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1.
Summary As sea waves develop with increasing fetch, a balance is continuously maintained among the enegy increase in waves, the rate of energy received from the wind, and the rate of the energy dissipated in water. In making a semi-empirical analysis of this problem, the first is evaluated by B. W. Wilson's Formula IV, the second by aerodynamic and meteorological methods and data, and third by matching certain dimensional considerations to the difference of the first two. In the consequent synthesis the rate of the wave energy growth is evaluated as the rate of the wind energy input less the rate of energy dissipation. The growth of the wave energy with increase of the fetch is finally evaluated by numerical integration of energy equations. The increase of the energy is resolved into increases of wave celerity and height by simultaneous solution of energy and momentum equations. The form of energy equations, and the experience with their integration provide explicit indication of many factors affecting the wave growth, in addition to the, commonly used, wind speed and fetch.
Der Energiehaushalt bei der Entwicklung von Meereswellen, halb-empirische Auswertung
Zusammenfassung Da sich die Meereswellen mit zunehmendem Windweg entwickeln, ist ständig ein Gleichgewicht vorhanden zwischen der Energiezunahme der Wellen, dem Anteil der Energie, die sie vom Wind erhalten und dem Energieanteil, der im Wasser vernichtet wird. Bei einer halbempirischen Analyse dieses Problems wird ersteres nach der Formel IV von B. W. Wilson untersucht, zweites an Hand von aerodynamischen und meteorologischen Methoden und Daten und letzteres durch gewisse Dimensionsbetrachtungen über die Differenz der beiden ersten. In der anschließenden Synthese wird die Zuwachsrate der Wellenergie berechnet aus dem Verhältnis der Windenergie, die ihr zugeführt wird, abzüglich der Energievernichtung. Die Wellenenergiezunahme ist mit zunchmendem Windweg schließlich durch numerische Integration von Energiegleichungen berechenbar. Die Energiezunahme wird zerlegt in die Zunahme der Wellengeschwindigkeit und-höhe bei gleichzeitiger Lösung von Energie- und Impulsgleichungen. Die Form der Energiegleichungen und die Erfahrungen mit ihrer Integration geben einen klaren Hinweis auf die vielen Faktoren, die das Wachsen der Wellen verursachen, zusätzlich zu Windgeschwindigkeit und Windweg, die normalerweise nur berücksichtigt werden.
Bilan d'énergie dans la formation des vagues; évaluation semi-empirique
Résumé Tandis que les vagues se développent à mesure que s'accroît le fetch, un équilibre est continuellement maintenu entre l'accroissement d'énergie des vagues, la part d'énergie fournie par le vent et la part d'énergie dissipée dans l'eau. Pour faire une analyse semi-empirique du problème, la première est évaluée au moyen de la formule IV de B. W. Wilson, la seconde par des méthodes et des données aérodynamiques et météorologiques et la troisième en adaptant certaines considérations d'ordre dimensionnel à la différence entre les deux premières. Dans la synthèse qui en résulte, le taux d'accroissement de l'énergie des vagues est considéré comme étant la différence entre la part de l'énergie fournie par le vent et celle de l'énergie dissipée. L'accroissement de l'énergie des vagues à mesure qu'augmente le fetch est obtenu finalement par intégration numérique des équations d'énergie. Cet accroissement d'énergie se traduit en accroissements de la célérité des vagues et de leur hauteur obtenus en résolvant simultanément les équations d'énergie et des moments cinétiques. La forme des équations d'énergie et l'expérience avec leur intégration fournissent des indications explicites sur les nombreux facteurs qui interviennent dans la croissance des vagues, en plus de la vitesse du vent et du fetch habituellement utilisés.
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2.
Walden  H. 《Ocean Dynamics》1954,7(3-4):129-139
Zusammenfassung Die hauptsächlich in der amerikanischen Literatur gegebenen Anweisungen zur Berechnung der Windsee aus dem herrschenden Wind gelten im allgemeinen für nicht-wandernde Windfelder. Hier wird gezeigt, daß bei den für die praktische Seegangsvorhersage häufig bedeutungsvollen wandernden Windfeldern der entstehende Seegang auch abhängig ist von der Breite des Windfeldes, von seiner Verlagerungsgeschwindigkeit und von dem Winkel, den Windrichtung und Zugrichtung des Windfeldes bilden. Die wichtigsten der verschiedenen Situationen, die sich ergeben können, werden behandelt. Dabei werden Hinweise für die Berechnung eines effektiven Fetch und einer effektiven Windwirkungsdauer gegeben, mit denen die von einem wandernden Windfeld erzeugte Windsee annähernd bestimmt werden kann.
On the height of the wind sea in a travelling rectangular fetch
Summary Recent papers, chiefly such of American origin, often discuss methods enabling wind generated sea to be derived from the dominating wind. These methods refer, in general, to non-travelling fetches. The present paper deals, however, with the problem of travelling fetches which are often of greater importance to practical sea forecasting. It is shown that in the case of wandering fetches the wind generated sea is also a function of the fetch's width, of its displacement speed and of the angle between the wind's direction and the direction of displacement of the fetch. The most important of the various situations that occur are discussed and instructions are given to compute the effective fetch and the effective duration of the wind's action as these data will allow to approximately determine height and period of a wind sea from a travelling fetch.
Sur la hauteur des vagues soulevées par le vent d'un »fetch« rectangulaire en mouvement
Résumé Des publications récentes, surtout telles venant des Etats-Unis, exposent des méthodes permettant de dériver du vent actuel les vagues de vent; ces méthodes se réfèrent, en general, à des »fetches« stationnaires. Le présent travail, cependant, traite le problème des »fetches« en mouvement qui sont souvent d'une importance plus grande à la prévision pratique de la mer du vent. On montre que les vagues du vent, en train de naître, sont aussi fonction de la largeur du »fetch«, de sa vitesse de déplacement et de l'angle formé par la direction du vent et la direction du mouvement du »fetch«. Alors, on discute des nombreuses situations les plus importantes qui peuvent se réaliser, donnant, en même temps, des instructions à évaluer »le fetch effectif« et »la durée effective de l'action du vent«; ces données permettent de dériver approximativement la force et la période des vagues engendrées par le vent d'un »fetch« progressif.
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3.
Summary The wave drag, caused by horizontal components of normal air pressures, had been evaluated by three methods: wind tunnel tests on rigid models, observations of wave growth at sea, and theories of J. W. Miles and T. Brooke Benjamin. It has been found that neither the magnitude nor the functional form of the pressure drag is correctly predicted by the form of the theory specifically developed for application to rigid models. On the other hand, the form of the theory developed for mobile waves gives results in good agreement with wind tunnel model data at corresponding values of wave steepness. Model tests and theory agree in that the pressure drag does not depend on the Reynolds Number. In the absence of experimental data on pressures acting on water waves, the limits, within which the pressure drag must be confined, are defined by considering the observed rate of wave development at sea, and the total and frictional drag of water surface. Model tests, as well as the theory, give pressure drag estimates which lie within the foregoing limits. Miles' form of the pressure drag coefficient, *, in terms of the friction velocity,u *, leads to a particularly simple expression for the ratio of the pressure drag to total drag. Thus, rational prediction of the wave growth in wind is connected with the ability to predict the total drag of the sea surface.
Winddruck und Wellenentwicklung — eine Schätzung an Hand von theoretischen Berechnungen, Modelltests und Seebeobachtungen
Zusammenfassung Der durch die horizontalen Komponenten normalen Winddrucks erzeugte Wellenwiderstand ist auf drei verschiedene Methoden ausgewertet worden: durch Windkanaltests an starren Modellen, Beobachtungen der Wellenzunahme auf See und mit Hilfe der Theorien von J. W. Miles und T. Brooke Benjamin. Es stellte sich heraus, daß weder die Größenordnung noch die funktionelle Form des Druckwiderstandes genau von der theoretischen Form wiedergegeben wird, die speziell für starre Modelle entwickelt worden ist. Andererseits ergibt die theoretische Form für wandernde Wellen Daten, die bei entsprechenden Werten der Wellensteilheit gut mit den Ergebnissen der Windkanalmodelle übereinstimmen. Modelltests und Theorie stimmen darin überein, daß der Druckwiderstand nicht von der Reynolds-Zahl abhängt. Da experimentelle Daten über den Druck, der auf Wasserwellen ausgeübt wird, fehlen, werden die Grenzen, in denen sich der Druckwiderstand bewogen muß, unter Berücksichtigung der beobachteten Wellenzuwachsrate auf See und des Gesamt- und Reibungswiderstands bestimmt. Modelltests und Theorie ergeben Druckwiderstandsschätzungen, die in den oben erwähnten Grenzen liegen. Miles Druckwiderstandskoeffizient * bei einer Schubspannungsgeschwindigkeit * führt zu einer besonders einfachen Darstellung des Verhältnisses von Druckwiderstand zu Gesamtwiderstand. So besteht ein Zusammenhang zwischen stichhaltiger Vorausberechnung der Wellenzunahme bei Wind und der Möglichkeit, den Gesamtwiderstand der Meeresoberfläche zu berechnen.
Evolution des vagues sous l'effet des pressions de l'air. Etude théorique — Essais sur modèles — Observations à la mer
Résumé La résistance à l'avancement des vagues due aux composantes horizontales de pressions d'air normales a été calculée suivant trois méthodes: par essais en soufflerie sur modèles rigides, par observations à la mer de la croissance des vagues et suivant la théorie de J. W. Miles et T. Brooke Benjamin. On a trouvé que ni la valeur ni la forme de l'expression de la résistance due à la pression ne sont données correctement par la théorie spécifiquement adaptée aux modèles rigides. D'autre part la théorie appliquée aux vagues en mouvement donne des résultats qui concordent bien avec ceux obtenus en soufflerie pour des valeurs correspondantes de la cambrure des vagues. Les essais sur modèles et la théorie sont d'accord sur le fait que la résistance due à la pression ne dépend pas du Nombre de Reynolds. En l'absence de données expérimentales sur l'action des pressions sur les vagues, les limites à l'intérieur desquelles doit être comprise la résistance de pression sont définies en considérant la vitesse de formation des vagues observée à la mer, la résistance totale et la résistance de frottement sur la surface de l'eau. Les essais sur modèles, comme la théorie, donnent des estimations de la résistance de pression qui restent dans les limites mentionnées ci-dessus.La forme donnée par Miles au coefficient * de cette résistance en fonction de la vitesse de frictionu *, permet d'obtenir une expression particulièrement simple du rapport de la résistance de la pression à la résistance totale. De cette façon la prévision rationnelle de la croissance des vagues dans le vent se trouve rattachée à la possibilité de prévoir la résistance totale de la surface de la mer.
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4.
Zusammenfassung Nach Erörterung der benutzten vertikal integrierten Bewegungsgleichungen für ein Meer mit Sprungschicht sowie der Ansätze für Schubspannung und Reibung werden die Beziehungen zwischen Spiegel- und Sprungflächenlage und die Wirkung des Windschubs auf einen geschichteten Kanal diskutiert. Es folgt die Beschreibung der Windschubwirkung auf tropische Modellmeere mit Sprungschicht. Insbesondere wird das Ergebnis einer den Verhältnissen im Arabischen Meer bei beginnendem Sommermonsun nahekommenden Modellrechnung beschrieben, in der sich die Sprungschicht vor der afrikanisch-arabischen Küste um mehrere Dekameter hebt (upwelling), vor der indischen Küste ebenso stark absenkt. Parallel diesen Küsten treten zwischen dem 8. und 16. Tag Wellenkämme und-täler in der Sprungschicht und in der Oberfläche in genau gleicher Art auf, wie sie A. Defant [1950/1951] aus Beobachtungen vor der kalifornischen Küste im Zusammenhang mit auf- und ablandigem Windschub abgeleitet hat. Wir zeigen noch, daß diese Wellen nichts mit fortschreitenden zu tun haben können und leiten die dafür gebräuchliche Formel für die Fortpflanzungsgeschwindigkeit aus den vertikal integrierten Bewegungsgleichungen ab.Abschließend wird das Modell einer idealisierten Nordsee mit sommerlicher Sprungschicht beschrieben, in dem das Massen- und Geschwindigkeitsfeld durch ein vorüberziehendes Tiefdruckgebiet Änderungen erfährt. Dem Luftdruckminimum folgt eine Mulde mit zyklonaler Wasserzirkulation in der Oberschicht nach, welche noch geraume Zeit nach Abzug des Tiefs anhält. Die Sprungschicht hebt sich südlich der Bahn des Tiefs um einige Meter und entfaltet eine kräftige, südwärts fortschreitende Wellenbewegung an der östlichen Begrenzung. Auch in der Unterschicht herrscht eine zyklonale Wasserzirkulation vor; das untere Wirbelzentrum bleibt aber hinter dem der Oberschicht zurück und holt es erst nach Abzug der Zyklone ein. Beide Wirbelzentren liegen dann unter einer sich abschwächenden Mulde in der Wasseroberfläche.Unsere Modelle zeigen, daß es mit den heutigen Hilfsmitteln im Prinzip möglich ist, nicht nur die Einflüsse aktueller meteorologischer Faktoren auf die Wasseroberfläche, sondern auch ihre Wirkung auf die Massenverteilung innerhalb des Meeres zu ermitteln. Zur modellmäßigen Darstellung der allgemeinen Zirkulation des Meeres sind allerdings die hier nicht berücksichtigten Vermischungsvorgänge in Rechnung zu stellen.
Numerical models on wind produced motions in a sea with a pycnocline
Summary After a treatment of the system of vertically integrated equations of motion concerning a sea with a pycnocline we discuss the stress and friction terms used here and the general relations connecting the variation of the surface with that of the pycnocline as well as the effect of wind stress in a double-layered canal. After that we regard the effects of wind stress and pressure of air on tropical model oceans with a pycnocline. Especially the result of a numerical computation of the behaviour of an idealized Arabian Sea in the beginning of the summer monsoon is described: The pycnocline is lifting by several decameters in front of the African and Arabian shores (upwelling) and is descending by the same number of decameters in front of the Indian coast. Between the eighth and sixteenth day there are contrary wave crests and troughs in the surface and in the pycnocline parallel to the African and Indian shores of exactly the same kind as those already derived from observations in front of the Californian coast by A. Defant [1950/1951] in connection with on-shore an off-shore winds.Concluding, we describe the model of an idealized North Sea with a summer thermocline where the fields of mass and velocity are affected by a passing low. Its centre is followed by a trough in the surface and a cyclonic circulation in the upper layer continuing even a long time after the low had passed. In the south of its path the thermocline ascents some meters and at the eastern shore it develops a vigorous wave motion propagating southward. A cyclonic circulation prevails also in the layer beneath the thermocline; its centre lags behind the curl centre of the upper layer but at last joins it after the low left the model sea. Both curl centres then come to lie underneath the gradually diminishing trough in the sea surface.As shown by our models, the modern aids make it possible, not only to compute the effects of the actual meteorological events on the sea surface but also their effects on the mass distribution within the sea. If, however, a model of the general circulation in the oceans is to be given, there should, at any rate, be taken into account the mixing processes of water masses neglected here.
Modèles numériques pour le calcul des mouvements dûs au vent dans une mer ayant une couche de densité à discontinuité
Résumé Pour une mer ayant une couche de densité à discontinuité on discute le système des équations de mouvements, intégrées verticalement et on expose les termes du frottement tangentiel dû au vent et ceux de la friction interne employés dans ce travail. Puis on traite les relations générales qui existent entre les variations de la surface et celles de la couche de discontinuité et on décrit les effets du frottement tangentiel dû au vent dans un canal à deux couches. Aprés cela on étudie l'effet du frottement tangentiel dû au vent et la pression atmosphérique exercée sur des modèles de mers tropiques ayant des couches de discontinuité. On décrit surtout le résultat du calcul numérique du comportement d'une mer idéalisée arabique au commencement de la mousson estivale. Suivant ce calcul, la couche de discontinuité s'élève par plusieurs décamètres (upwelling) devant la côte afro-arabique et elle s'abaisse en même degré devant la côte indienne. Entre le 8ième et le 16ième jour il se présente, parallèlement à ces côtes, des crêtes et des creux de vagues opposées dans la couche de discontinuité et dans celle de la surface. Ces vagues sont de la même espèce que celles que A. Defant [1950/1951] a déjà dérivées des observations faites devant la côte de la Californie en présence du frottement tangentiel dû aux vents de terre et de mer. On montrera que ces vagues ne peuvent avoir aucun rapport aux vagues progressives et nous dérivons des équations verticalement intégrées de mouvement la formule en usage pour la vitesse de propagation.Ênfin, on décrit le modèle de la mer idéalisée du Nord, dans laquelle on suppose une couche estivale de discontinuité. Dans ce modèle le champ de masse et le champ de vitesse subissent de changements par le passage d'une aire de basse pression, dont le minimum atmosphérique est suivi d'une dépression qui de sa part, dans la couche supérieure de l'eau, est accompagnée d'une circulation cyclonique, qui se maintient même quelque temps après le passage de l'aire de basse pression. Au sud de sa trajectoire la couche de discontinuité s'élève par plusieurs mètres; à sa limite orientale elle développe de fortes vagues qui se propagagent vers le sud. Dans la couche qui se trouve au-dessous de la couche de discontinuité, une circulation cyclonique est également prédominante; son centre est en retard sur celui de la couche supérieure qu'il ne rattrapera qu'après le passage du cyclone. Les deux centres cycloniques se trouvent alors au-dessous de la dépression en voie de s'exténuer à la surface de l'eau.Les modèles montrent que les ressources modernes permettent, en principe, de calculer non seulement les effets des facteurs météorologiques actuels à la surface de l'eau, mais aussi leurs effets sur la distribution des masses dans l'océan. Si l'on veut, cependant, représenter la circulation générale en mer au moyen d'un modèle, il est nécessaire de tenir compte des processus de mélange non considérés dans cette étude.

Hierzu Tafel 7 mit Abb. 7a-e, Tafel 8 mit Abb. 11a-d, Tafel 9 mit Abb. 12a-e

Herrn Professor A. Defant zum 81. Geburtstag gewidmet.  相似文献   

5.
Summary Determining, with the aid of weather maps, the area and time of formation of swell observed in the subtropical region, the author found the practical methods developed by W. J. Pierson jun., G. Neumann and R. W. James [1953] to be superior to other proceedings. From a fixed point of observation (on the northern hemisphere) swell waves will be observed to turn in a counter clockwise sense if the generating depression is developing or intensifying at its very area of origin and if its distance is long enough.
Sur l'observation d'une houle et sur les relations entre une houle et son aire génératrice
Résumé Cherchant à déterminer, à l'aide des cartes du temps, l'aire génératrice et le moment de génération d'une houle on trouve que les méthodes pratiques d'après W. J. Pierson le jeune, G. Neumann et R. W. James [1953] se montrent, dans le cas actuel, supérieures à d'autres procédés. Se trouvant à un point fixe d'observation, on aperçoit que sur l'hémisphère nord les ondulations de la houle causées par une dépression atmosphérique tournent en sens inverse des aiguilles d'une montre, à condition que la dépression en question se développe ou s'intensifie sur sa propre aire génératrice et qu'elle se trouve à une distance assez longue du point d'observation.
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6.
Summary The growth of the waves in a storm in which the wind speed increased from 25 knots to 62 knots and in which the significant waves grew from 6 feet to 42 feet as recorded by the O.W.S.Weather Explorer is studied. Spectra computed from the records are compared with the results of J. Darbyshire, C. Bretschneider and G. Neumann. The spectral forms given by Neumann for partially developed seas do not agree with the observed spectra, although the height forecasts are good. The results indicate that the height of a fully developed sea as a function of wind speed as given by Neumann is an overestimate. They also suggest that the data studied by Darbyshire do not correspond to fully developed seas for the higher wind speeds and that the height of a fully developed sea as given by Darbyshire is an underestimate.
Eine Untersuchung der Methoden zur Vorhersage des Seeganges und der Höhe einer voll ausgereiften Windsee auf Grund von Seegangsregistrierungen auf dem O.W.S. Weather Explorer während eines Sturmes auf See
Zusammenfassung Das Anwachsen der Wellen während eines Sturmes, in dem lt. den Registrierungen des O.W.S. Weather Explorer die Windgeschwindigkeit von 25 auf 62 kn und die charakteristische Wellenhöhe von 6 auf 42 Fu\ anstiegen, ist Gegenstand dieser Untersuchung. Die auf Grund dieser Registrierungen berechneten Spektren werden mit den Ergebnissen von J. Darbyshire, C. Bretschneider und G. Neumann verglichen. Neumanns Formeln fÜr die Spektren der nicht voll ausgereiften Windsee stimmen nicht mit den beobachteten Spektren Überein, wenn auch die Voraussagen bzgl. der Wellenhöhe stimmen. Die Ergebnisse lassen erkennen, da\ mit der von Neumann gegebenen Darstellung die Höhe einer voll ausgereiften Windsee als Funktion der Windgeschwindigkeit Überschätzt wird. Die von Darbyshire erzielten Ergebnisse lassen darauf schlie\en, da\ er seinen Untersuchungen bei höheren Windgeschwindigkeiten eine nicht voll ausgereifte Windsee zugrunde legte und da\ die Höhe der voll ausgereiften Windsee zu niedrig geschätzt wird.
Études sur les mÉthodes de la prÉvision des vagues de vent et de la hauteur des vagues dans l'agitation complètement dÉveloppÉe de la mer du vent en vertu des enregistrements faits à bord du O.W.S. Weather Explorer au cours d'une tempÊte en mer
RÉsumÉ L'accroissement des vagues sous l'influence d'une tempÊte pendant laquelle, selon les enregistrements du O.W.S. Weather Explorer, la vitesse du vent augmenta de 25 à 62 nuds et la hauteur des vagues significatives alla de 6 à 42 pieds, est l'objet d'Étude de ce travail. Des spectres calculÉs à partir de ces enregistrements sont comparÉs avec les rÉsultats obtenus par J. Darbyshire, C. Bretschneider et G. Neumann. Les formules des spectres donnÉes par Neumann pour l'agitation partiellement dÉveloppÉe des vagues du vent ne s'accordent pas aux spectres observÉs bien que les prÉvisions de la hauteur des vagues du vent soieent convenables. Les rÉsultats de Neumann montrent que sa mÉthode conduit à une surestimation de la hauteur des vagues dans l'agitation complètement dÉveloppÉe de la mer du vent en fonction de la vitesse du vent. Les rÉsultats obtenus par Darbyshire laissent reconnaÎtre qu'en prÉsence d'une vitesse ÉlevÉe du vent les donnÉes ÉtudiÉes par lui ne correspondent pas à l'agitation complètement dÉveloppÉe de la mer du vent et que sa mÉthode donne des hauteurs infÉrieures à celles prÉsentes dans la mer complètement dÉveloppÉe du vent.
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7.
Zusammenfassung Unter der Annahme, daß der Seegang nacheinander drei Hauptentwicklungsstufen durchläuft, bis er voll ausgereift ist, lassen sich Beziehungen zwischen den charakteristischen Wellengrößen, der Windgeschwindigkeit, der Wellenlaufstrecke und der Zeitdauer der Windeinwirkung ableiten. Diese Beziehungen sind in graphischer Form für die praktische Seegangsvorhersage dargestellt. Sie gestatten u. a. die Vorausbestimmung der mittleren Periode, d. h. des Mittelwertes der Zeitintervalle zwischen aufeinanderfolgenden Wellenkämmen an einem festen Ort, der häufigsten Periode, der Breite des Periodenspektrums sowie der mittleren und maximalen Wellenhöhe.
On the complexity of wind waves — 2nd part: The growth of waves under the wind's influence
Summary Proceeding from the supposition that wind generated waves have to pass through three principal stages before they will be fully developed, one may establish relations between wind velocity, fetch, duration of wind action, and the characteristic wave dimensions. Graphical representations of these relations are given for the practice of wave forecasting. Among others, they allow to predict the mean period, i. e. the mean value of the time intervals between the passage of successive wave crests at a given point, the most frequent period and the width of the spectrum of periods as well as the mean and maximum wave heights.
La nature complexe des vagues de vent- 2ième partie: Accroissement des vagues sous l'effect du vent
Résumé En supposant que les vagues de vent doivent parcourir trois phases principales pour atteindre les maxima de leurs dimensions et de leur force on peut établir des relations entre la vitesse du vent, le fetsch, la durée de l'action du vent et les dimensions caractéristiques des vagues. Pour les besoins de la prévision pratique des vagues de vent on a établi des représentations graphiques de ces relations qui permettent entre autres de prévoir la période moyenne, c'est à dire de prévoir la moyenne des intervalles de temps entre le passage par un point donné des crêtes des vagues consécutives, la période la plus fréquence, la largeur du spectre de la période et les moyennes et maxima des hauteurs des vagues.

Aus den Arbeiten des Department of Meteorology and Oceanography an der New York University für das Office of Naval Research, Washington, D. C., unter Contract No. Nonr — 285(05).  相似文献   

8.
Summary The long-period part (T>25 h) of currents measured at close spacing in the German Bight in June 1968 is investigated. The north component of the bottom current is shown to be highly correlated with the east component of the wind in this area, the wind-generated changes of the mass-field giving rise to a quasi-geostrophic current near the bottom.This current responds without perceptible delay to the variations of wind fields with periods considerably longer than those of the seiches of the North Sea. The accelerations linked to such long periods are so small as to be negligable and the residual currents can be regarded as quasi-stationary.
Über die Beziehung zwischen Reststrom und Windfeld in der Deutschen Bucht
Zusammenfassung Es werden engabständige Strommessungen in der Deutschen Bucht aus dem Juni 1968 in ihrem langperiodischen Teil (T>25 h) untersucht. Dabei ergibt sich, daß die Nordkomponente des Bodenstromes (v) stark korreliert mit der Ostkomponente des Windes (U) in diesem Gebiet. Die winderzeugten Veränderungen des Massenfeldes verursachen eine quasi-geostrophische Strömung am Boden.Diese Strömung reagiert ohne erkennbare Verzögerung auf solche Veränderungen des Windfeldes, die erheblich größere Perioden haben als die Eigenschwingungen der Nordsee. Die damit verbundenen Beschleunigungen sind sehr klein und so zu vernachlässigen; daher kann man die Restströmung auch als quasi-stationär ansehen.
Sur la relation entre les courants résiduels et le champ du vent en baie Allemande
Résumé La partie à longue période (T>25 h) de courants measurés en des points rapprochés en baie Allemande en juin 1968 est étudiée. La composante Nord du courant de fond se révèle largement corrélée avec la composante Est du vent dans cette zone. Les modifications du champ de masse dues au vent donnent naissance à un courant quasi-géostrophique près du fond.Ce courant répond sans délai perceptible aux variations du champ du vent avec des périodes considérablement plus longues que celles des seiches de la mer du Nord. Les accélérations liées à de telles longues périodes sont si petites qu'elles peuvent être négligées et les courants peuvent être considérés comme quasi-stationnaires.
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9.
Summary Sixty-four wave records taken by the O. W. S. Weather Explorer are investigated and Fourier analysed. The relation between the wind speed and the equivalent heightH, and the frequency of maximum amplitude on the spectrum,f 0, do not differ greatly from those previously obtained in 1955. The wave spectrum, however, can now be shown to be reducible to the same form for all wind speeds for large fetch,H f 2 /H 2 being a function of (f-f 0) only. The same function applies for shorter values of fetch, only, then, the relation is betweenH f 2 /yH 2 andy (f-f 0), wherey is the ratio of the values ofH and 1/f 0 at the short fetch to those for the same wind speed at infinite fetch.Agreement can be found with a previous result by R. W. Burling [1955] under certain conditions. For a fetch of 4 miles, agreement to the same order is obtained with the values of mean square slope found by C. S. Cox and W. H. Munk [1954].It has not been possible to find agreement with the results of Project SWOP (J. Chase, L. J. Cote, W. Marks and others [1957]).
Eine weitere Untersuchung windbedingter Wellen
Zusammenfassung Vierundsechzig Wellenregistrierungen wurden an Bord des O. W. S. Weather Explorer aufgezeichnet und nach der Fourier-Methode analysiert. An dem Verhältnis zwischen der Windgeschwindigkeit und der äquivalenten HöheH sowie der Frequenz der maximalen Amplitude auf dem Wellenspektrumf 0 wurde im Vergleich zu dem im Jahre 1955 festgestellten Verhältnis nur sehr wenig geändert. Bei großem Fetch kann jedoch das Wellenspektrum als auf die gleiche Form für alle Windgeschwin-digkeiten zurückführbar dargestellt werden, daH f 2 /H 2 nur eine Funktion von (f-f 0) ist. Die gleiche Funktion gilt auch für geringere Fetchlängen, nur ist dann die Beziehung zwischenH f 2 /yH 2 undy(f-f 0), wobeiy das Verhältnis der WerteH und 1/f 0 bei kurzem Fetch zu den Werten gleicher Windgeschwindigkeit bei unendlichem Fetch darstellt.Unter bestimmten Bedingungen kann eine Übereinstimmung mit einem früheren Ergebnis von R. W. Burling [1955] erreicht werden. Bei einem Fetch von 4 sm erhält man mit dem Quadrat des mittleren Gefälles nach C. S. Cox und W. H. Munk [1954] eine Übereinstimmung gleicher Größenordnung.Eine Übereinstimmung mit den Ergebnissen des Projektes SWOP (J. Chase, L. J. Cote, W. Marks u. a. [1957]) ließ sich nicht erzielen.
Une autre étude des vagues engendrées par le vent
Résumé Soixante-quatre enregistrements de vagues obtenus par le navire météorologique «Weather Explorer» seront analysés d'après la méthode de Fourier. Le rapport entre la vitesse de vent, la hauteur équivalenteH et la fréquence de l'amplitude maximale sur le spectre d'onde n'a pas beaucoup changé lorsqu'on le compare au rapport constaté en 1955.H f 2 /H 2 n'étant qu'une fonction de (f-f 0), on peut représenter le spectre d'ondes comme d'être réductible à la même forme, à laquelle toutes les vitesses de vent peuvent être référées en présence d'un grand «fetch». La même fonction s'applique à une longueur inférieure de fetch, mais dans ce cas la relation se fait entreH f 2 /yH 2 ety(f-f 0);y étant le rapport des valeursH et 1/f 0 en présence d'un court fetch à des valeurs d'égale vitesse de vent en présence d'un fetch infini.Dans certaines conditions, l'accord se laisse atteindre avec des résultats récents de R. W. Burling [1955]. Lorsque le fetch a 4 milles marins de longueur, l'accord se fait dans le même ordre de grandeur à l'aide des valeurs du carré de la pente moyenne d'après C. S. Cox et W. H. Munk [1954].Il n'était pas possible d'obtenir un accord avec les résultats du projet SWOP (J. Chase, L. J. Cote, W. Marks et d'autres [1957]).
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10.
Summary The rate of the energy dissipation in wind-generated waves is evaluated as the difference between the rate of the energy received from the wind, and the rate of development of the wave energy. An equation is derived from the rate of the energy dissipation in terms of wave characteritics, broadness of the directional distribution of spectral compoennts, and a coeffciient of turbulent viscosity. A hypothesis is made that the latter is composed of two parts, the one directly produced by the wind drag, and the other by the wave formation. The first is evaluated on basis of Ekman's theory of ocean currents, and of Richardson-Kolmogorov 4/3 power scaling law. The the functional form of the second part is obtained by dimesnional reasoning, and a universal empirical coefficient is computed, which has a constant value for all wind velocities, and alls stages of the wave development.
Die Energie-Dissipation in, winderzeugten Wellen: Eine Hypothese
Zusammenfassung Die Energie-Dissipationsrate in winderzeugten Wellen wird als Differenz zwischen der Energiezufuhr durch den Wind und der Zunahme der Wellenergei berechnet.Eine Gleichung für die Energie-Dissipation wird abgeleitet in Abhängigkeit von den charackteristischen Wellengrößen, der Breiten der Richtungsverteilung der Spektralkomponente und einem Koeffizienten der turbulenten Reibung. Es wird eine Hypothese aufgestellt, daß sich der letztere aus zwei Teilen zusammensetzt, deren einer direkt durch die Windreibung und der andere durch die Wellenbildung bestimmt sind. Der erste wird auf der Grundlagen der Ekman-Theorie der Meeresströmungen und des 4/3 Potenzgesetzes von Richardson-Kolmogorov berechnet. Die funktionalen Form des, zweiten Teils folgt aus Dimensionsbetrachtungen. Dabei ergibt sich ein universeller empirischer Koeffizient, der für alle Windgeschwindigkeiten und alle Stadien der Wellenentwicklung eine konstanten Wert hat.
Une hypothèse relative à la dissipation de l'énergie dans les vagues dues au vent
Résumé La valeur de la perte d'énergie dans les vagues dues au ent est considérée comme étant la différence entre l'énertie reçue du vent et celle que développe la vague. On obtient uen équation pour cette dissipation de l'énergie en fonction des caractéristiques de vague, larguur de la distribution directionnelle des composantes spectrales, et un coeffiocient de viscosité turbulente. On a émis 'hypothése que ce dernier est composé de deux parties, l'une produite directement par l'entraînement du vent, l'autre par la formation de la vague. La valeur de la première est calculée d'après la théorie d'Ekman sur les courants océaniques et la loi de Richardson-Kolmogorov des 4/3 de puissance de graduation. La forme fonctionnelle de la seconde partie est déduite à partir des dimensions et on calcule un coefficient empirique universel d'une valeur constante pour toutes les vitesses du vent et tous les stades de développement de la vague.
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11.
Zusammenfassung Seegangserscheinungen lassen sich durch eine einzelne Hauptwelle (significant wave) bzw. durch eine mittlere Periode oder Wellenlänge und -höhe nicht ausreichend genau beschreiben. Im allgemeinen treten in der Aufeinanderfolge der Wellen an einem festen Ort mehrere Perioden mit großer Streuung auf, die das Periodenspektrum in ein mehr oder weniger breites Periodenband auseinanderziehen, dessen Breite und Begrenzung von der Windstärke abhängt. Beobachtungen am winderzeugten Seegang scheinen neben Überlagerungen von untergeordneter Bedeutung die gleichzeitige Existenz von drei charakteristischen Wellen anzudeuten. Die besondere Struktur des vom Wind aufgeworfenen Seeganges mit den Schwankungen in der Wellenlänge und Höhe, die von Interferenzerscheinungen geprägt werden, ist für die Wirkung des Windes auf die Meeresoberfläche typisch. Es wird versucht, die Grundzüge der für den Seegang typischen Erscheinungen und die Schwankungen der Perioden und Höhen aufeinanderfolgender Seen im komplexen Seegang aus der gleichzeitigen Existenz der drei Hauptwellen zu erklären.
On the complexity of wind waves
Summary The phenomenon of wind generated waves cannot be sufficiently characterized by coordinating a single significant wave or a mean period or wave length and height to each step of the scale of wind waves. In general, in successive waves passing a given point there are found to occur several considerably scattering periods by which the spectrum of periods is more or less converted into a broad band of periods whose breadth and limitation depend on the strength of wind. Observations of wind produced waves seem to indicate the coexistence of three characteristic waves in addition to superpositions of minor importance. The special character of the wind produced seaway with its varying wave lengths and heights caused by interference phenomena is typical of the wind's effect on the sea surface. An attempt is made to show that the basic features of the typical phenomena and the variations in the periods and heights of successive wind waves within the complex sea may be ascribed to the co-existence of the three dominating waves.
Au sujet de la complexité des vagues de vent
Résumé On ne peut pas suffisamment caractériser le phénomène des vagues de vent en rapportant une seule onde principale (onde significative — significant wave) ou une période moyenne (ou une longueur moyenne) et une amplitude moyenne à chaque degré de l'échelle des vagues. Dans la consécution des ondulations passant un point donné il y a, en général, plusieurs périodes d'une dispersion considérable qui transforment le spectre de périodes en une gamme de périodes qui est plus ou moins large et dont la largeur et la limite dépendent de la force du vent. Des observations récentes de vagues de vent semblent indiquer la coexistence de trois ondes caractéristiques à côté de nombreuses superpositions moins significatives. La structure particulière des vagues telle qu'elle se développe sous l'action du vent et ses variations en longueur et en amplitude qui sont essentiellement causées par le phénomène d'interférence montre l'effet typique du vent. L'auteur essaie de dériver de la coexistence des trois ondes principales les éléments des phénomènes typiques des vagues de vent ainsi que les variations des périodes et celles des amplitudes des ondulations consécutives se présentant dans la complexité de la mer du vent.

Die Möglichkeit zur Durchführung der Arbeiten auf See verdanke ich dem freundlichen Entgegenkommen der Direktion der Reederei A. Bolten, Hamburg, und der Hamburg-Amerika Linie, die mir die Teilnahme an einer Reise nach Westindien auf dem M.S. Heidberg gestatteten. An dieser Stelle möchte ich besonders dem Reeder Herrn Arthur Binder (Reederei Bolten) und Herrn Direktor Lüthjens (Hamburg-Amerika Linie) meinen Dank für die großzügige Unterstützung aussprechen, die mir zuteil wurde. Die Arbeiten an Bord wurden durch verständnisvolle Hilfe von Seiten der Schiffsleitung sehr gefördert. Ich bin dem Kapitän des Schiffes, Herrn H. Haase und seinen Offizieren, sowie Herrn Kapitän R. Cammann (Hamburg-Amerika Linie) zu großem Dank verpflichtet. Herrn Oberregierungsrat a. D. Kapitän G. Schröder danke ich für seine Hilfe bei den Vorbereitungen zur Reise.  相似文献   

12.
Summary For the reason of the 50th anniversary of the Wingst Geomagnetic Observatory of the Deutsches Hydrographisches Institut celebrated on the 30th April 1988, the development of this Observatory and its activities on the background of the social and scientific occurrences during the last 50 years are presented. Contributions of the Observatory to theKp index, the research about the North German conductivity anomaly, geomagnetic measurements at sea, and the application of proton magnetometers as well as other geomagnetic instruments are described.
Einige Bemerkungen zur Geschichte des Erdmagnetischen Observatoriums Wingst in den ersten 50 Jahren
Zusammenfassung Aus Anlaß des 50jährigen Bestehens des Erdmagnetischen Observatoriums Wingst des Deutschen Hydrographischen Instituts am 30. April 1988 werden die Entwicklung dieses Observatoriums und die dort getane Arbeit vor dem Hintergrund der gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Ereignisse von 1938 bis 1988 dargestellt. Beiträge des Observatoriums zur planetarischen KennzifferKp, zur Forschung an der norddeutschen Leitfähigkeitsanomalie, zu erdmagnetischen Messungen auf See und zur Anwendung der Protonenmagnetometer sowie anderer erdmagnetischer Instrumente werden beschrieben.
Quelques remarques sur les cinquante ans d'histoire de l'observatoire géomagnétique de Wingst
Résumé Le développement et les activités de l'observatoire de géomagnétisme du Deutsches Hydrographisches Institut à Wingst sont évoqués à l'occasion de son cinquantenaire, sur la toile de fond constituée par les évènements sociaux et scientifiques du demi-siècle qui vient de s'écouler.Les contributions de l'observatoire à la détermination du coefficientKp, utilisé pour décrire l'activité géomagnétique de la planète, les recherches relatives à l'anomalie de conductivité en Allemagne du Nord, les mesures de magnétisme à la mer ainsi que les applications des magnétomètres à protons et d'autres appareils de mesures géomagnétiques sont également décrites.
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13.
Summary Continuous releases of fluorescent dye were made in the southern North Sea and the power law dependence of the plume width, represented by y , against the diffusion time determined. The spreading was non-Fickian and could be represented in the form y 2 =B 2 t whereB was a diffusion velocity of magnitude 1.4×10–2 m/s. Such spreading was reproduced in both particle tracking and finite difference plume models by allowing the horizontal diffusivity,K H, to depend linearly on diffusion time. The weakness of this method is that it is not clear how the diffusion parameters can be extrapolated to weather conditions that are different to those prevailing at the time of the experiments. However, comparable spreading rates were obtained by combining a Fickian diffusion model with an advective field that represented the near-surface current shears due to wind and waves. The resulting shear diffusion effect produced realistic simulation of the observed dispersion rates. An advantage of this approach is that it enables predictions to be made over a range of weather conditions provided that the wind and wave shears can be accurately parameterized.
Ausbreitung von Tracerwolken an der Oberfläche in der südlichen Nordsee
Zusammenfassung Fluoreszierender Farbstoff wurde in der südlichen Nordsee kontinuierlich freigesetzt und die Breite der Wolke, repräsentiert durch y , in Abhägigkeit von der Ausbreitungszeit bestimmt. Die Ausbreitung folgte nicht dem Fickschen Ansatz und konnte in der Form y 2 =B 2 t dargestellt werden, wobeiB eine Ausbreitungsgeschwindigkeit von der Größenordnung 1.4×10–2 m/s darstellt. Eine derartige Ausbreitung wurde sowohl mit Modellen des Partikel-Tracking als auch mit Modellen der finiten Differenzen reproduziert, wobei die horizontale AusbreitungsgrößeK H linear von der Diffusionszeit abhängig war. Die Schwäche dieser Methode ist, daß es nicht klar ist, wie die Diffusions-Parameter für andere Wetterbedingungen als zur Zeit des Experiments zu extrapolieren wären. Vergleichbare Ausbreitungsverhältnisse werden durch die Kombination eines Fickschen Diffusionsmodells mit einem advektiven Feld erreicht, welches die oberflächennahen durch Wind und Wellen verursachten Stromscherungen berücksichtigt. Der so resultierende Scher-Diffusions-Effekt erbrachte ein realistische Simulation der beobachteten Ausbreitung. Ein Vorteil dieses Vorgehens ist, daß es Vorhersagen über einen Bereich von Wetterbedingungen ermöglicht, vorausgesetzt, daß die durch Wind und Wellen verurschte Scherung zutreffend parameterisiert werden kann.
La dispersion de la panache de surface dans la partie sud de la Mer du Nord
Résumé A partir de déversements continus de produits fluorescents effectués dans la partie sud de la Mer du Nord, on a pu déterminer l'expression de la largeur du panache y , par son carré en fonction du temps de diffusion. La dispersion n'était pas du type Fickian et était représentée sous la forme y 2 =B 2 t aB était une vitesse de diffusion de grandeur égale 1.4×10–2 m/s. Une telle dispersion peut être reproduite par une modélisation du panache à la fois par suivi de particules et aux différences finies en admettant que le coefficient de diffusion horizontaleK H dépendait linéairement du temps. L'inconvénient de cette méthode est qu'il n'est pas facile de savoir comment les paramètres de diffusion peuvent être extrapolés à des conditions météorologiques différentes de celles prévalant au moment des expériences. Quoi qu'il en soit, des taux de dispersion comparables ont été obtenus en combinant un modèle de diffusion Fickian avec un champ d'advection qui représentait les cisaillements de courant de surface dus au vent et aux vagues. L'effet de diffusion du cisaillement résultant produisit une simulation réaliste des taux de dispersion observés. Un avantage de cette approche est de rendre possible des prédictions réalisées à travers un éventail de conditions météorologiques à condition que les cisaillements liés au vent et aux vagues puissent être paramétrisés avec précision.
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14.
Zusammenfassung In den Häfen der südatlantischen Inseln Ascension und St. Helena treten ziemlich häufig, ganz sporadisch schwere bis sehr schwere Sturzseen auf, die kurz Roller genannt werden. Da die Dünung, welche die Roller verursacht, aus nordwestlicher Richtung hereinläuft, herrscht fast allgemein die Ansicht, daß sie aus den Sturmgebieten des Nordatlantischen Ozeans stammt.Wenn man jedoch das Problem genauer in Augenschein nimmt, läßt sich zeigen, daß ein Teil der Dünung die Inseln von SW bis S erreicht und in dem Gebiet der braven Westwinde entsteht. Ein anderer Teil kommt von NE und wird von dem Nordostpassat erzeugt. Es kommt in seltenen Fällen sogar eine Koinzidenz beider vor, die Doppelroller.Wegen der Wichtigkeit für eine anzustrebende Vorhersage dieser für die Lande- und Hafentätigkeit der Inseln gefährlichen Erscheinungen wird im einzelnen dargelegt, welche Anhaltspunkte und Gründe für die Herkunft der hohen Dünung aus SW und NE sprechen. Auch wird versucht, ihren Ursprung möglichst gut zu lokalisieren und ihre Entstehung etwas näher zu kennzeichnen.
On the Surf along the coasts of the Atlantic Islands of Ascension and St. Helen's
Summary In the harbours of the south-atlantic islands of Ascension and St. Helen's there are occurring rather frequently and quite sporadically and unexpectedly heavy to very heavy surf waves, called rollers. Since the swell causing the rollers, approaches from a northwestern direction, it is generally believed that it originates from the storm centres of the Northatlantic Ocean.If, however, the problem is subject to a close analysis, it becomes evident that part of the swell approaches the islands from SW to S, rising in the area of the roaring forties. Another part of the swell arrives from NE, owing its formation to the northeastern trade winds. In very rare cases, it even happens that the swells from both directions coincide, thus creating the phenomenon of double rollers.Considering the importance to be attributed to a future prediction of these phenomena so dangerous to landing vessels and to the activity in the harbours of the two islands, the attempt is made to find out the causes that may be accused for the high swells from SW and NE. Besides, it is tried to locate the area of their origin as near as possible and to characterize their formation.
Sur les rouleaux se produisant à l'approche des îles atlantiques de l'Ascension et de Sainte Hélène
Résumé Dans les ports des îles de l'Atlantique du Sud de l'Ascension et de Sainte Hélène il se présente assez fréquemment et d'une manière toute sporadique et inattendue le phénomène de vagues fortes ou même très fortes de ressac, brièvement nommées rouleaux. Comme la houle, causant ces rouleaux, s'approche du nord-ouest, l'avis général est qu'elle tire son origine aux centres de tempêtes de l'Océan Atlantique du Nord.En examinant un peu plus proche ce problème, on constate, cependant, qu'une partie de la houle s'approche des îles en tournant du sud-ouest jusqu'au sud et qu'elle naît dans la bande desroaring forties, pendant que l'autre partie de la houle arrive du nord-est et se forme par le vent alizé du nord-est. De temps en temps, il arrive même que les deux houles coïncident, ainsi produisant des «doubles rouleaux».Tenant compte de l'importance qui est à attribuer à la prévision future de ces phénomènes, si dangereux aux navires abordants et aux activités dans les ports des deux îles, on essaie de trouver les causes de ces fortes houles s'approchant du sud-ouest et du nord-est. En outre, on essaie de déterminer aussi proche que possible l'aire génératrice des houles et de caractériser plus précisément leur formation.

Die Schriftleitung bedauert aufrichtig das plötzliche Ableben des Herrn Dr. F. Roßmann, München-Riem, der das Erscheinen seiner beiden letzten Arbeiten in diesem Heft nicht mehr erleben konnte.  相似文献   

15.
Summary The ocean is subdivided into a homogeneous upper layer (Ekman layer) and a continuously stratified lower layer. Horizontal velocities which in analogy to Fredholm's solution contain inertial oscillations, are generated in the upper layer by the tangential stress of the wind field varying both in space and time. The spatial structure of the wave field corresponds to that o the stress field. If the surface remains at rest (=0), vertical motions result from the horizontal oscillations. At the bottom of the Ekman layer the spatial structure of these vertical motions is proportional to divergence and rotation of the wind stress. Internal waves of the lower layer which primarily have periods approaching the inertial-period are generated by the vertical velocity field at the bottom of the Ekman layer (Ekman suction). Their structure is essentially more complicated than near the surface. Beats are a common phenomenon due to the superposition of internal modes.
Windbedingte interne Wellen und Trägheitswellen
Zusammenfassung Das Meer wird in eine homogene Deckschicht (Ekmansche Reibungsschicht) und eine kontinuierlich geschichtete innere Region unterteilt. Die raum-zeitlich variable tangentiale Schubspannung erzeugt in der Deckschicht Horizontalgeschwindigkeiten, denen analog der Fredholmschen Lösung Trägheitswellen aufgeprägt sind. Ihre räumliche Struktur ist mit der des Schubspannungsfeldes identisch. Wenn keine Stauerscheinungen auftreten (=0), werden durch diese Horizontalbewegungen Vertikalbewegungen bedingt. An der Untergrenze der Ekman-Schicht ist deren räumliche Struktur der Divergenz und Rotation des Schubspannungsfeldes proportional. Das Vertikalgeschwindigkeitsfeld an der Untergrenze der Deckschicht erregt interne Wellen in der unteren Region, die vorwiegend Perioden in der Nähe der Trägheitsperiode aufweisen. Ihre Struktur ist wesentlich komplizierter als in der Deckschicht. Insbesondere zeigen sich Schwebungen.
Ondulations internes dues au vent et mouvements dont la période dépend de l'inertie
Résumé L'Océan se divise en une couche supérieure homogène (couche d'Ekman) et une couche inférieure stratifiée d'une façon continue. Les vélocités horizontales, affectées, par analogie avec la solution de Fredholm, d'oscillations dues à l'inertie, prennent naissance dans la couche supérieure par suite de l'effort tangentiel du champ du vent, variable à la fois dans l'espace et dans le temps. La structure du champ du vent, dans l'espace, correspond à celle du champ de l'effort. Si la surface reste calme (-0) les mouvements verticaux sont dus aux oscillations horizontales. Au fond de la couche d'Ekman, la structure dans l'espace de ces mouvements verticaux est en rapport avec la divergence et la rotation de l'effort du vent. Les ondulations internes de la couche inférieure qui ont, à l'origine, des périodes proches de celle due à l'inertie, sont engendrées par le champ de la vitesse verticale au fond de la couche d'Ekman (succion d'Ekman). Leur structure est beaucoup plus compliquée que près de la surface. Les battements sont un phénomène commun du à la superposition de modes internes.
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16.
Summary Theoretical wave spectra derived by J. Darbyshire and G. Neumann, and a modification of Neumann's results by H. U. Roll and G. Fischer are compared with a carefully computed observed spectrum and with average period, significant height, and slope observations. Observations of waves for one of the two most intense storms in the North Pacific for a 35 year period are compared with forecasts made by the Sverdrup-Munk-Bretschneider wave forecasting method, the Pierson-Neumann-James-method, and the Darbyshire method.It is shown that the Neumann spectrum agrees best with the observed spectrum. It correctly predicts the significant height, and it is consistent with average period considerations, with sea surface slope considerations, and with the properties that the sea should have when photographed. Moreover, for wave observations for one of the most intense storms in the North Pacific the Sverdrup-Munk-Bretschneider and Pierson-Neumann-James-method agree within a few feet for the significant height. The Darbyshire method is too low by more than 12 feet although the sea was not fully developed, and it would have forecast a fully developed sea.The Roll-Fischer modification leads to discrepancies with the observable characteristics of the composite wave pattern which cannot be resolved by changing the constant of the spectral function in order to adjust the total wave energy to suit the wave height characteristics.Résumé Des spectres théorétiques des vagues derivées par J. Darbyshire et G. Neumann ainsi qu'une modification par Roll-Fischer des spectres proposés par G. Neumann sont comparés à un spectre soigneusement calculé à partir des enregistrements des vagues. Les valeurs de la période moyenne apparente, de la hauteur significative des vagues et de l'angle d'inclinaison des vagues, à dériver des spectres théorétiques, permettent de les mettre en parallèle avec des observations. De plus, on confronte des observations des vagues, prises des enregistrements d'une des deux tempêtes les plus fortes qui se sont produites pendant les dernières 35 années en océan Pacifique Nord, avec les résultats obtenus grâce aux méthodes de prévision des vagues de Sverdrup-Munk-Bretschneider, de Pierson-Neumann-James et de Darbyshire.Il se montra que le spectre d'après Neumann se rapproche le plus du spectre observé. Ses résultats correspondent aux observations de l'énergie totale de la mer agitée, aux considérations de la période moyenne, à l'angle d'inclinaison des vagues et aux propriétés statistiques de la surface de la mer agitée, comme elles se laissent dériver des photographies stéréophotogrammétriques. Des observations des vagues, provenant d'une des tempêtes les plus fortes en océan Pacifique Nord, correspondent également à quelques pieds près aux prévisions effectuées d'après les méthodes de Sverdrup-Munk-Bretschneider et de Pierson-Neumann-James. Au contraire, l'application de la méthode de Darbyshire donne des hauteurs trop faibles de 12 pieds bien que cette méthode eût prédit l'entrée d'un développement complet de l'agitation de la mer en vue des conditions données par la tempête. En réalité, la mer n'atteignit pas l'état d'une agitation complètement développée et le résultat de la prévision d'après la méthode de Darbyshire eut différé encore plus fort de l'agitation réelle complètement développée de la mer, vu la grande force des vents.La modification d'après Roll-Fischer entraîne des contradictions par rapport à certaines caractéristiques de l'agitation complexe de la mer, accessibles à l'observation. Une modification de la constante de la fonction spectrale ne peut pas faire disparaître ces contradictions lors même que l'on essayerait à adapter à la caractéristique des hauteurs des vagues l'énergie totale de l'agitation de la mer.Résultats des prévisions de l'agitation de la mer. — On compare différentes méthodes en tant qu'elles se basent sur des spectres des vagues et on trouve que la méthode proposée en 1955 par Pierson-Neumann-James semble s'accorder le mieux avec les conditions observées. Cela se vérifie particulièrement lorsqu'on considère un grand nombre de situations météorologiques et des conditions de la mer agitée, offrant le plus de différences et d'extrêmes possibles.
Ausführliche Gegenüberstellung von theoretischen Wellenspektren und Methoden für die Seegangsvorhersage
Zusammenfassung Theoretische Wellenspektren nach Darbyshire und Neumann sowie nach der von Roll-Fischer vorgeschlagenen Änderung der Neumann-Spektren werden mit einem aus Seegangsregistrierungen sorgfältig berechneten Spektrum verglichen. Die aus den theoretischen Spektren abzuleitenden Werte für die mittlere scheinbare Periode, die kennzeichnende Wellenhöhe und die Neigungswinkel der wellenbewegten Meeresoberfläche lassen einen Vergleich mit den Beobachtungen zu. Außerdem werden Wellenbeobachtungen von einem der beiden stärksten Stürme innerhalb der letzten 35 Jahre im Nordpazifik den Resultaten der Seegangsvorhersage-Methoden nach Sverdrup-Munk-Bretschneider, Pierson-Neumann-James und Darbyshire gegenübergestellt.Es zeigt sich, daß das Neumann-Spektrum dem beobachteten Spektrum am nächsten kommt. Es stimmt überein mit der beobachteten Gesamtenergie des Seeganges, mit Betrachtungen über die mittlere Periode, die Neigungswinkel der Wellen und den statistischen Eigenschaften der wellenbewegten Meeresoberfläche, die man z.B. aus stereophotogrammetrischen Aufnahmen ableiten kann. Auch die Wellenbeobachtungen in einem der stärksten Stürme im Nordpazifik stimmen bis auf wenige Fuß mit den Vorausberechnungen nach den Methoden von Sverdrup-Munk-Bretschneider und Pierson-Neumann-James überein. Dagegen fallen die Höhen nach der Darbyshire-Methode um mehr als 12 Fuß zu niedrig aus, obwohl diese Methode den Seegang unter den im Sturm herrschenden Bedingungen als voll ausgereift angibt. Tatsächlich war der Seegang aber nicht voll entwickelt, und der Unterschied gegen die Darbyshire-Methode würde für voll ausgereifte See bei den hohen Windstärken noch größer sein.Die Roll-Fischer-Modifikation des Neumann-Spektrums führt zu Widersprüchen mit gewissen Eigenschaften des komplexen Seeganges, die der Beobachtung zugänglich sind. Diese Widersprüche lassen sich auch dann nicht durch Änderung der Konstanten der Spektralfunktion beseitigen, wenn man die Gesamtenergie das Seeganges der Wellenhöhencharakteristik anzupassen versucht.Ergebnisse der Seegangsvorhersage. — Methoden, soweit sie auf Wellenspektren gegründet sind, werden miteinander verglichen. Die von den Verfassern 1955 vorgeschlagene Methode scheint den beobachteten Verhältnissen am nächsten zu kommen. Dies zeigt sich besonders, wenn möglichst verschiedene und extreme Wetterlagen und Seegangsverhältnisse betrachtet werden.
Comparaison détaillée des spectres théorétiques des vagues et des méthodes de prévision des vagues
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17.
Walter Hansen 《Ocean Dynamics》1951,4(4-6):161-172
Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß das Randwertverfahren geeignet ist, um aus einem gegebenen Windfeld für einen abgeschlossenen Teil eines Ozeans den Volumentransport und die Gestalt der Meeresoberfläche zu ermitteln. Neben anderen Beispielen wird für den äquatorialen Teil des Atlantischen Ozeans aus dem Windfeld für den Monat August der Volumentransport und die Gestalt der Meeresoberfläche abgeleitet und das Ergebnis mit den aus Besteckversetzungen und Dichteverteilung gewonnenen Strömungen und der Topographie verglichen. Die Übereinstimmung zwischen den Darstellungen ist befriedigend.
On wind-driven ocean currents
Summary In this paper it is pointed out that the method of boundary values enables the volume transport as well as the shape of the sea surface to be derived from a given wind field over an enclosed ocean area. In addition to other examples, the two afore-mentioned data are deduced, for the month of August, from the wind field over the equatorial region of the Atlantic and the result is compared with the data on currents computed from ship's sets and density distribution as well as with the topography of the sea surface. There is a rather good agreement between the different representations.
Au sujet des courants océaniques dus à la pression du vent
Résumé L'auteur démontre que la méthode des valeurs limites permet de déduire le transport de volume et la forme de la surface de la mer d'un champ donné du vent au-dessus d'une région délimitée de la mer. Avec d'autres exemples, les deux données susmentionnées sont dérivées pour le mois d'août du champ du vent au-dessus de la région équatoriale de l'océan Atlantique et le résultat en est à la fois comparé avec les courants calculés de la dérive des bateaux et de la distribution de la densité de l'eau ainsi qu'avec la topographie de la surface. L'accord est assez satisfaisant entre les différentes représentations.
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18.
Zusammenfassung Die Einwirkung des Windes auf den Wasserstand bei Hochwasser entlang der deutschen Nordseeküste ist im allgemeinen verschieden. Die Gründe hierfür sind der ungleichmäßige Küstenverlauf und das von zahlreichen Prielen durchzogene flache Küstenvorland. Ausführliche Methoden zur Vorausberechnung des Windstaus unter Beachtung dieser morphologischen Bedingungen liegen noch nicht vor. Es wird deshalb ein Verfahren vorgeschlagen, den Windstau entlang der Küste im Anschluß an den Windstau eines geeigneten Bezugsortes zu bestimmen. Am Beispiel von acht Häfen der schleswig-holsteinischen Westküste wird gezeigt, daß dies mit gutem Erfolg möglich ist. Es wird eine Tabelle vorgelegt, die nach diesem Vorschlag beim Deutschen Hydrographischen Institut berechnet wurde und seit einiger Zeit für die Wasserstandsvorhersagen im Windstau- und Sturmflutwarndienst dieses Institutes verwendet wird. Die Tabelle enthält den Windstauunterschied der acht Orte gegen Cuxhaven in Abhängigkeit von Windrichtung und -stärke. Der Einfluß des Windes auf den Wasserstand wird für die Häfen einzeln besprochen. Die Untersuchung des Verhaltens der Häfen untereinander führt zur Aufstellung von sogenannten Normalgefällen. Abschließend werden Betrachtungen über die Genauigkeit des Verfahrens, die sich als befriedigend ergibt, angestellt.
The influence exercised by the coast's shape and the topography of the tidal flats on the piling up of water due to stress of wind, exemplified by the conditions on the coast of Schleswig-Holstein
Summary The influences exercised by the wind on the water level at high water along the German North Sea coast show, in general, great differences which are due to the irregular coast line and the tidal flats with their numerous transversal tideways. Detailed methods of forecasting the piling up of water which take into consideration this sort of morphological conditions are so far not developed. Therefore, a method is proposed which permits to determine the piling up of water along the coast by relating it to the piling up at a suitable port of reference. Eight ports on the coast of Schleswig-Holstein are chosen as examples; they show that good results will be obtained from this method. A table is submitted which has been calculated by the German Hydrographic Institute in accordance with this proposal and which is used for the prediction of water level by the Storm Surge Warning Service of this institute. The table includes the difference in height of the piling up phenomenon at the eight places as compared with the data obtained at the port of Cuxhaven as a function of direction and strength of wind. The wind's influence on the water level at the different ports is discussed in detail. The behaviour of the eight ports is studied and a list of normal gradients is drawn up. In conclusion, the accuracy of the method is considered and is found to be satisfactory.
L'influence de la configuration de la côte et des bas-fonds sur la montée du niveau due à la pression du vent, phénomène étudié à l'exemple de la côte du Schleswig-Holstein
Résumé La montée du niveau de la mer à l'époque de la pleine mer qui est causée par le vent subit, en général, des variations tout le long de la côte allemande de la mer du Nord. Les causes en sont le contour irrégulier de la côte et les bas-fonds traversés par beaucoup de petits chenaux de marée. Il n'existe pas encore de méthodes précises qui permettent à la fois de prédire la montée du niveau en tenant compte de ces conditions morphologiques. Donc, pour déterminer la montée du niveau le long de la côte, l'auteur propose un procédé qui se base sur la montée de niveau dans un port de référence convenable. A l'exemple de huit ports sur la côte d'ouest du Schleswig-Holstein, il montre que ce procédé donne de bons résultats. Une table est présentée qui fut calculée à l'Institut Hydrographique Allemand en conformité de cette proposition et qui y est employée depuis quelque temps pour les prévisions quotidiennes du niveau de la mer. La table contient les différences en montée du niveau entre les huit ports et le port de Cuxhaven en fonction de la direction et de la force du vent. L'influence du vent sur le niveau d'eau de chacun de ces huit ports est discutée. Le comportement des huit ports est étudie et il en résulte une table de gradients normaux. Enfin, l'auteur considère la précision du procédé qu'il trouve satisfaisante.
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19.
Summary 1. The so called sigularities want all reality and are of no value in monsoon investigations. — 2. In this section a short summary ofChromow's monsoon studies is given (Fig. 1). — 3. The monsoon in Western Europe manifests itself in impulses during some days alternating with the general west circulation. Monthly means of the wind direction give the resultant direction of these two independent wind systems and do by no means elucidate the true behaviour of the wind.Chromow's method, the appliance of monthly means of pressure gradients, is also insufficient. The only reliable method of researching the monsoon in moderate regions is the investigation of the separate wind octants. A month is too long to reveal the rather short impulses and therefore calculating decade means is recommended. The monsoon depends upon the direction and the velocity of the wind. Calculating the product of the frequency of the direction (in %) and the wind velocity is in practice a sufficient approximation. I have called this product the «relative wind vector». — 4. Whereas generally the months of January and July are accepted as the central monsoon months, in the Netherlands and Germany these months appear to be November–December and May–June (Table 1, 2; Fig. 2, 3, 5, 6, 7), respectively with S and NE winds. The summer monsoon seems to back from E to N and perhaps even to NW. This backing may be caused by the form of the european continent. — 5. A research into the maximal development of the monsoon impulses shows that they equal or even surpass the general western ciruclation concerning both their number (Table 1, right-hand side) and their intensity (Table 3).Willett's opinion that the normal geographical distribution of air mass source regions in the spring and the autumn are intermediate between those of the months of Janaury and July cannot be maintained for West Europe. — 6. A research by means ofConrad's monsoon index also shows that the full monsoon months in W-Europe are November–December and May–June (Table 4). The application of his method to the relative wind vector at Den Helder and Maastricht confirms this result (Table 5). — All results arrived at show the activity of the monsoon phenomenon in a good deal of West Europe.
Zusammenfassung 1. Die Singularitäten entbehren jede Realität und sind wertlos für Monsununtersuchungen. — 2. In diesem Paragraph findet man eine Zusammenfassung vonChromow's Anschauungen (Fig. 1). — 3 Der europäische Monsun äussert sich in Stössen während einiger Tage, abwechselnd mit der allgemeinen Westzirkulation. Montasmittel der Windrichtung geben nur die resultierende Richtung dieser zwei unabhängigen Windsystemen und zeigen in keinem Fall die wahren Windverhältnisse. Die einzige Methode ist die Untersuchung der einzelnen Windoktanten. Eine Monat, ist zu lang um die ziemlich kurzen Stösse zu zeigen. Ein gutes Mass ist das Produkt der Richtungsverteilung in Prozenten mit der Geschwindigkeit, der «relative Windvektor» genannt. — 4. In den Niederlanden und Deutschland sind nicht die allgemein angenommenen Monate Januar und Juli die Zentralmonate des Monsuns, sondern November–Dezember und Mai–Juni (Tab. 1, 2.; Fig. 2, 3, 5, 6, 7), beziehungsweise mit S- und NE-Winden. Der NE-Monsun scheint zurückzudrehen von E nach N, vielleicht selbst, nach NW. Diese Eigenschaft kann verursacht werden von der Form des europäischen Kontinents. — 5. Die Wichtigkeit der Monsunstösse ist gleich, der Westzirkulation oder selbst stärker als diese, sowohl was ihre Zahl (Tab. 1, rechts) als ihre Intensität (Tab. 3) betrifft.Willett's Behauptung, dass die normale geographische Verteilung der Luftmassen im Frühling und im Herbst die mittleren Eigenschaften der Verteilung im Januar und im Juli besitzt kann für Westeuropa nicht aufrecht gehalten werden. — 6.Conrad's Monsunindex zeigt auch dass die vollen Monsunmonate in Westeuropa die oben genannten sind (Tab. 4). Die Anwendung seiner Methode auf dem relativen Windvektor bestätigt dieses Resultat (Tab. 5). Alle gefundenen Resultate zeigen die Aktivität des Monsunphänomens in Westeuropa.
Résumé 1. Les singularités manquent toute réalité et n'ont pas de valeur pour l'étude des moussons dans les régions modérées. — 2. Un résumé court des études deChromow est donné (Fig. 1). — 3. Le mousson européen se manifeste par des impulsions pendant quelques jours alternant avec la circulation atmosphérique générale. Les moyennes mensuelles de la direction du vent ne donnent que la direction résultante mais ne démontrent rien concernant les particularités réelles du vent. La méthode deChromow, l'application des gradients mensuels de la pression, est aussi insuffisante. En outre la durée d'une mois est trop longue pour révéler ces impulsions courtes. Il faut préférer les décades. Pour conclure il faut tenir compte de la vitesse du vent aussi. J'ai calculé le produit de la fréquence (en pourcentage) et la vitesse, le «vecteur relatif du vent» 4. Tandis que généralement les mois de Janvier et de Juin sont acceptées comme les mois centrales du mousson, dans les Pays Bas et en Allemagne ces mois sont Novembre–Décembre et Mai–Juin (Tabl. 1, 2; Fig. 2, 3, 5, 6, 7) avec resp. le mousson de S et le mousson de NE. Le mousson de NE semble changer de l'E à N et peutêtre même à NW. Ce recul du vent peut être causé par la configuration du continent européen. — 5. Une recherche des impulsions du mousson démontre qu'elles égalent, même surpassent la circulation générale aussi bien concernant leur nombre (Tabl. 1, à droite) que leur intensité (Tabl. 3). L'opinion deWillett que les masses d'air du printemps et de l'automne sont intermédiaires entre celles de Janvier et de Juin n'est pas acceptable pour l'Europe occidentale. — 6. Une recherche au moyen de l'index deConrad montre aussi que les mois essentielles du mousson européen sont les mois mentionnées (Tabl. 4). L'application de la méthode deConrad sur le vecteur du vent relatif confirme ce résultat (Tabl. 5). — Tous les résultats gagnés montrent l'activité du mousson dans une grande partie de l'Europe occidentale.
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20.
R. Kändler 《Ocean Dynamics》1951,4(4-6):150-160
Zusammenfassung An Hand der Beobachtungen auf Feuerschiffen wird gezeigt, wie die Wetterlage die Salzgehaltsschichtung im Kattegat-Beltsee-Raum beeinflußt und wie sich dabei die Lage der verschiedenen Wasserkörper und Sprungschichten in den oberen 25–30 m gestaltet. Eine schwachwindige Hochdruckwetterlage läßt die inneren Gradientströme zur vorherrschenden Bewegungskomponente werden und eine Sprungschicht entstehen, die Nordsee- und Ostseewasser scheidet und sich von der Oberfläche, im nördlichen Kattegat durch die Beltsee bis weit jenseits der Darßer Schwelle zum Boden erstreckt. Diese Schichtung wird mit zunehmenden Windgeschwindigkeiten durch Gefällströme gestört, die durch Niveaudifferenzen zwischen Kattegat und südlicher Ostsee verursacht werden, wobei infolge Aufspaltung der Sprungschicht als dritte Wasserart das Kattegat-Wasser stärker in Erscheinung tritt. Die Lage der Sprungschichten zwischen Oberfläche und Boden ändert sich je nach Richtung, Stärke und Dauer des Windes in charakteristischer Weise. Bei extremen Einstromlagen geht die vertikale Schichtung fast ganz verloren, und der Salzgehalt ändert sich im wesentlichen nur in horizontaler Richtung. Ostwetterlagen führen infolge einer Verstärkung des Ausstromes zu einem Vorrücken des Ostseewassers, das die salzreiche Unterschicht in den Belten allmählich abträgt. Der Einfluß des Witterungsverlaufs auf diese Vorgänge wird am Beispiel des Jahres 1937 dargelegt, in dem sich ein ungewöhnlich starker Zustrom von Nordseewasser in die Beltsee ereignete.
The influences of the weather situation on the salinity layering in the transition area between the North Sea and the Baltic
Summary By means of observations made on board light vessels the author shows how the salinity layering in the area of the Kattegat and the Belt Sea is affected by the weather situation and how the various water bodies and layers of discontinuity in the upper 25–30 m are shifting. High air pressure over Central Europe with its light winds enables the internal gradient currents to become the predominant component of motion and the discontinuity layer to separate the water of the North Sea from that of the Baltic. In extreme cases, this layer may be traced from the surface of the northern Kattegat to the bottom of the Baltic far beyond the Darßer Schwelle. This stratification is disturbed with increasing wind velocity. Owing to differences in sea level between the Kattegat and the southern Baltic and to the appertaining gradient currents, the layer of discontinuity is disarranged and a third type of water, the Kattegat water, becomes more conspicuous. The discontinuity layers between surface and bottom are characteristically shifting according to the wind's direction, force and, duration. If weather conditions are extremely favouring the inflow from the North Sea the vertical stratification almost completely vanishes and differences in salinity are observed only in horizontal direction. On the other hand, with East wind situations with an intensified outflow from the Baltic, the sublayer rich in salinity which is characteristic for the Belts is gradually diluted. These influences are exemplified by the situation in 1937, when a most intensive inflow of North Sea water into the Belt Sea occurred.
L'influence de la situation du temps sur la stratification en salinité dans la région transitoire entre la mer du Nord et la mer Baltique
Résumé À l'aide des observations faites à bord des bteaux feu l'auteur expose quelle est l'influence effectuée par le temps sur la stratification en salinité dans la région du Kattegat et du Grand et du Petit Belt et de quelle manière les diverses masses d'eau et les couches à saute de salinité à moins de 25 à 30 mètres de profondeur sont déplacées. Au cas d'une aire de haute pression accompagnée de faibles vents dominant sur l'Europe centrale les courants internes de gradient deviennent la composante prédominante du mouvement de l'eau. Dans des conditions extrêmes une couche à discontinuité de salinité séparant l'eau de la mer du Nord de celle de la mer Baltique peut être poursuivie entre la surface du Kattegat du nord et le fond de la mer Baltique loin au delà du Seuil du Darß (Darßer Schwelle). Quand la vitesse du vent recroît, cette stratification est dérangée. Par suite des différences de niveau entre le Kattegat et la mer Baltique du sud et des courants de gradient qui sont y associés la couche à saute est dérangée et un troisième type d'eau, «l'eau du Kattegat», se manifeste d'une manière plus prononcée. La positon des couches à saute de salinité entre la surface et le fond est changée d'une façon caractéristique selon la direction, la force, et la durée du vent. À la présence d'une affluence extrêmement intensive de la mer du Nord la stratification verticale se perd prèsque entièrement et c'est seulement dans la direction horizontale que des changements essentiels de salinité ont lieu. D'autre part, pendant une période de vent d'est accompagnée d'un écoulement augmenté venant de la mer Baltique l'eau assez salée caractérisant les couches inférieures du Grand et du Petit Belt est plus ou moins diluée. Ces influences sont démontrées par l'exemple de l'année 1937 qui était signalée par une affluence extraordinaire portant de la mer du Nord vers le Grand et le Petit Belt.
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