beiden Stationen wird eine Vergleichung durchgeführt und es werden die allgemeinen Züge des Strahlungsklimas des Landes abgeleitet.Da es sich hierbei offenbar um eine erste zusammenfassende Untersuchung über die Verteilung der Sonnenstrahlung in einer Trockenzone von Afrika handelt, werden Einzelheiten erörtert, denen speziell im Hinblick auf eine zukünftige Ausnützung der Sonnenenergie eine besondere Bedeutung zugeschrieben werden muß. Die gute Übereinstimmung der zwei deutlich verschiedenen Beobachtungsreihen verleiht ihrer Deutung einen hohen Grad von Zuverlässigkeit.
Résumé L'auteur analyse deux séries d'enregistrements du rayonnement solaire obtenues sur le haut plateau du Sud-Ouest africain; l'une comprend 6000 mesures de l'intensité du rayonnement solaire direct faites de 1927 à 1931 par un groupe d'observateurs de la constante solaire de la Smithsonian Institution à Brukkaros et publiées récemment; l'autre comprend un enregistrement parallèle du rayonnement global et diffus sur une surface horizontale à Windhoek où se trouve une station de rayonnement du Weather Bureau de l'Afrique du Sud depuis août 1951. Il décrit l'appareillage utilisé dans ce réseau pour l'étude du rayonnement.Pour Brukkaros, l'auteur ne se borne pas à discuter les mesures d'intensité de base, mais il tente de calculer une série de grandeurs représentatives du rayonnement global reçu par une surface horizontale à tout moment de l'année par ciel sans nuages. Il étudie provisoirement le trouble atmosphérique et les propriétés absorbantes et réfléchissantes de l'atmosphère de ce haut plateau semi-désertique subtropical. Le matériel de Windhoek spécialement a été soumis à l'examen statistique et les résultats essentiels des enregistrements mis en évidence par quelques condensés. Il compare ensuite les résultats des deux stations et esquisse le climat radiatif du pays.Dans cette première synthèse de la distribution du rayonnement dans une région sèche d'Afrique on mentionne aussi des détails importants pour l'utilisation future de l'énergie solaire. Le bon accord de ces deux séries différentes de mesures leur confère un degré élevé de crédibilité.

With 9 Figures.  相似文献   

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