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1.
Summary Meridional transports of sensible and latent heat associated with standing eddies were computed from climatic mean data, and are compared with information available in the literature. The standing eddy flux of latent heat has a main maximum in the latitude of the subtropical anticyclones, where longitudinal contrasts in the latent heat content of the atmosphere are also pronounced. The standing eddy flux of sensible heat has, in winter, a main maximum in the latitude of the subpolar lows, where marked land-sea contrasts in temperature occur. Longitudinal variations in the energy content of the atmosphere account for constrasts in the latitudinal and seasonal pattern of the standing eddy fluxes of sensible and latent heat.
Zusammenfassung Mit ortsfesten Störmechanismen verbundene Meridionaltransporte von fühlbarer und latenter Wärme werden auf Grund klimatologischer Daten berechnet und mit den in der Literatur verfügbaren Werten verglichen. Die Störungsbewegung von latenter Wärme hat ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subtropischen Hochdruckzellen, wo auch die zonalen Unterschiede im latenten Wärmegehalt der Luft ausgeprägt sind. Die entsprechende Störungsbewegung der fühlbaren Wärme hat im Winter ein Hauptmaximum in der Breitenlage der subpolaren Tiefdruckgebiete, wo auch starke ozeanisch-kontinentale Temperaturgegensätze auftreten. Zonale Unterschiede im Energiegehalt der Atmosphäre bedingen breitenmäßige und jahreszeitliche Gegensätze in der Störungsbewegung von fühlbarer und latenter Wärme.
Résumé On calcule ici au moyen de données climatologiques les transports méridiens de chaleurs latente et sensible liés à des mécanismes perturbateurs immobiles. Les valeurs ainsi obtenues sont comparées à celles que l'on trouve dans la littérature. Le mouvement perturbateur de la chaleur latente a un maximum principal dans les latitudes des cellules anticycloniques subtropicales. C'est là aussi que l'on rencontre de grandes différences zonales du contenu de l'air en chaleur latente. Le mouvement perturbateur correspondant de la chaleur sensible a, en hiver, un maximum principal dans les latitudes des dépressions subpolaires où l'on rencontre aussi de fortes oppositions de températures entre les continents et les océans. Des différences zonales du contenu de l'atmosphère en énergie provoquent des contradictions saisonnières et en latitude du mouvement perturbateur des chaleurs latente et sensible.

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2.
Summary One method of computing the seasonal heat budget of the atmosphere involves the seasonal heat storage in the oceans. On the basis of bathythermograph data and ocean surface temperatures, the heat added to, or released by the ocean was computed month by month. The heat stored in the ocean was then compared withGabites' estimate of the heat added by radiation and by means of the latent heat of water vapor. From this comparison, the heating of the atmosphere was approximated. In middle latitudes, the net heating of the atmosphere is close to zero during most of the year, so that even the sign of the atmospheric heating is in doubt there. During most of the year, the atmosphere undergoes net heating in low latitudes, and net cooling in high latitudes. The excess is removed by motions of the atmosphere and the ocean.
Zusammenfassung Eine Methode, das jahreszeitliche Wärmebudget der Atmosphäre zu berechnen, hat auch der Wärmespericherung in den Ozeanen Rechnung zu tragen. Auf Grund von Wasserthermographenwerten und Ozeanoberflächentemperaturen wurden die dem Ozean zugeführten oder von ihm abgegebenen Wärmemengen monatsweise berechnet. Die im Ozean gespeicherte Wärme wurde dann mit der vonGabites aufgestellten Schätzung der durch Strahlung und durch die latente Wärme des Wasserdampfs zugeführten Wärmeenge verglichen und von dieser Vergleichung wurde auf die Erwärmung der Atmosphäre geschlossen. In mittleren Breiten liegt der Erwärmungszuwachs der Atmosphäre während des Großteils des Jahres bei Null, so daß sogar das Vorzeichen der Erwärmung zweifelhaft ist. Während des Großteils des Jahres erfährt die Atmosphäre dagegen in niederen Breiten einen Wärmezuwachs, in hohen Breiten einen Überschuß an Abkühlung. Diese Überschüsse werden durch Bewegungsvorgänge in der Atmosphäre und im Ozean verfrachtet.
Résumé Une méthode visant à calcular le bilan thermique annuel de l'atmosphère doit tenir compte de la chaleur mise en réserve dans les mers. Des mesures de température de l'eau de mer en profondeur et en surface permettent d'établir les quantités de chaleur fournies mensuellement à la mer ou enlevée à celle-ci. La chaleur accumulée fut alors comparée à celle qu'estimeGabites en considérant la chaleur fournie par rayonnement et par la chaleur latente de la vapeur d'eau; on en a tiré une conclusion relative au réchauffement de l'atmosphère. Aux latitudes moyennes, l'accroissement de chaleur de cette dernière est voisine de zéro la plus grande partie de l'année, de sorte que même le signe est douteux. Aux latitudes basses par contre l'atmosphère reçoit de la chaleur pendant la plus grande partie de l'année; elle en perd aux latitudes élevées. Ces gains et ces pertes s'équilibrent in globo par les mouvements de l'air et de l'eau.

With 4 Figures

Presented at the 11th General Assembly, IUGG (IAM), Toronto, Septemer 1957.

Dedicated to Dr.Anders K. Ångström on the occasion of his 70th birthday.  相似文献   

3.
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   

4.
Summary The concept of vegetation as a multi-layered heat exchange system is discussed with reference to measurements in a barley field. These measurements included the monitoring of net radiation at various levels inside the crop and the conducted heat flux in the soil for typical clear and overcast days. The diurnal variations of the components of the heat balance throughout the crop are discussed, computing the combined flux of sensible and latent heat as a remainder term. The results show a complete reversal of the flux of sensible and latent heat from the top of the crop to the soil surface: during the night the surface loses heat by eddy diffusion as well as radiation and during the day it gains heat through both these processes. The total heat exchange between the crop and the atmosphere gives the usual heat gains by eddy diffusion during the night and losses during the day. The radiation absorbed by a layer of vegetation is converted into sensible and latent heat and 80% of the total energy exchange takes place in the upper half of the crop. The magnitude of the exchange process falls off rapidly with depth in the crop.
Zusammenfassung Die Vegetation wird als mehrschichtiges System im Hinblick auf den Wärmeaustausch betrachtet, wobei Messungen in einem Gerstenfeld verwendet werden. Die Messungen umfaßten die Registrieuung der Wärmebilanz in verschiedenen Höhen im Getreidestand und des Wärmeflusses im Boden an typischen klaren und bedeckten Tagen. Der Tagesgang der Komponenten der Wärmebilanz durch die Vegetationsschicht wird untersucht, dabei wird die Summe des Fluesses von fühlbarer und von latenter Wärme als Restglied berechnet. Die Resultate zeigen eine vollkommene Umkehr des Flusses von fühlbarer und latenter Wärme von der Obergrenze des Getreidestandes zum Boden: während der Nacht verliert die Erdoberfläche Wärme sowohl durch turbulenten Austausch wie durch Strahlung, während des Tages nimmt sie durch beide Prozesse Wärme auf. Der gesamte Wärmeastausch zwischen dem Getreidefeld und der Atmosphäre ergibt die gewöhnlichen Wärmegewinne durch turbulenten Austausch bei Nacht und die Wärmeverluste bei Tag. Die von der Vegetationsschicht absorbierte Strahlung wird in fühlbare und latente Wärme umgesetzt, wobei 80% des gesamten Wärmeaustausches in der oberen Hälfte der Vegetationsschicht erfolgen. Die Größe des Austauschprozesses vermindert sich rasch mit der Tiefe in der Vegetationsschicht.
Résumé On considère ici la végétation comme un système à plusieurs strates vis à vis des échanges de chaleur. Pour cela on se sert de mesures effectuées dans un champ d'orge. Ces mesures comprenaient l'enregistrement du bilan de chaleur à différentes hauteurs dans le dit champ ainsi que du flux de chaleur dans le sol à des jours typiques: couverts ou clairs. On étudie l'évolution diurne des composantes du bilan de chaleur au travers de la couche végétale. Pour ce faire, on clacule la somme du flux des chaleurs sensible et latente comme terme final de l'équation. Les résultats montrent une inversion complète du flux de ces deux chaleurs de la surface supérieure du champ jusqu'au sol. Pendant la nuit, la surface du sol perd de la chaleur aussi bien par des échanges turbulents que par rayonnement. Pendant le jour, le sol reçoit de la chaleur par ces deux processus. L'échange total de chaleur entre le champ d'orge et l'atmosphère présente les gains de chaleur ordinaire par turbulence de nuit et les pertes de jour. Le rayonnement absorbé par la couche végétale est transformé en chaleur latente et sensible. 80% de la totalité des échanges de chaleur se passent dans la moitié supérieure de la couche végétale. L'importance des processus d'échange diminue rapidement avec la profondeur de la couche végétale.
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5.
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   

6.
Résumé On mesure les températures du sol à 2 profondeurs ainsi que les températures de la surface du sol et de l'air près du sol sur 2 sols différents: le sable des dunes du Grand Erg Occidental et la hamada1, près de Béni-Abbès (Algérie). On en déduit les coefficients de diffusivité thermique des matériaux constituant le sol. Connaissant d'autre part les rayonnements incidents, réfléchis, diffusés et émis par le sol, on estime la chaleur échangée entre celui-ci et l'air par convection et conduction. Observant que les chaleurs échangées varient avec la nature du sol et l'heure on en conclut qu'il doit s'établir une brise entre l'erg et la hamada analogue à la brise marine.
Summary One measures soil temperature at two depths, surface and air temperature near the ground in sand dunes of the Grand Erg Occidental and in the hamada1, near the oasis of Béni-Abbès (Algeria). One deduces from these results thermal diffusivity coefficients for these two soils. Knowing incident, reflected, diffused and emitted radiations of the ground, one computes the energy exchanged between air and ground surface through convection and conduction. One finds that these energies vary with the nature of the soil and with time, and one concludes that it must appear a breeze between dunes and hamada, quite similar to the sea breeze.
Zusammenfassung Es wurden die Bodentemperatur in zwei Tiefen, die Oberflächentemperatur und die Lufttemperatur in Bodennähe auf zwei unterschiedlichen Bodenarten, auf den Sanddünen des Grand Erg Occidental und auf der Hamada2 bei Beni-Abbès (Algerien), registriert. Aus den Messungen werden die Wärmeleitzahlen der entsprechenden Bodensubstanzen bestimmt. Aus den bekannten Werten der Einstrahlung und der Ausstrahlung sowie der reflektierten und der gestreuten Strahlung des Bodens wird der Wärmeaustausch durch Konvektion und Wärmeleitung zwischen Luft und Bodenoberfläche abgeschätzt. Da dieser Wärmeaustausch von der Natur des Bodens und der Tageszeit abhängt und über beiden Bodenarten verschieden groß ist, entsteht vermutlich eine Luftbewegung zwischen der Düne und der Hamada ähnlich der Seebrise.

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7.
Zusammenfassung Es werden einige Ergebnisse von Messungen der Wind- und Temperaturschichtung in der etwa 2 m mächtigen eisnahen Luftschicht aus zwei mehrtägigen Meßreihen am Vernagtferner (Ötztaler Alpen, 2973 m) und am Hornkees (Zillertaler Alpen, 2260 m) mitgeteilt. Die vertikale Verteilung von Windgeschwindigkeit und Temperatur läßt sich in beiden Fällen durch logarithmische Gesetze beschreiben. Diese gestatten nachPrandtl die Ermittelung des Austauschkoeffizienten und damit die Berechnung des turbulenten Wärmestromes aus der Luft zum Eis im Rahmen der Wärmeumsatzbestimmung der Gletscheroberfläche. Dazu muß der Austauschkoeffizient nach dem Verfahren vonSverdrup oderLettau der vorhandenen, über der schmelzenden Gletscheroberfläche ausgeprägt stabilen thermischen Schichtung angepaßt werden. Die gleiczeitige Messung der Ablation und der Strahlungsbilanz ermöglicht eine direkte Kontrolle der Größenordnung der aus der Luft zugeführten Wärmemenge. Aus der gefundenen guten Übereinstimmung des empirisch ermittelten und der nach den Theorien vonSverdrup bzw.Lettau berechneten Austauschkoeffizienten geht hervor, daß in der eisnahen Luftschicht im Sommer, die durch das Fehlen thermischer Konvektion gekennzeichnet ist, der Austausch von Impuls, Wärme und Feuchtigkeit die gleichen Gesetze zu befolgen scheint.
Summary Basing on two series of measurements carried out during several days on the Vernagt glacier (Oetztal Alps, 2973 m) and on the Hornkees (Zillertal Alps, 2260 m), results are given of measurements of the wind and temperature distribution within a surface air-layer, approximately 2 meters thick, above ice. In both cases the vertical distribution of wind velocity and temperature can be described by logarithmic formulas which allow to calculate, as shown byPrandtl, the exchange (Austausch) coefficient and thereby the turbulent heat-current from air to ice by determining the thermal economy of the glacier surface. For this purpose the exchange coefficient must be fitted, according to the methods ofSverdrup orLettau, to the very stable thermal stratification of the air above the melting surface of the glacier. The simultaneous measurement of ablation and radiation balance makes possible a direct control of the approximate quantity of heat supplied from the air. The good agreement of the exchange coefficient as obtained empirically and calculated by means of the theories ofSverdrup orLettau leads to the conclusion that, within the air-layer above an ice surface during summer where no thermal convection occurs, the exchange of impulse, heat, and humidity appears to obey the same laws.
Résumé L'auteur communique quelques résultats de mesures de la distribution du vent et de la température dans la couche d'air d'environ 2 m d'épaisseur reposant sur la glace, mesures faites en deux séries de plusieurs jours sur le Vernagtferner (Alpes de l'Oetztal, 2973 m) et sur le Hornkees (Alpes du Zillertal, 2260 m). La distribution verticale de la vitesse du vent et de la température obéit à des lois logarithmiques, lesquelles permettent d'aprèsPrandtl le calcul du coefficient d'échange turbulent et celui du courant de chaleur par turbulence entre l'air et la glace dans le cadre de la détermination du bilan thermique de la surface glaciaire. Il faut pour cela adapter d'après le procédé deSverdrup ou deLettau le coefficient d'échange turbulent à la stratification thermique parfaitement stable de l'air reposant sur la surface glaciaire en fusion. La mesure simultaée de l'ablation et du bilan radiatif rend possible le contrôle direct de l'ordre de grandeur de la quantité de chaleur fournie par l'air. L'accord satisfaisant entre les valeurs du coefficient d'échange par turbulence trouvées expérimentalement ou tirées des théories deSverdrup ou deLettau montre que dans la couche d'air voisine de la glace, qui est caractérisée par l'absence de convection thermique, les échanges de quantité de mouvement (impulsion), de chaleur et d'humidité semblent obéir en été aux mêmes lois.

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8.
Summary Three-monthly mean statistics, show that throughout the year in the layer between about 200 and 30 mb large-scale eddies transport both heat and momentum against the north-south gradient of, respectively, the temperature and the angular rotation. Furthermore, it is found that in this layer, warm air masses tend to sink and cold air masses tend to rise, thereby converting kinetic into potential energy. The eddy circulations have, therefore, no source of energyin situ and must be forced by the circulation systems in the adjacent layers, probably in the troposphere. A comparison is drawn between the transport of angular momentum and heat by transient eddies in the lower troposphere, the upper troposphere and the lower stratosphere. Finally, the necessary sloping of the trajectories of the forced air parcels is discussed.
Zusammenfassung Dreimonatige Durchschnitts-Statistiken zeigen, daß während des Jahres großräumige Wirbel in den Schichten zwischen ungefähr 200 und 30 mb Wärme und Bewegungsgröße gegen den Gradienten der Temperatur beziehungsweise der Winkelrotation transportieren. Ferner, wurde festgestellt, daß in diesen Schichten warme Luftmassen die Neigung haben abzusinken und kalte Luftmassen aufzusteigen und daß auf diese Art kinetische Energie in potentielle Energie umgewandelt wird. Die Wirbel-Zirkulation hat daher in sich keine Energiequelle und muß durch die Zirkulationssysteme in den anliegenden Schichten, vermutlich in der Troposphäre, angetrieben werden. Es wird ein Vergleich zwischen dem Transport von Drehimpuls und Wärme von wandernden Wirbeln in der unteren Troposphäre, der oberen Troposphäre und der unteren Stratosphäre angestellt. Schließlich wird die für das Zustandekommen der erzwungenen Bewegungen erforderliche Neigung der Trajektorien diskutiert.
Résumé En se basant sur des statistiques tri-mensuelles on montre que tout au long de l'année, dans la couche entre 200 et 30 mb environ, les perturbations à grande échelle transportent à la fois chaleur et quantité de mouvement contre le gradient de la température et de la rotation angulaire. En outre, on a trouvé que dans cette couche les masses d'air chaud ont la tendance à descendre et les masses d'air froid ont la tendance à monter, en transformant de cette manière l'énergie cinétique en énergie potentielle. Par conséquent, les circulations perturbées n'ont pas disponible de source d'énergie et doivent être, forcées par des systèmes de circulation dans des couches adjacentes, probablement dans la troposphère. On compare le transport du moment cinétique et de la chaleur par des perturbations transitoires dans la basse troposphère, la haute troposphère et la basse stratosphère. Einfin on discute la pente des trajectoires des parcelles d'air forcées.

With 8 Figures

The research reported in this paper was sponsored principally by the Atomic Energy Commission under Contract No. AT(30-1)2241; before March 1962, the research was supported jointly by the Atomic Energy Commission and the U.S. Air Force under Contracts No. AT(30-1)2241 and AF 19(604)-5223.  相似文献   

9.
The major physical processes at and near the tropopause are evaluated; these processes are radiation, convection and turbulence, advection and vertical convergence. Calculations of instantaneous long wave radiative temperature change for observed and postulated moisture distributions show that radiation usually acts to smooth the temperature profile. Observations and the principle of continuity show that convection is infrequent and unimportant in establishing the tropopause. General principles and numerical integration of the heat conduction equation for special cases show that turbulence will act to smooth the temperature profile unless flux has a certain relationship to hydrostatic stability. Observations, calculations and the principle of continuity show that advection and vertical convergence cannot be universal mechanisms of tropopause formation.
Zusammenfassung Die grundlegenden physikalischen Prozesse an und in der Nähe der Tropopause werden bestimmt; diese Prozesse sind Strahlung, Konvektion und Turbulenz, Advektion und Vertikalakonvergenz. Berechnungen von momentanen Temperaturänderungen durch langwellige Strahlung für beobachtete und vorgegebene Feuchtigkeitsverteilungen lassen erkennen, daß die Strahlung gewöhnlich das Temperaturprofil auszugleichen sucht. Beobachtungen und das Kontinuitätsprinzip zeigen, daß Konvektion selten und für die Bildung der Tropopause unwichtig ist. Allgemeine Prinzipien und numerische Integration der Wärmeleitungsgleichung für spezielle Fälle zeigen, daß die Turbulenz das Temperaturprofil auszugleichen sucht, außer wenn der Wärmestrom in spezieller Beziehung zur hydrostatischen Stabilität steht. Beobachtungen, Berechnungen und das Kontinuitätsprinzip führen zu der Feststellung, daß Advektion und vertikale Konvergenz nicht als allgemeine Mechanismen für die Bildung der Tropopause angesehen werden können.
Résumé L'auteur évalue les processus physiques fondamentaux de la tropopause et à sa proximité; ces processus sont le rayonnement, la convection et la turbulence, l'advection et la convergence verticale. Le calcul de variations instantanées de la température dûes au rayonnement de grande longueur d'onde, par une distribution observée et supposée de l'humidité, montre qu'en général le rayonnement semble atténuer et égaliser le profil de la température. Les observations et le principe de continuité font admettre que la convection est rare et de peu d'importance pour la formation de la tropopause. Des principes généraux et une intégration numérique de l'équation de transmission de chaleur pour des can spéciaux montrent que la turbulence tend à égaliser le profil de température à moins que le flux de chaleur ne soit en relation spécifique avec la stabilité hydrostatique. Des observations, des calculs et le principe de continuité prouvent que l'advection et la convergence verticale ne peuvent être considérées comme étant des mécanismes généraux pour la formation de la tropopause.

With 4 Figures

The research reported here was supported in part by the Geophysical Research Directorate, A. F. Cambridge Research Center.  相似文献   

10.
Summary Covariances of temperature and meridional wind component at 18 stations in the Northern Hemisphere were computed at 2km-intervals from the surface to 28 km. These covariances are proportional to the northward flux of sensible heat resulting from transient eddies. Cross sections of covariance of temperature and meridional wind component during January and July were constructed for 80°W. At this longitude during January a minimum of eddy heat flux occurred near an altitude of 20 km at all latitudes, and in the higher latitudes a sharp increase began somewhere between 18 km and 22 km. Eddy heat fluxes were generally quite small, in the part of the stratosphere below 20 km. A similar pattern was found at the French station of Chateauroux. The layer which separates the regions of small and large eddy heat fluxes appears to coincide with a null layer described byFaust. However, this sharp dividing line between a lower stratosphere with small eddy heat fluxes and an upper stratosphere with large eddy heat fluxes does not appear at all longitudes. Over Alaska one finds maximum eddy heat fluxes between 20 km and 22 km, and values in the lower stratosphere are much larger than those near 80° W.
Zusammenfassung Die Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente wurde für 18 Stationen der nördlichen Hemisphäre für 2km-Intervalle vom Boden bis 28 km berechnet. Diese Kovarianzen sind dem nach Norden gerichteten mittleren Strom der Wärme proportional, verursacht durch wandernde Wirbel. Für 80°W wurden Querschnitte der Kovarianz zwischen Temperatur und meridionaler Windkomponente konstruiert. In diesem Meridianschnitt tritt ein Minimum des turbulenten Wärmeflusses in nahezu 20 km Höhe in allen Breiten im Januar auf; in höheren Breiten beginnt eine plötzliche Zunahme mit der Höhe zwischen 18 und 22 km. Dieser turbulente Wärmefluß ist im allgemeinen in der unteren Stratosphäre unterhalb 20 km ziemlich klein. Ein ähnliches Verhalten wird bei der französischen Station Chateauroux gefunden. Die Schicht, welche die Regionen des kleinen und des großen turbulenten Wärmeflusses trennt, scheint mit einer vonFaust besprochenen Nullschicht zusammenzufallen. Diese scharfe Trennungslinie zwischen unterer Stratosphäre mit kleinem turbulenten Wärmefluß und der oberen Stratosphäre mit größeren Wirbelköpern der Wärme tritt jedoch nicht an allen Längengraden auf. Über Alaska findet man einen maximalen turbulenten Wärmestrom zwischen 20 und 22 km; auch die Werte in der unteren Stratosphäre sind dort viel größer als diejenigen um 80°W.
Résumé On a calculé la covariance existant entre la température et la composante méridionale du vent. Ces calculs, ont été effectués pour des intervalles de 2 km du sol à 28 km et cela pour 18 stations, de l'hémisphère nord. Ces nord et provoqués par des tourbillons mobiles. On a construit des sections de la covariance entre température et composante méridionale du vent à 80° de longitude W. Sous cette longitude, on constate en janvier un minimum du flux turbulent de chaleur à environ 20 km d'altitude et cela sous toutes les latitudes. Dans les latitudes élevées, on constate en outre une brusque augmentation de ce flux avec l'altitude et cela entre 18 et 22 km. Ce flux turbulent de chaleur est en général assez faible dans les basses couches de la stratosphère, c'est à dire au-dessous de 20 km. On trouve des conditions similaires, à la station française de Chateauroux. La couche qui sépare les régions présentant des flux turbulents de chaleur faible et important semble coïncider avec la couche nulle deFaust. Cette nette ligne de séparation entre la stratosphère inférieure présentant un faible flux turbulent de chaleur et la stratosphère supérieure comportant des corps tourbillonnaires de chaleur importants ne se rencontre cependant pas sous toutes les longitudes. Au-dessus de l'Alaska, on rencontre un courant turbulent de chaleur maximum entre 20 et 22 km. Les valeurs de la stratosphère inférieure y sont aussi beaucoup plus grandes que celles trouvées à 80° de longitude ouest.

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11.
Summary The crain microwave refractometer and a bead thermistor have been used to measure 2 to 30-second period fluctuations in water vapor in a stable atmosphere over a lake surface. It appears that such fluctuations can be related to air flow over water waves and that they permit an estimate of a mixing length for water vapor.
Zusammenfassung Das Crain-Mikrowellenrefraktometer und ein Perlenthermistor wurden verwendet, um in einer stabilen Atmosphäre über einer Seeoberfläche Wasserdampfschwankungen von 2 bis 30 Sekunden Dauer zu messen. Es scheint, daß solche Schwankungen zur Luftströmung über Wasserwellen in Beziehung gesetzt werden können, und daß sie eine Schätzung des Mischungsweges für Wasserdampf gestatten.
Résumé Le réfractomètre de Crain et un thermistor ont été utilisés pour mesurer les fluctuations en teneur de vapeur d'eau d'une durée de deux à trente secondes dans un air stable au-dessus d'un lac. Il semble que de telles variations dépendent du mouvement de l'air au-dessus des vagues et qu'elles permettent d'apprécier le parcours de mélange de la vapeur d'eau.

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12.
Summary The total amount of incoming radiation to the Earth' surface, for particular latitudes and for selected months, has been computed from recent investigations regarding the distribution of solar radiation penetrating the atmosphere. The charts constructed byBudyko andBerliand [1955] and byBlack [1956] under different theoretical assumptions are compared and discussed.The seasonal change in the amount of radiation has been investigated and the influence of prevailing cloudy conditions upon these amounts of heat has been illustrated by examples of desert and ocean regions. In desert regions the amount of radiation penetrating to the surface may reach a monthly mean of 74 per cent of the extraterrestrial solar radiation. Over ocean regions this percentage during months of maximum may reach only 50 per cent.The results give new evidence for two statements formulated elsewhere by the author (Burdecki [1955, 1957]) that (1) the thermal rhythm of the whole atmospheric ocean is dominated by the rhythm of the Northern Hemisphere; (2) the heat circulation over both hemispheres appears to be quite asymmetric.
Zusammenfassung Die durch die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche gelangenden Globalstrahlungsmengen werden auf Grund neuer Forschungen über die Verteilung der Sonnenstrahlung für die einzelnen Breitengrade und für ausgewählte Monate berechnet. VonBudyko undBerliand [1955] und vonBlack [1956] unter Zugrundelegung verschiedener theoretischer Voraussetzungen konstruierte Karten werden verglichen und näher erörtert.Die jahreszeitliche Änderung der globalen Strahlungssummen wird untersucht und der Einfluß der vorherrschenden Bewölkung auf diese Wärmemengen wird durch Beispiele von Wüstenregionen und ozeanischen Gebieten näher erläutert. Im Wüstenklima kann die zur Erdoberfläche gelangende Wärmestrahlung im Monatsmittel sogar 74% der extraterrestrischen Sonnenstrahlung überschreiten. Für ozeanische Gebiete erreicht dieser Betrag in Monaten der Maxima höchstens 50%.Die Resultate weisen erneut auf zwei Feststellungen hin, die schon zuvor vom Verfasser (Burdecki [1955, 1957]) formuliert sind: 1. Die Wärmeschwankung des gesamten atmosphärischen Ozeans wird von der Schwankung der Nordhemisphäre beherrscht; 2. die Wärmezirkulation über beiden Hemisphären scheint in völliger Asymmetrie zu verlaufen.
Résumé Les résultats de récentes recherches sur la répartition du rayonnement solaire ont permis de calculer, pour différentes latitudes et pour certains mois, la quantité de rayonnement global qui, à travers l'atmosphère, parvient à la surface de la terre. L'auteur compare et discute les cartes qui ont été destinées parBudyko etBerliand en 1955 et parBlack en 1956 à partir de différentes hypothèses théoriques.On étudie en outre les variations saisonnières des sommes du rayonnement global; l'influence de la nébulosité dominante sur ces quantités de chaleur est discutée à l'aide d'exemples de régions à climat désertique et à climat maritime. Dans le climat désertique le rayonnement calorifique parvenant à la surface de la terre peut dépasser 74% du rayonnement solaire extraterrestre, tandis que dans les régions océaniques il atteint au maximum 50% pendant les mois les plus favorables.Les constatations que l'auteur avait faites ces dernières années (Burdecki [1955, 1957]) se voient confirmées: 1) le rythme thermique de tout l'océan atmosphérique est dominé par le rythme de l'hémisphère nord; 2) la circulation thermique au-dessus des deux hémisphères semble être tout à fait asymétrique.

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13.
Zusammenfassung Eine für die Praxis bedeutungsvolle Methode der Vorhersage der Tageshöchsttemperatur beruht auf der Kenntnis der zwischen dem Radiosondenaufstieg am Morgen und dem Zeitpunkt der Erreichung der Maximumtemperatur am frühen Nachmittag an die unteren Luftschichten abgegebenen Wärmemenge. Für heitere und windschwache Tage wurde an Hand des Beobachtungsmaterials der Jahre 1949–1951 für Wien dieser Energiebetrag sowohl durch direkte Planimetrierung der Fläche zwischen zwei Tautochronen im Temperatur-Druck-Diagramm als auch durch Wärmebilanzbetrachtungen bestimmt und Monats- bzw. Zehntagemittel abgeleitet. Dabei stellte sich folgendes wichtige Ergebnis heraus: Während der Zeit des Erwärmungsprozesses, d. h. vom Minimum bis zum Maximum der Temperatur, wird unabhängig von der Größe der Einstrahlung im Mittel fast genau die eine Hälfte der aufgenommenen (absorbierten) Globalstrahlung zur Erwärmung des Bodens und zur Abstrahlung im Langwelligen (effektive Ausstrahlung), die andere Hälfte zur Erwärmung der unteren Luftschichten und zur Verdunstung verwendet. Eine Überprüfung der Genauigkeit der Vorhersage der Maximumtemperatur mit der hier geschilderten Methode ergab in insgesamt 80 Fällen einen mittleren Fehler von nur 1,2°C.
Summary A practical method of maximum temperature forecasting makes use of the fact, that it is possible to predict the daily maximum temperature provided the energy available for heating the lowest layers of the atmosphere is known for the period from the morning radiosonde ascent until the time of maximum temperature. Using observations on clear and calm days in Vienna for the years 1949–1951 this amount of energy has been determined both by planimetry of the respective area in the temperature-pressure diagram and by calculating the heat balance at the earth's surface; thus monthly and ten days means were derived. As an important result of these investigations the following rule was obtained: During the period of the heating process, i. e. from minimum to maximum temperature, almost exactly one half of the amount of incoming radiation absorbed at the earth's surface is used for heating the ground layers and for long-wave back radiation (effective outgoing radiation), the other half for heating the atmospheric layers near the ground and for evaporation. Testing the accuracy of this forecasting method for a total of 80 cases the mean error was found to be only 1.2,C.
Résumé Une méthode pratique de prévision du maximum diurne de température se fonde sur la connaissance de la quantité de chaleur fournie aux couches basses de l'atmosphère entre le sondage aérologique du matin et l'heure du maximum de température du début de l'après-midi. Cette quantité d'énergie a été déterminée pour des jours clairs et calmes à partir des observations faites à Vienne en 1949–1951, par planimétrie des surfaces comprises entre tautochrones sur les diagrammes température-pression, mais aussi à l'aide du calcul du bilan de chaleur et des moyennes mensuelles ou décadaires. Le résultat peut se formuler comme suit: Pendant la durée du réchauffement, c'est à dire depuis le minimum jusqu'au maximum de température et quel que soit l'intensité du rayonnement, presque exactement une moitié du rayonnement global absorbé contribue en moyenne à réchauffer le sol qui émet à grande longueur d'onde et l'autre moitié est absorbée par les basses couches d'air et par l'évaporation. Un contrôle de l'exactitude de cette méthode de prévision du maximum de température a fourni dans 80 cas une erreur moyenne de 1,2°C seulement.

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14.
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.

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15.
Summary Micrometeorological measurements made at Norway Station, Antarctica, indicate that the exchange of sensible heat between air and snow is excecuted by the aeration. The existence of a laminar sub-layer over permeable snow is in this connection questionable. A zig-zag profile found in the mean vertical distribution of the temperature near the surface indicates that the turbulence in this layer is systematized. From the temperature profile we have estimated the vertical displacement of the elements, and in connection with measurements of the frequency of temperature variations near the surface, we have calculated the heat transfer in the air. An expression for the eddy heat transfer coefficient which contains fairly well defined quantities and proportions has been derived.
Zusammenfassung Aus mikrometeorologischen Messungen auf der Norway Station, Antarctica, wird gefolgert, daß der Austausch von fühlbarer Wärme zwischen Luft und Schnee durch Bodenatmung vor sich geht. Die Existenz einer laminaren Grenzschicht über einer porösen Schneedecke wird in diesem Zusammenhang bezweifelt. Die vertikale Temperaturschichtung der bodennahen Luftschicht zeigt ein Zickzack-Profil und deutet darauf hin, daß die Turbulenz in dieser Schicht systematische Züge enthält. Aus den Temperaturprofilen wird die vertikale Verschiebung der Turbulenzelemente geschätzt. Die gemessene Frequenz der Temperaturschwankungen in der bodennahen Luft ermöglicht die Berechnung der Größe des Wärmeaustausches. Abschließend wird ein Ausdruck für den turbulenten Wärmeaustausch-Koeffizienten abgeleitet, der verhältnismäßig wohldefinierte Größen und Verhältnisse enthält.
Résumé Sur la base de mesures micrométéorologiques effectuées à Norway Station, Antarctique, on déduit que l'échange de chaleur sensible entre l'air et la neige s'effectue par le truchement de la respiration du sol. On met alors en doute l'existance d'une couche limite laminaire au-dessus d'une couverture poreuse de neige. L'étagement vertical des températures dans les couches d'air voisines du sol présente un profil en zig-zag. Par conséquent, la turbulence montre, dans cette zone, des traits systématiques. Par le moyen des profils de température, on estime le déplacement vertical des éléments de turbulence. La fréquence mesurée des variations de température au voisinage du sol permet de calculer l'importance des échanges de chaleur. On en tire, pour terminer, une expression du coefficient d'échange turbulent de la chaleur, expression qui contient des grandeurs et des relations relativement bien définis.

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16.
Summary A simplified scheme of the transfer of zonal momentum in the general circulation is first summarised. Observational evidence in support of the pattern of vertical transfer is then provided from the relation between the fields of pressure and wind over the oceans in the Trades and westerlies, with large down-gradient motion in the former and very little cross-isobar motion in the latter. In neither case are the concepts of the classical (barotropic) friction layer valid. The vertical gradients of downwind and cross-wind shear stress are evaluated and from them climatological values of eddy viscosity are deduced for the surface layers. Values of eddy viscosity at levels of a few hundred metres are also deduced and found to be greater than at lower levels, consistent with the pattern of momentum transfer advanced. The transfer in the lower troposphere is probably mainly convective above the layer of mechanical turbulence. There is a concluding discussion on the nature of the vertical transfer of momentum in the middle and upper troposphere.
Zusammenfassung Zunächst wird ein vereinfachtes Schema für den Transport der zonalen Bewegungsgröße in der allgemeinen Zirkulation skizziert. Hierauf werden auf Grund der Beziehungen zwischen Druck- und Windfeld über den Ozeanen in den Gebieten der Passatwinde und der Westströmung auf Beobachtungsmaterial beruhende Beweise für den Vertikaltransport entwickelt; dabei erweist sich der Winkel zwischen Isobaren und Windrichtung in den Passatgebieten als groß, in der Westströmung als klein. In keinem der beiden Fälle haben die Anschauungen über die klassische (barotrope) Reibungsschicht Gültigkeit. Die Vertikalgradienten der Schubspannung in Richtung wie auch senkrecht zum Winde werden berechnet und daraus klimatologische Mittelwerte der scheinbaren Viskosität (Austausch) für bodennahe Schichten abgeleitet. Werte der scheinbaren Viskosität werden auch für Niveaus von einigen 100 m berechnet und größer als in niedrigeren Schichten gefunden, was in Übereinstimmung mit der entwickelten Anschauung über das Schema der Fortpflanzung der Bewegungsgröße steht. Der Austausch in der unteren Troposphäre oberhalb der Schicht mechanischer Turbulenz ist wahrscheinlich in der Hauptsache konvektiv. Zum Schluß wird das Wesen des Vertikalaustausches der Bewegungsgröße in der mittleren und oberen Troposphäre diskutiert.
Résumé Un schéma simplifié du transport, dans la circulation générale, de la quantité de mouvement zonal est d'abord esquissé. Des arguments en faveur du transport vertical proposé sont alors fournis par les relations des champs de pression et du vent au-dessus des océans dans les zones des alizés et du courant d'ouest; dans la première, l'angle entre l'isobare et la direction du vent est grande, dans la seconde il est petit. Dans aucun des deux cas, la conception de la couche de friction classique (barotropique) n'est valable. Les gradients verticaux des tensions internes sont évalués dans la direction et normalement à la direction du vent et des valeurs climatologiques de la viscosité apparente due à la turbulence en sont déduites pour les couches voisines du sol. Les valeurs de la viscosité apparente calculées pour des niveaux de quelques centaines de mètres sont plus grandes que celles des niveaux bas, concordant ainsi avec le transport vertical proposé. Dans la basse troposphère le transport est probablement surtout convectif au-dessus de la couche de turbulence. En conclusion l'auteur discute la nature du transport vertical de la quantité de mouvement dans la troposphère moyenne et supérieure.

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17.
Summary The question of introducing systematic measurements of natural illumination into the operational commitments of the Radiation Service of the South African Weather Bureau received serious attention first during 1954. As a result of a planned programme of laboratory investigation, two new types of recorder were developed for the measurement of diffuse skylight as well as of the total hemispherical daylight. Altogether three instruments were constructed in the Weather Bureau workshop; these were brought into continuous operation on January 1, 1955.This paper provides an account of the more important preliminary studies which were carried out in the radiation laboratory, at Pretoria, and also of the main characteristics of the recorders determined both in this manner and under conditions of natural exposure, at the central radiation observatory, over a period of 12 months.A section is devoted to the techniques adopted for the standardization of the recorders and the reduction of the assembled traces. It is believed that several of the features introduced in these respects are quite new.
Zusammenfassung Das Problem der Einführung systematischer Messungen der natürlichen Helligkeit in das Arbeitsprogramm des Strahlungsdienstes des Südafrikanischen Wetterbureaus wurde erstmals 1954 genauer geprüft. Im Rahmen eines Programmes für Laboratoriumsuntersuchungen wurden zwei neue Modelle von Registrierapparaten für die Messung des diffusen Himmelslichts und der Globalbeleuchtung auf Horizontalfläche entwickelt; insgesamt wurden in der Werkstätte des Wetterbureaus drei Geräte gebaut und ab 1. Januar 1955 in Dauerbetrieb genommen.In der vorliegenden Arbeit wird über die wichtigeren, im Strahlungslaboratorium in Pretoria durchgeführten Vorstudien berichtet sowie über die Haupteigenschaften der Registrierapparate auf Grund von Untersuchungen im Laboratorium und unter natürlichen Bedingungen im Freien, die während einer Periode von 12 Monaten am zentralen Strahlungsobservatorium durch-geführt wurden. Sodann wird über die Technik der Eichung der Registriergeräte und über die Auswertung der Kurven referiert, wobei teilweise auch neue Gesichtspunkte zur Sprache kommen.
Résumé C'est en 1954 que fut examinée pour la première fois l'introduction de mesures systématiques de la luminosité naturelle dans le programme de travail du Service de rayonnement du Service météorologique de l'Afrique du Sud. Dans le cadre d'un programme de recherches expérimentales, on a mis au point deux nouveaux modèles d'enregistreurs de la lumière diffuse du ciel et de la luminosité globale sur une surface horizontale; trois instruments ont été construits dans les ateliers du Service météorologique et mis en service continu dès le ler janvier 1955.On rapporte ici sur les études préliminaires du laboratoire de rayonnement de Pretoria et sur les propriétés principales des enregistreurs sur la base des essais de laboratoire ainsi qu'en plein air effectués pendant douze mois à l'Observatoire central de rayonnement. Enfin on mentionne les procédés d'étalonnage et de dépouillement des courbes obtenues en discutant aussi de nouveaux points de vue.

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18.
Zusammenfassung Die Energieumsätze eines Alocasiablattes setzen sich im wesentlichen aus dem sichtbaren und dem infraroten Strahlungsaustausch, den Konvektionsumsätzen und den Transpirationsverlusten zusammen. Sie wurden, getrennt in die Werte von Ober- und Unterseite des Blattes, unter verschiedenen Bedingungen in natürlichen Verhältnissen gemessen. Die Ergebnisse werden sowohl in der Form von Tagesläufen der Einzelkomponenten als auch in Bilanzen dargeboten.Die Ermittlungen wurden nach zwei Grundmethoden durchgeführt. Beide basierten einmal auf direkten Strahlungsmessungen, zum anderen entweder auf Bestimmungen der Wärmeübergangszahlen und der relativen Wasserbedeckungsfaktoren der Blattseiten oder auf Messungen der Temperatur- und Feuchtegradienten in Blattnähe. Beide Verfahren setzen die Kenntnis des Verhältnisses der Konvektionsverluste der beiden Blattseiten (das für das waagrechte Blatt meistens den Wert 1,0 annimmt) voraus, das zweitgenannte Verfahren dazu noch die des Verhältnisses der Austauschkoeffizienten für Wasserdampf und Wärme (das zu 1,00±0,05 gefunden wurde).Aus den Ergebnissen lassen sich Aussagen über die Eigenschaften des Alocasiablattes als Strahlungspartner im Sichtbaren und im Infraroten und über das Verhältnis der Transpirations- und der Konvektionsverluste eines besonnten Blattes und dessen Auswirkung auf die Blattemperatur herleiten. Die transpirationsbeeinflussende Wirkung der Strahlung erweist sich als groß, die des Windes als sehr gering, während die unabhängig voneinander reagierenden Stomata zu eigenartigen Schwankungen des Verhältnisses zwischen Ober- und Unterseitentranspiration Anlaß geben. Schließlich werden Wechselwirkungen zwischen Mikroklima und Wärmehaushalt besprochen.
Summary The energy-balance of an Alocasia leaf is made up primarily of the radiation exchange in the visible and infra-red, of the convective transfer, and of the losses by transpiration. Each of these items has been split up into the values for the upper and for the lower surfaces of the leaf and was measured under different conditions in situ. Results are presented in the form of graphs showing the diurnal variations of the different energy components as well as in the form of balance sheets.Two methods were applied, both of which required direct radiation measurements. The first method further utilised determinations of the heat transfer coefficients and the relative wetness factors of the leaf surfaces, whereas the other method was based on measurements of the gradients of temperature and humidity close to the leaf. For both cases the ratio of the convective losses from both the surfaces of the leaf must be known (which for a horizontal leaf almost always is equal to unity). In addition to this, the second method requires information about the ratio of the Austausch coefficients for water vapour and heat (experimentally it was found to be 1,00±0.05).The results give some insight regarding the radiative properties of an Alocasia leaf in the visible and infra-red and regarding the ratio of the losses by transpiration and by convection and its effects on leaf temperature in sunshine. The effect of radiation on transpiration proves to be strong; wind, however, has only little effect. The stomata of both the leaf surfaces were functioning independently of each other, which resulted in peculiar variations in the ratio of the water lost by the upper and lower surfaces. Finally mutual relationships between energy exchange and microclimate are discussed.
Résumé Le bilan énergétique d'une feuille d'Alocasia se compose principalement des échanges radiatifs de la lumière visible et infra-rouge ainsi que des échanges convectifs et des pertes de transpiration. Les composantes furent mesurées, séparément sur les surfaces supérieure et inférieure de la feuille, dans des conditions différentes en milieu naturel. Les résultats sont représentés par des bilans et, sous forme de graphiques, par les variations diurnes des différentes composantes d'énergie.A cet effet on a utilisé deux méthodes différentes qui se basent d'une part chacune sur des mesures directes du rayonnement, d'autre part, ou bien sur la détermination des échanges convectifs et des facteurs relatifs du recouvrement d'eau des surfaces de la feuille, ou bien sur des mesures des gradients de température et d'humidité a proximité de la feuille. Dans les deux méthodes on est sensé connaître le rapport des pertes de convection des deux surfaces de la feuille qui, en position horizontale est généralement de 1,0. Dans la seconde il faut encore connaître le rapport des coéfficients d'échange pour la vapeur d'eau et pour la chaleur qui fut trouvé être de 1,00±0,05.Les résultats obtenus permettent de nous renseigner au sujet des propriétés de la feuille d'Alocasia en ce qui concerne la radiation dans le domaine visible et infra-rouge, et le rapport des pertes de transpiration et de convection d'une feuille exposée au soleil et d'en déduire les effets sur la température de celle-ci. La radiation se révèle comme ayant une forte influence sur la transpiration, tandis que celle du vent est très faible. Les stomas des surfaces supérieure et inférieure réagissant séparément, provoquent de curieuses fluctuations du rapport de la transpiration de celles-ci. Finalement l'auteur discute encore les relations réciproques entre le microclimat et l'économie thermique.

Mit 8 Textabbildungen

Diese Arbeit wurde durch ein Stipendium der indischen Regierung im Rahmen des Indo-German Industrial Cooperation Scheme ermöglicht.  相似文献   

19.
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.

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20.
On the mass and heat budget of arctic sea ice   总被引：4，自引：0，他引：4  
Summary Measurements during the drift of US Drifting Station A show an annual mass increase of old ice consisting of 12.5 g/cm2 snow and 52 g/cm2 bottom accretion. During the summer seasons 1957 and 1958 an amount of 19.2 and 41.4 g/cm2 respectively, was lost by surface ablation. The ratio of ablation on elevated dry surface and in meltwater ponds is 1:2.5. The average pond area was about 30%. Bottom ablation by heat transfer from the ocean was found to be 22 cm (July to Aug./Sept.).Methods of measuring mass changes are described. In view of their importance as a means of checking the computed heat budget their accuracy is discussed in detail.The heat budget is computed for a selected period during the height of the melt season. The average daily totals are, in cal/cm2: +142 from net short wave radiation –8 from net long wave radiation, +9 from turbulent heat transfer, and –11 from evaporation. The mean daily surface ablation is 0.8 cm. About 90% of it is due to the absorption of short wave radiationOnly 62% of the total heat supply are transformed at the surface. 38% are transmitted into the ice and mainly used to increase the brine volume. The vertical distribution of this energy was used to compute the extinction coefficient for short wave radiation. From 40 to 150 cm depth it is 0.015 cm–1, somewhat smaller than that of glacier ice.The heat used during the summer to increase the brine volume in the ice acts as a reserve of latent heat during the cooling season. By the time an ice sheet of 300 cm thickness reaches its minimum temperature in March, 3000 cal/cm2 have been removed to freeze the brine in the interior of the ice and the meltwater ponds, and 1700 cal/cm2 to lower the ice temperature. Based upon the observed mass and temperature changes the total heat exchange at the upper and lower boundary is estimated. During the period May–August the upper boundary received 8.3 kcal/cm2, while during the period September–April 12.8 kcal/cm2 were given off to the atmosphere. The results are compared with those ofYakovlev, and considerable disagreement is found with respect to the amounts of heat involved in evaporation and in changes of ice temperature (heat reserve).
Zusammenfassung Beobachtungen während der Drift von US Drifting Station A zeigen an altem Eis einen jährlichen Massenzuwachs von 12,5 g/cm2 Schnee und 52 g/cm2 Eis an der Unterseite. Während der Schmelzperioden 1957 und 1958 betrug der Massenverlust an der Oberseite 19,2 bzw. 41,4 g/cm2. Das Verhältnis der Ablation auf trockenen Eisflächen zu der in Wassertümpeln beträgt etwa 1:2,5. Etwa 30% der Gesamtfläche werden im Sommer von den Wassertümpeln eingenommen. Die Ablation an der Unterseite durch Wärmezufuhr vom Meer betrug etwa 22 cm (Juli bis August/September).Die Methoden der Messung des Massenhaushalts werden beschrieben. In Anbetracht ihrer Bedeutung als Kontrolle des berechneten Wärmehaushalts wird ihre Genauigkeit näher untersucht.Die Wärmebilanz der Eisoberfläche wird für einen ausgewählten Zeitraum während des Maximums der Ablationsperiode berechnet. Es ergeben sich folgende mittlere Tagessummen in cal/cm2: +142 kurzwellige Strahlungsbilanz, –8 langwellige Strahlungsbilanz, +9 Konvektionswärmestrom. –11 Verdunstung. Die mittlere tägliche Oberflächen-Ablation betrug in dieser Zeit 0,8 cm. Etwa 90% davon werden durch Absorption kurzwelliger Strahlung verursacht.Nur 62% des gesamten Wärmeangebotes werden an der Oberfläche umgesetzt. 38% gelangen in tiefere Schichten und werden dort hauptsächlich zur Vergrößerung des Volumens der Salzlösung verwendet. Die vertikale Verteilung dieser Energie wird zur Berechnung des Extinktionskoeffizienten für kurzwellige Strahlung herangezogen. In einer Tiefe von 40 bis 150 cm ergibt sich ein Wert von 0,015 cm–1, etwas weniger als in Gletschereis.Die Wärmemenge, welche im Sommer zur Erhöhung der Eistemperatur und der damit verbundenen Vergrößerung des Volumens der Salzlösung aufgewendet wurde, dient während der Abkühlungsperiode als Wärmereserve. Von ihrem Beginn bis zur Erreichung minimaler Eistemperaturen in März werden einer 3 m dicken Eisdecke 3000 cal/cm2 an latenter Wärme (Verkleinerung des Volumens der Salzlösung und Gefrieren der Schmelzwassertümpel) und 1700 cal/cm2 mit der reinen Temperaturerniedrigung entzogen. Auf Grund der beobachteten Massen- und Temperaturänderungen der Eisdecke wird der gesamte Wärmeumsatz an ihren Grenzflächen abgeschätzt. Während der Periode Mai bis August erhält die Oberfläche des Eises 8,3 kcal/cm2 während in der Periode September bis April 12,8 kcal/cm2 an die Atmosphäre abgegeben werden. Die Resultate werden mit denen vonYakovlev verglichen, wobei sich beträchtliche Unterschiede in den Beträgen der Verdunstung und der Wärmereserve der Eisdecke ergeben. Im Zusammenhang mit den unterschiedlichen Beträgen der Wärmereserve wird die spezifische Wärme des Meereises näher diskutiert.
Résumé Les observations faites lors de la dérive du US drifting station A font apparaître un accroissement annuel de masse de la banquise de 12,5 g/cm2 sous forme de niege et de 52 g/cm2 par congélation à la base. Pendant les périodes de fonte de 1957 et de 1958, la perte de masse à la surface fut de 19,2 et 41,4 g/cm2 respectivement. Le rapport de l'ablation sur la glace sèche à celle des flaques est de 1:2,5. Les flaques occupent en été env. 30% de la surface totale. L'ablation à la face inférieure de la banquise par la chaleur de l'eau fut d'environ 22 cm (Juillet à août/septembre).On décrit les méthodes de mesure du bilan de masse et leur précision. On calcule ce bilan de chaleur à la surface au moment du maximum d'ablation et on en donne les composantes suivantes pour les sommes journalières moyennes en cal/cm2: bilan radiatif de courte longueur d'onde +142, bilan radiatif de grande longueur d'onde –8, flux de convection +9, évaporation –11. L'ablation superficielle moyenne est de 0,8 cm par jour dont 90% résulte de l'absorption du rayonnement à courte longueur d'onde.Le 62% seulement de l'apport de chaleur est transformé à la surface de la glace; le 38% pénètre en profondeur et sert surtout à accroître le volume du mélange salin. A une profondeur de 40 à 150 cm le coefficient d'exctinction pour le rayonnement court est de 0,015 cm–1, plus faible que dans le glacier terrestre.La quantité de chaleur accumulée en été sert de réserve pendant la période froide pour élever la température de la glace et pour augmenter le volume de la solution saline. Du début de celle-ci jusqu'au minimum des températures en mars, une couche de 3 m d'épaisseur perd 3000 cal/cm2 en chaleur latente et 1700 cal/cm2 par chute de température. Il est possible d'estimer le bilan total de chaleur des surfaces de la glace à l'aide des variations observées de masse et de température. Pedant la période de mai à août, la surface de la glace reçoit 8,3 kcal/cm2, tandis qu'elle cède à l'air 12,8 kcal/cm2 de septembre à avril. Les résultats obtenus diffèrent de ceux deYakovlev dans les quantités de l'évaporation et de la réserve calorifique de la glace. Discussion au sujet de la chaleur spécifique de la glace de banquise.

With 12 Figures

Contribution No. 51, Department of Meteorology and Climatology, University of Washington.

The field work was carried out while on leave from the Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik, Wien.  相似文献   

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