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1.
Zusammenfassung Für das Studium des Energieumsatzes im Gletschereis ist es wünschenswert, genauen Aufschluß über die Strahlungsextinktion im Eis zu erhalten. Die Strahlungsenergie wird nicht zur Gänze auf der Gletscheroberfläche absorbiert, sondern sie dringt, einem bestimmten Extinktionsgesetz folgend, in tiefere Schichten ein. Um die Gesetzmäßigkeiten zu erfassen, sind neben direkten Untersuchungen in den obersten Eisschichten auch Messungen an Eisplatten von Interesse, weil dadurch der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten vorzüglich bestimmt werden kann und sich neue Aufschlüsse über den Streuvorgang im Eise ergeben. Der spektrale Verlauf des Extinktionskoeffizienten zeigt im kurzwelligen Bereich des sichtbaren Spektrums unterhalb 450 m einen annähernd konstanten Betrag und wächst im langwelligen Teil stark an. So erhält man bei 700 m etwa den 1,6fach größeren Betrag als bei 400 m. Messungen mit ausgeblendeten Öffnungswinkeln verschiedener Größe geben neuen Aufschluß über die Umsetzung des gerichteten Lichtes in Streulicht, die hauptsächlich durch den starken Luftblasengehalt des Eises verursacht ist. Die numerischen Werte des bereits früher eingeführten Zerstreuungskoeffizienten schwanken wegen des wechselnden Luftgehaltes zwischen 0,92/cm und 1,66/cm. Bemühungen, den Extinktionskoeffizienten auch aus der Abhängigkeit der Plattenalbedo von der Eisdicke zu ermitteln, führen zu Formeln, durch die der Verlauf der Plattenalbedo im Prinzip einwandfrei wiedergegeben wird. Durch Anwendung einer vonDunkle undGier entwickelten Theorie kann auch der Einfluß de Totalreflexion an den Plattenflächen auf den Extinktionskoeffizienten ermittelt werden. Gleichzeitig erhält man neuen Aufschluß über methodische Fehler bei der Ermittlung des Extinktionskoeffizienten aus Plattenmessungen. Nach Auswertung von Messungen der Strahlungsextinktion in den obersten Eisschichten mittels eines kugelförmigen Strahlungsempfängers können dann Aussagen über den Energieumsatz im Eise gemacht werden.
Summary A study on the energy balance in glacier ice requires exact knowledge of the extinction of radiation within ice. The radiation energy is not entirely absorbed on the surface of the glacier, it penetrates into deeper layers according to a certain extinction law. To ascertain these relations measurements on ice plates, beside direct investigations in the uppermost ice layers, are important because, thereby, the spectral distribution of the extinction coefficient can be determined excellently and new insight into diffusion within ice can be obtained. The spectral distribution of the extinction coefficient shows an approximately constant value in the short-wave range of the visible spectrum (below 450 m) and a strong increase in the long-wave part. Thus, the value obtained at 700 m is 1.6fold greater than that at 400 m. Measurements with different apertures give new information on the transformation of directed light into diffuse light principally caused by the many air-bubbles within the ice. The numerical values of the diffusion coefficient lie, due to the varying air contents, between 0,92/cm and 1,66/cm. Attempts to derivate the extinction coefficient also from the relation between plate albedo and the thickness of the ice lead to formulas representing in correctly the principle distribution of the plate albedo. Also the influence of the total reflexion by the surfaces of the plates on the extinction coefficient can be determined by applying a theory developped byDunkle andGier. At the same time, new insight into methodical errors of the determination of the extinction coefficient from plate measurements is won. From the evaluation of measurements of the extinction of radiation in the uppermost ice layers by means of a spherical radiation receiver conclusions can be drawn as to the energy balance in ice.
Résumé L'étude de l'échange d'énergie dans la glace de glacier exige la connaissance de l'extinction du rayonnement dans celle-ci. L'énergie de rayonnement n'est pas absorbée entièrement à la surface du glacier, mais elle pénètre dans la glace en obéissant à une certaine loi d'extinction. Pour connaître cette loi, il convient non seulement d'effectuer des recherches dans les couches superficielles de la glace naturelle, mais encore d'utiliser des plaques de glace grâce auxquelles on peut établier le coefficient d'extinction en fonction du spectre et se renseigner sur la diffusion dans la glace. Dans le domaine spectral en-dessous de 450 m le coefficient est à peu près constant pour croître ensuite rapidement dans le domaine à plus grandes longueurs d'onde; il est 1,6 fois plus élevé à 700 m qu'à 400 m. Des mesures avec diaphragmes divers renseignent sur la transformation de la lumière dirigée en lumière diffuse provoquée essentiellement par la présence de bulles d'air. La valeur numérique du coefficient de diffusion varie entre 0,92/cm. et 1,66/cm. selon la teneur en air. En essayant de déterminer le coefficient d'extinction en partant de l'albédo des plaques et de sa dépendance à l'égard de l'épaisseur, on arrive à des formules rendant exactement la variation de cette albédo. La théorie deDunkle etGier permet de déterminer l'effet de la réflexion totale sur le coefficient d'extinction. On obtient en même temps des informations sur les erreurs méthodiques en déterminant le coefficient d'extinction à partir de mesures avec des plaques de glace. Les mesures de l'extinction de rayonnement dans les couches superficielles de la glace à l'aide d'un récepteur sphérique permettent des conclusions sur la transformation de l'énergie dans la glace.

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2.
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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3.
Zusammenfassung Die Wirkungsweise des zur Messung der Himmels- und der Globalstrahlung verwendeten SolarigraphenMoll-Gorczynski wird theoretisch und experimentell untersucht. Die Wärmebilanz derMollschen Thermosäule wird aufgestellt und gezeigt, welche Größen in den Eichfaktor eingehen und wie die Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors zustande kommt. Der Einfluß der Thomson-, Joule- und Peltier-Wärmen erweist sich als praktisch vernachlässigbar. Der Temperaturkoeffizient des Eichfaktors beträgt zirka 0,2% pro Grad C. Auf Grund der spektralen Verteilung der terrestrischen Sonnenstrahlung und der Himmelsstrahlung läßt sich zeigen, daß die durch die Absorptions- und Reflexionsverluste in den Deckgläsern bedingten Empfindlichkeitsänderungen höchstens ±0,4% betragen. Es wird untersucht, welche Fehler entstehen, wenn bei der Berechnung der Strahlungswerte die Abhängigkeit des Eichfaktors von der Winkelhöhe der einfallenden Strahlung nicht berücksichtigt wird. Auf Grund der vonReitz beobachteten Abweichungen vom Cosinusgesetz ergibt sich in den Himmelsstrahlungswerten bei gleichmäßig strahlendem Himmel ein Fehler von zirka 0,5%, während der Fehler in den Werten der Globalstrahlung für Sonnenhöhen über 15° höchstens 2,6% beträgt. Die durch die Eichmethode, die Schaltung und das Registrierinstrument bedingten Fehler werden diskutiert und der Einfluß der langwelligen Ausstrahlung der Glashüllen (Nullpunktsdepression) untersucht. In einer zusammenfassenden Fehlerdiskussion wird die Genauigkeit der unter Berücksichtigung der Temperatur- und Intensitätsabhängigkeit des Eichfaktors berechneten Strahlungswerte auf ±1 bis 2% geschätzt; die je nach Instrument verschieden großen Fehler, welche durch die Abweichungen vom Cosinusgesetz erzeugt werden, sind in dieser Abschätzung nicht inbegriffen.
Summary The author examines by experiments and in the theory the principle of working of the solarigraphMoll-Gorczynski, used for measuring the sky radiation and the global radiation of sun and sky. He develops the heat-balance ofMoll's thermopile and shows the factors entering into the calibration factor and in which manner this factor is depending on temperature and intensity of radiation. The influence of the Thomson-, Joule-, and Peltier-effects can practically be neglected. The temperature coefficient of the calibration factor is about 0,2%/°C. As regards the spectral distribution of solar and sky radiation it can be shown that the modifications of sensitivity as caused by the loss by absorption and reflexion in the cover-glasses of the solarigraph amount to ±0,4% in the maximum. Furthermore the errors are examined which occur with the calculation of the radiation intensities if the dependency of the calibration factor from the angle of height of incoming radiation is not taken into consideration. Due to the deviations from the law of cosine as observed byReitz, it can be concluded that the error of the values of the sky radiation (with uniform sky) is of about 0,5%, whereas the error of the values of the global radiation for solar altitudes above 15° is 2,6% in the maximum. The errors resulting from the calibration method, the electric connexions and the recording instrument are discussed, as well as the influence of outgoing long-wave radiation of the cover-glasses (zero depression). In a summarizing discussion the accuracy of the calculated values of radiation is estimated at ±1 to 2%, taken into consideration the dependency from the temperature and intensity of the calibration factor. The errors caused by the deviations from the cosine-law varying according to the instrument, are not included in this estimation.
Résumé On étudie du point de vue théorique et pratique le fonctionnement du solarigrapheMoll-Gorczynski utilisé pour la mesure du rayonnement céleste et global. On établit le bilan thermique de la pile thermoélectrique deMoll et on montre quels sont les grandeurs intervenant dans le facteur d'étalonnage et comment ce facteur dépend de la température et de l'intensité du rayonnement. L'influence des effets Thomson, Joule et Peltier se révèle pratiquement négligeable. Le coefficient de température du facteur d'étalonnage s'élève à env. 0,2% par degré centigrade. Considérant la distribution spectrale du rayonnement solaire et céleste, on peut montrer que les variations de sensibilité dues aux pertes par absorption et réflexion dans les enveloppes de verre protectrices s'élèvent à ±0,4%. On recherche quelles sont les erreurs commises en négligeant l'effet sur le facteur d'étalonnage de l'angle d'incidence des rayons lors du calcul des valeurs de rayonnement. Se fondant sur les écarts à la loi du cosinus observés parReitz, on constate que l'erreur pour la valeur du rayonnement céleste (ciel uniforme) est d'environ 0,5%, et que celle du rayonnement global pour des hauteurs solaires supérieures à 15° est au plus de 2,6%. On discute les erreurs résultant de la méthode d'étalonnage, du montage du circuit électrique et de l'enregistreur lui-même, ainsi que l'effet du rayonnement propre à grande longuer d'onde des écrans de verre (dépression du zéro). II résulte de toute la discussion des erreurs possibles que l'exactitude des valeurs calculées du rayonnement, en tenant compte de l'influence de la température et de l'intensité sur le facteur de sensibilité, est estimée à ±1 à 2%; les erreurs, variables suivant les appareils, provenant des écarts à la loi du cosinus ne sont pas prises en considération dans ce chiffre.

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4.
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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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.
Zusammenfassung Inversionen mit darüberliegenden Isothermien sind bei niedrigen Bodentemperaturen häufiger als einfache Inversionsschichten. Hinsichtlich der Temperatur unterscheiden sich die Übergangsjahreszeiten wenig vom Winter. Die thermische Mächtigkeit beträgt im Winter 14°C, im Sommer 4°C, das troposphärische Temperaturmaximum –19°C bzw. –7°C. Die Abkühlung von der Schneefläche her erfaßt kaum mehr die gesamte Inversionsschicht, wenn diese über 500 m mächtig ist. Die mittlere Mächtigkeit im Winter beträgt 800 m. Starke Inversionen sind an Winde gebunden, die aus dem Kontinent heraus gerichtet sind (NE über SE bis SW). In längeren wolkenlosen Perioden während der Winternacht sind die thermische Mächtigkeit und der Logarithmus derRichardsonschen Zahl lineare Funktionen der Windgeschwindigkeit im 850mb-Niveau für Winde < 10 m/sec.
Summary Inversions with overlying isothermal layers increase in frequency with decreasing ground temperatures, whereas ordinary inversion layers become less frequent. As to the temperatures, only small differences are found between winter and transitional seasons. The thermal thickness in winter is 14°C, in summer 4°C, the tropospheric temperature maximum is –19°C and –7°C, respectively. Cooling from the snow field below is not effective through the entire inversion layer, when its top reaches above 500 m. The average thickness in winter is 800 m. Strong inversions are bound to winds blowing off the Antarctic continent, that is from NE over SE to SW. In longer periods with clear sky and the sun below the horizon, both the thermal thickness and the logarithm of theRichardson number are related linearly to the wind velocity in the 850 mb-level, for velocities less than 10 m/sec.
Résumé Les inversions surmontées d'une isothermie sont plus fréquentes que les couches d'inversion simples lorsque la température du sol est basse. Les mi-saisons ne se distinguent guère de l'hiver quant à la température. L'épaisseur thermique est de 14° en hiver, de 4° en été. Le maximum de la température de la troposphère est de –19° en hiver et de –7°C en été. Le refroidissement dû à la couverture de neige n'influence plus guère la totalité de la couche de l'inversion dès que l'épaisseur de cette dernière dépasse 500 m. Cette épaisseur est en moyenne de 800 m en hiver. Les fortes inversions sont liées à des vents soufflant hors du Continent (vents du secteur NE par SE jusqu'à SW). Durant les périodes prolongées de ciel serein de la nuit d'hiver, l'épaisseur thermique et le logarithme du chiffre deRichardson représentent des fonctions linéaires de la vitesse du vent au niveau de 850 mb, si celle-ci est inferieure à 10 m/sec.

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7.
Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung werden weitere glazial-meteorologische Beobachtungen am Chogo Lungma-Gletscher anläßlich der Frankfurter Himalaya-Expedition 1955 bearbeitet. Die Beobachtungen umfassen: Ablation, Windgeschwindigkeit in 20, 100 und 300 cm Höhe. Temperatur und Feuchtigkeit in 20 und 100 cm Höhe, Oberflächentemperatur, Temperaturdifferenz 20–100 cm, Niederschlag, Verdunstung, sowie den in einer früheren Arbeit publizierten kurz- und langwelligen Strahlungsumsatz an der Gletscheroberfläche.Die erste Meßreihe (Station I, Seehöhe zirka 4000 m) erfaßt das Abschmelzen eines Restes von Winterfirn (51 cm) im Verlauf von 6 Tagen. Die zweite Meßreihe (Station II, Seehöhe zirka 4300 m) beschreibt die Ablation von insgesamt 120 cm Blankeis mit einer mittleren Albedo von 0,30. Beide Stationen liegen unterhalb der Firnlinie auf der flachen Gletscherzunge.Der Tagesgang der Ablation ist ähnlich wie in den Alpen und läßt auch hier a priori auf einen sehr hohen Anteil der Strahlungsablation schließen. Der Gletscherwind des Chogo Lungma ist besonders schwach, was sich vermutlich aus seinen morphologischen Eigenheiten (Mustagh-Typ) erklärt. Eine Erklärung seines täglichen Ganges ergibt sich aus der Differenz Lufttemperatur-Eistemperatur.Die mittleren vertikalen Verteilungen von Windgeschwindigkeit, Temperatur und Feuchtigkeit lassen sich gut durch logarithmische Gesetze annähern. Die vertikalen Ströme von fühlbarer und latenter Wärme werden mit Hilfe des adiabatischen Austauschkoeffizienten berechnet, weil die Berücksichtigung der Stabilität nachLettau die Anwendung nicht-logarithmischer Gesetze für die Temperatur- und Feuchteverteilung erfordern würde (höhenkonstanter Wärmestrom) und die Abweichung in den untersten Dezimetern klein ist.Der mittlere tägliche Wärmehaushalt an den Stationen I und II ist in Tabelle 6 gegeben. Die Übereinstimmung zwischen beobachteter und berechneter Ablation ist befriedigend und rechtfertigt die angewendeten Methoden. Der Anteil der Strahlung an der Ablation beträgt 88% (Firn) und 95% (Blankeis). Wie zu erwarten, ist die konvektive Wärmezufuhr von der gleichen Größenordnung wie auf anderen temperierten Gletschern. Die Ablation durch Verdunstung ist verschwindend klein.Die Rolle der Verdunstung im glazialen Wärmehaushalt wird im Zusammenhang mit dem Büßerschnee-Problem näher diskutiert. Es ergibt sich, daß die Verdunstung für den glazialenWärmehaushalt unter Umständen eine gewisse Bedeutung erlangen kann, für denMassenhaushalt (Verdunstungsablation) wegen ihres hohen Wärmebedarfs im Ablationsgebiet von Gletschern der gemäßigten Zone aber immer weit hinter der Schmelzung zurückstehen wird. Eine qualitative Erklärung der Bildung von Büßerschnee ergibt sich auf Grund des unterschiedlichen Wärmehaushalts der Kleinformen der Eisoberfläche.Die Möglichkeiten vereinfachter Wärmehaushaltsmessungen, besonders für Expeditionszwecke, werden unter Berücksichtigung der bisherigen Erfahrungen diskutiert.Schließlich wird das Ergebnis der Wärmehaushaltsmessungen in hoher, mittlerer und niedriger Breite nach allgemeinen Gesichtspunkten verglichen und erneut auf die Bedeutung der sommerlichen Witterung (Albedoänderungen durch temporäre Schneedecken, Sonnenscheindauer) für die Größenänderungen an Gletschern der gemäßigten Zone hingewiesen.
Summary The present paper deals with further glacial-meteorological observations on Chogo Lungma Glacier carried out during the Frankfurter Himalaya-Expedition 1955. These observations comprise: ablation, wind velocity at 20, 100, and 300 cm height, temperature and humidity at 20 and 100 cm height, surface temperature, temperature gradient between 20 and 100 cm, precipitation, evaporation, as well as the short and long wave radiative heat exchange at the surface as published in a previous paper.The first series of measuremnts (Station I, altitude about 4000 m) covers the melting of the remains of winter firn (51 cm) in the course of 6 days. The second series (Station II, altitude about 4300 m) covers the ablation of 120 cm of bare ice with an average albedo of 0,30. Both stations were situated below the firn line on the flat glacier tongue.The daily varation of ablation closely resembles that found in the Alps and indicates a very high percentage of radiative ablation. The glacier wind on Chogo Lungma is exceptionally weak which is probably due to its morphological features (Mustagh-Type). An explanation of the daily course of glacier wind is given by considering the temperature difference between air and ice.The mean vertical distributions of wind velocity, temperature and humidity may well be represented by logarithmic laws. The vertical flux of perceptible and latent heat are calculated by means of the adiabatic Austausch coefficient. To account for stability according toLettau's formula would necessitate the application of non-logarithmic laws for the temperature and humidity distribution in order to give a constant heat flux. However, the deviations in the lowermost decimetres are small.The mean daily heat economy at Stations I and II is given in Table 6. The correspondence between observed and computed ablation is satisfactory and justifies the methods applied. Radiation balance (long and short wave) contributes 88% over firn and 95% over bare ice to the total ablation. As is to be expected, convective heat supply is of the same order of magnitude as on other temperate glaciers. Ablation by evaporation is negligible.The part of evaporation in the glacial heat economy is discussed in connection with the problems of nieve de los penitentes. It is shown that, under certain conditions, evaporation may achieve some importance in thethermal budget but that its importance in themass budget (ablation by evaporation) in the ablation area of temperate glaciers will always be negligible compared to the ablation by melting, due to the great amount of heat required for evaporation. Based upon the small local differences of the heat budget of sun-cupped firn an explanation is given of the formation of nieve de los penitentes.The possibilities of simplified measurements of heat economy, especially on expeditions, are discussed.Finally, the glacial heat budget in high, middle, and lower latitudes is compared, and the predominant importance for glacier shrinkage and advance of summer weather (changes of albedo by temporary snow covers, duration of sunshine) is stressed.
Résumé Les observations glaciologiques et météorologiques effectuées au glacier de Chogo Lungma lors de l'expédition himalayenne de Francfort en 1955 font l'objet ici de nouvelles élaborations. Les mesures concernent: l'ablation, la vitesse du vent à 20, 100 et 300 cm au-dessus du sol, la température et l'humidité à 20 et 100 cm, la température superficielle, la différence de température entre 20 et 100 cm de hauteur, les précipitations, l'évaporation ainsi que l'économie des rayonnements à courtes et longues ondes à la surface du glacier, étudiée dans une publication antérieure.La première série de mesures (Station I, altitude env. 4000 m) comprend la fusion d'un reliquat de névé hivernal (51 cm) en 6 jours. La 2ème série (Station II, 4300 m env.) concerne l'ablation de 120 cm de glace compacte avec un albédo moyen de 0,30. Les deux stations se trouvent au-dessous du névé, sur le plateau glaciaire.La variation diurne de l'ablation est semblable à celle des Alpes et permet là aussi de conclure a priori à une part prépondérante du rayonnement. Le vent du glacier du Chogo Lungma est particulièrement faible ce qui probablement s'explique par ses particularités morphologiques (type Mustagh). Sa variation diurne s'explique par la différence entre la témperature de l'air et celle de la glace.Les distributions verticales moyennes de la vitesse du vent, de la température et de l'humidité peuvent aisément se représenter par des fonctions logarithmiques. Les courants verticaux de chaleur réelle et latente se calculent à l'aide du coefficient d'échange turbulent adiabatique, parce que le recours à la stabilité selonLettau exigerait l'emploi de lois non logarithmiques pour la répartition de la température et de l'humidité (flux de chaleur constant selon la verticale) et parce que l'écart est petit dans les premiers décimètres inférieurs.L'économie thermique diurne moyenne aux stations I et II figure dans le tableau 6. L'accord entre l'ablation observée et calculée est satisfaisant et justifie l'emploi de la méthode. La part du rayonnement dans l'ablation s'élève à 88% (névé) et à 95% (glace compacte). Comme il faut s'y attendre, l'apport convectif de chaleur est du même ordre de grandeur que sur d'autres glaciers des régions tempérées. L'ablation par évaporation est extrêmement faible.Le rôle de l'évaporation dans l'économie thermique des glaciers est discuté en rapport avec le problème de la «neige des pénitents». On constate que l'évaporation peut avoir une certaine importance dans l'économie calorifique du glacier, mais que dans le bilan de masse (ablation par évaporation) son effet reste minime en regard de la fusion, vu les quantités de chaleur mises en jeu dans la zone d'ablation des glaciers tempérés. On peut trouver une explication qualitative de la formation des la «neige des pénitents» dans les différences d'économie calorifique des micro-formes de la surface de la glace. On examine les possibilités de simplifier les techniques des mesure de l'économie calorifique, en particulier pour les expéditions d'exploration.Enfin l'auteur compare les résultats de mesures de l'économie calorifique aux latitudes hautes, moyennes et basses et attire à nouveau l'attention sur l'importance du temps qu'il fait en été (modifications d'albédo par neige fraîche temporaire; durée d'insolation) pour les changements de masse des glaciers des régions tempérées.

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8.
Summary C. J. Kullmer andH. H. Clayton found shifts in the latitudetracks of low pressure areas in North America with change in sunspot activity. These remarkable results called for an extension of their investigations to other parts of the globe and this was made possible by the U. S. Weather Bureau Northern Hemisphere Historical Map Series published lately and was all the more justified since no statistical tests of significance had been applied so far.Owing to the material used, onlyfrequencies of cyclonic centres for three solar cycles between 1899 and 1932 were subjected to a search for a relationship to the solar activity and the area investigated has for the time being been restricted to the North Atlantic. Our results are based on 12 418 weather maps for 1300 G. M. T.In spite of the fact that track-frequencies and frequencies of cyclonic centres of different periods have been combined (Fig. 1) agreement in the characteristic features of the average annual frequency in the overlapping part of the areas investigated by previous authors and ourselves exists. The maximum frequency of the cyclonic tracks occurs over the United States in a belt around 50° N. which continues in approximately the same latitude up to 55° W. and then over the Atlantic turns northwards, reaching 62° N. between 10° and 0° W. Isopleths of the total frequency (Fig. 2) of the cyclonic centres describe this belt in greater detail and show the three well known frequency maxima in the regions of Newfoundland, Greenland and Iceland.During the period 1899 to 1929, generally three belts of maximum frequency (in high, middle and low latitudes) appear in a single year. Figs. 3 and 4 show two characteristic specimen maps. The movement of these belts (Figs. 5 and 6) along the mid-Atlantic meridian seems to indicate a correlation to the solar activity although its interpretation is ambiguous.The plotting of the differences of the cyclonic frequencies (for three year periods) at the maximum and minimum solar activity and forKullmer's selected and test years respectively doesnot reveal any conspicuous pattern. The considerable differences in the cyclonic frequencies at the maximum and minimum solar activity in the Greenland area (Fig. 7) might indicate a solar influence. The application of thet test to the frequencies of low pressure centres over the North Atlantic indicates a solar influence at least in the latitudes 50° to 60° N., which is supported by the results of our application of thet test toKullmer's track frequencies over the United States.
Zusammenfassung C. J. Kullmer undH. H. Clayton haben Breitenverschiebungen der Bahnen der Tiefdruckgebiete in Nordamerika mit der Sonnenfleckentätigkeit gefunden. Diese bemerkenswerten Resultate legten eine Ausdehnung ihrer Untersuchungen auf andere Teile der Erde nahe, welche jetzt durch die kürzlich vom Wetterbureau der Vereinigten Staaten veröffentlichte Reihe historischer Wetterkarten der nördlichen Halbkugel ermöglicht wurde. Eine solche Untersuchung war um so mehr gerechtfertigt, als die früher genannten Autoren keine Wahrscheinlichkeitskriterien angewendet, sordern ihre Feststellungen auf rein graphischem Wege abgeleitet hatten.Da das von uns benützte Material nur eine Wetterkarte per Tag gibt, haben wir bloß dieHäufigkeit der Tiefdruckzentren während dreier Sonnenfleckenzyklen im Zeitraum von 1899 bis 1932 auf ihre Beziehung zur Sonnentätigkeit hin untersucht und das Untersuchungsgebiet vorläufig auf den nördlichen Atlantischen Ozean beschränkt. Unsere Resultate gründen sich auf 12418 Wetterkarten, welche für 1300 M. G. Z. entworfen sind.Trotzdem in Abb. 1 Häufigkeiten von Zyklonenbahnen und Tiefdruckzentren von sogar verschiedenen Epochen zusammengestellt sind, besteht gute Übereinstimmung in den charakteristischen Zügen der durchschnittlichen jährlichen Häufigkeit in den übergreifenden Teilen der von den obengenannten Forschern und uns untersuchten Gebiete. Die größte Häufigkeit der Tiefdruckbahnen tritt über den Vereinigten Staaten von Nordamerika in einem Gürtel in ungefähr 50° n. Br. auf, der sich bis 65° westlicher Länge erstreckt und dann über dem Atlantik nordwärts wendet; er erreicht 62° n. Br. zwischen 10° und 0° westlicher Länge. Isoplethen der Gesamthäufigkeit (Abb. 2) der Tiefdruckzentren geben Einzelheiten über die Ausdehnung und Gestalt dieses Gürtels und zeigen die drei wohlbekannten Häufigkeitszentren in der Gegend von Neufundland, Grönland und Island.Im allgemeinen treten in einzelnen Jahren des Zeitraums 1899 bis 1929 drei Gürtel größter Häufigkeit auf, und zwar in hohen, mittleren und niedrigen Breiten; in manchen Jahren ist allerdings der Gürtel südlich von 20° n. Br. schlecht ausgeprägt. Abb. 3 und 4 bringen zwei charakteristische Beispiele. Die Verschiebung dieser Gürtel in der Mitte des Atlantischen Ozeans, entlang dem Meridian von 35° westlicher Länge, deutet eine Korrelation mit der Sonnenaktivität an, wenn auch die Interpretation dieser Beziehung noch unsicher ist. Es ist möglich, die Nord-Süd-Verschiebung dieser Gürtel so der Sonnentätigkeit zuzuordnen, daß die Minima der Sonnenflecken-Relativzahlen der größten Südwärtsverschiebung der Häufigkeitsgürtel entsprechen und die Maxima der Sonnentätigkeit ihrer größten Verlagerung nach Norden (Abb. 5). Man kann aber auch, wenn auch nicht so zwanglos, die in Abb. 6 wiedergegebene, umgekehrte Zuordnung versuchen.Die Mappierung der Differenzen der Häufigkeit der Lage der Tiefdruckzentren zur Zeit der Maxima und Minima der Sonnentätigkeit und für die vonKullmer definierten ausgewählten und Probe-Jahre ergibt komplizierte Anordnungen der Häufigkeitskurven über dem nordatlantischen Ozean und zeigt, im Gegensatz zu jenen über dem nordamerikanischen Kontinent,keine auffallende Anordnung. Die beträchtlichen Unterschiede in den Häufigkeiten der Tiefdruckzentren im Gebiete von Grönland zwischen den Maxima und den Minima der Sonnentätigkeit (Abb. 7) könnten immerhin einen solaren Einfluß andeuten. Die Anwendung des sogenannten t-Test auf die Häufigkeitsverteilung der Zyklonen über dem Nordatlantik läßt einen solaren Einfluß wenigstens in den Breiten von 50° bis 60° N. erkennen, ein Befund, der durch die Anwendung desselben Tests auf die vonKullmer für Nordamerika mitgeteilten Häufigkeiten der Zyklonenbahnen gestützt wird.
Résumé C. J. Kullmer etH. H. Clayton avaient constaté un déplacement en latitude des trajectoires de dépressions en Amérique du Nord en relation avec l'activité des taches solaires. Ces résultats remarquables suggéraient une extension des recherches dans d'autres régions du globe, recherches facilitées par la publication récente par le Weather Bureau américain de séries de cartes du temps rétrospectives de l'hémisphère nord. Une telle étude était d'autant plus justifiée que les auteurs cités n'avaient pas appliqué de critères probabilistes et n'avaient conclu que sur la base de méthodes graphiques.Comme le matériel utilisé ici ne comporte qu'une carte par jour, nous nous sommes borné à étudier la fréquence des centres de basse pression en relation avec l'activité solaire durant trois cycles de taches solaires, soit dans la période de 1899 à 1932; nous n'avons en outre considéré que la région de l'Atlantique nord en utilisant 12418 cartes synoptiques dessinées pour 13 hs. T. M. G.Bien que la fig. 1 représente des fréquences de trajectoires et de centres de basse pression de périodes différentes, elle montre cependant un bon accord des traits caractéristiques des fréquences moyennes annuelles dans les régions communes étudiées par les auteurs cités et par nous. La plus grande fréquence de trajectoires dépressionnaires s'observe aux États-Unis, dans une zone de latitude voisine de 50° N s'étendant du méridien de 55° W à l'Atlantique septentrional; ici, elle se tourne vers le N et atteint 62° de latitude N entre les longitudes occidentales de 10° à 0°. Les isoplèthes de la fréquence totale (fig. 2) des centres de basse pression décrivent l'étendue et la forme de cette zone, et mettent en relief les trois centres de fréquence bien connus de Terre-Neuve, du Groenland et de l'Islande.D'une façon générale, trois zones de fréquence maximum apparaissent dans la période 1899–1929, et cela aux latitudes hautes, moyennes et basses; certaines années, la zone au sud du 20me parallèle N est à vrai dire mal définie. Les figures 3 et 4 fournissent deux exemples caractéristiques. Le déplacement de cette zone au milieu de l'Atlantique, le long du méridien de 35° W, fait pressentir une corrélation avec l'activité solaire, bien qu'une incertitude plane encore sur cette interprétation.La corrélation pourrait s'établir dans ce sens qu'au minimum de taches solaires correspond le plus grand déplacement vers le Sud de la zone de fréquences, et au maximum de taches le plus grand déplacement vers le Nord (fig. 5). Mais il est aussi possible de renverser les rôles, comme l'indique la fig. 6, bien que cela paraisse moins naturel.Si l'on reporte sur la carte les différences de fréquences des positions des centres de basse pression aux époques respectives des maxima et des minima de l'activité solaire pour les années classées parKullmer (comme sélectives ou de contrôle) on obtient des courbes compliquées sur l'Atlantique nord et on ne retrouve plus les dispositions régulières apparaissant sur le continent américain. Toutefois les différences importantes de fréquences des centres dépressionnaires dans la région du Groenland entre les maxima et les minima de l'activité solaire (fig. 7) pourraient faire supposer une influence solaire. L'application du «testt» à la distribution des fréquences des cyclones sur l'Atlantique nord fait apparaître une influence solaire, au moins aux latitudes comprises entre 50° et 60° N; ce fait est confirmé par l'application de la même méthode aux fréquences de trajectoires dépressionnaires en Amérique du Nord parKullmer.

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9.
Zusammenfassung Die in den Wolken stark verbreitete Unterkühlbarkeit des Wassers sowie die Wirkungsweise der Gefrierkerne wurden im Laboratorium untersucht. Dabei wurden im Gefrierkernspektrum Maxima bei –4, –11 bis –12 und –19°C gefunden. Änderungen der Untersuchungsbedingungen beeinflussen nur die Höhe, nicht aber die Temperatur der Maxima. Auch eine künstliche Beeinflussung des Spektrums ist möglich und äußert sich in gleichem Sinne. Die Stärkere Unterkühlbarkeit kleiner Tropfen (im 3. Maximum) wird als rein statistischer Volumeneffekt erkannt. Wäßrige Lösungen zeigen das Gefrierkernspektrum um die Gefrierpunktserniedrigung verschoben. Diese Ergebnisse sowie die nachgewiesene allgemeine Gültigkeit des Gefrierkernspektrums führen zu dessen Deutung durch temperaturbedingte Strukturänderungen des Wassers; sie erklären die deutlich erkannte Bevorzugung derselben Temperaturbereiche bei der atmosphärischen Niederschlagsbildung, was keine der bisherigen Niederschlagstheorien vermag.Der Gefrierkerngehalt des Wassers wird bestimmt und es wird nachgewiesen, daß diese früh wirkenden Kerne auch im natürlichen Aerosol in genügender Anzahl vorhanden sind. In den verschiedenen Luftmassen werden sehr unterschiedliche Gefrierkerngehalte festgestellt: polare Luftmassen enthalten viele und sehr früh wirkende Gefrierkerne, in rein subtropischen Luftmassen fehlen diese nahezu vollständig. Daraus ist auf maritimen Ursprung dieser Gefrierkerne zu schließen.Zwischen –40° und –50°C, je nach erfaßter Luftmasse, vereist die Mischwolke ganz, nach einem schon früher einsetzenden Anstieg der Eisteilchenzahl. Dabei sind wieder Gefrierkerne beteiligt, und zwar etwa 200 per cm3. Der für die homogene Keimbildung charakteristische starke Anstieg der Eisteilchenzahl tritt erst bei Annäherung an –70°C auf. Die hier gebildete kubische Modifikation des Eises wird durch neue Beobachtungen belegt.Schließlich wird noch die kernfreie Eiskeimbildung durch dielektrische Polarisation erwähnt, welche bei geringer Unterkühlung ausgelöst werden kann, die mechanischen Gefrierauslösungen erklärt und auch in der Atmosphäre vorkommen muß.
Summary The supercooling of water which is found most frequently in clouds, as well as the mechanism of action of freezing nuclei were investigated in the laboratory. The spectrum of freezing nuclei was found to have maxima at –4, –11 to –12 and –19°C. Alterations of the investigation conditions influence only the height but not the temperature of the maxima. Also an artificial influence on the spectrum is possible, and it has the same effect. The fact that small droplets can be supercooled to lower temperatures (in the 3rd maximum) is proved to be merely a statistical volume-effect. Aqueous solutions show the spectrum of freezing nuclei displaced by the lowering of the freezing point. These results and the ascertained general validity of the spectrum of freezing nuclei lead to its interpretation by changes of the structure of water itself, which are determined by temperature. They explain the fact that the formation of atmospheric precipitation prefers the same regions of temperature whereas none of the hitherto existing precipitation theories can do that.The content of freezing nuclei in water is determined, and it is shown that these early active nuclei are also present, in a sufficient number, in the natural aerosol. The contents of freezing nuclei found in various air masses show a great variation: polar air masses contain many and very early active freezing nuclei; these are nearly entirely absent in subtropical air masses. Thence it is concluded that these freezing nuclei are of maritime origin.Between –40° and –50°C, according to the investigated air mass, the mixed cloud, consisting of crystals and droplets, freezes entirely, following an increase of the number of ice particles which takes place somewhat earlier. Freezing nuclei participate in this process, again, their number being of the order of 200/cm3. The strong increase of the number of ice nuclei which is characteristic for the homogeneous formation of particles, takes place only if the temperature approaches –70°C. The cubic modification of ice formed at this temperature is proved by further observations.Finally, we mention the formation of ice particles bare of nuclei by dielectric polarisation which can be caused at slight supercooling. It explains the mechanical release of freezing, a process which should also occur in the atmosphere.
Résumé L'eau surfondue, un état très fréquent dans les nuages, et la manière dont les noyeaux glaçogènes agissent pour former de la glace ont été l'objet de recherches au laboratoire. Au cours de ces expériences, le spectre des noyaux glaçogènes montrait des maxima aux températures de –4, –11 à –12 et –19°C. Des changements dans les conditions expérimentales n'influencent que la hauteur mais pas les températures des maxima. Une influence artificielle sur le spectre est possible et se mainifeste dans le même sens. Le fait que des gouttelettes plus petites peuvent être surfondues à des températures plus basses, fut décelé comme n'étant qu'un effet statistique causé par le volume.Les solutions aqueuses montrent aussi le spectre des noyeaux glaçogènes, mais le spectre y est déplacé par l'abaissement du point de cristallisation. Ces résultats et la validité commune du spectre des noyaux glaçogènes impliquent l'explication de ce spectre par les changements de la structure de l'eau elle-même par la température. Ils expliquent aussi la préférence des mêmes températures lors de la formation des précipitations atmosphériques, ce qu'aucune théorie à ce sujet n'a pu faire jusqu'ici.En mesurant le contenu de l'eau en noyaux glaçogènes on trouve que l'aérosol naturel contient aussi un nombre suffisant de ces noyaux à effet précoce. Dans les diverses masses d'air, le contenu en noyaux glaçogènes est très différent: les masses d'air polaires en contiennent un grand nombre à effect très précoce, dans les masses d'air subtropicales ces noyaux manquent presque complètement. Il s'en suit que ces noyaux glaçogènes sont très probablement d'origine maritime.Entre –40 et –50°C, suivant l'origine de la masse d'air en question, les nuages mixtes, composés de cristaux de glace et de gouttelettes d'eau, gèlent complètement après augmentation préalable du nombre des particules de glace, à laquelle participent de nouveau des noyaux glaçogènes à raison d'environ 200 par cm3. L'augmentation intensive du nombre des particules de glace, caractéristique pour la formation homogène, ne commence qu'en s'approchant de –70°C; de nouvelles observations confirment qu'à cette température se forme une modification cubique de la glace.L'auteur discute encore la formation de la glace par la polarisation diélectrique qui se fait sans noyaux. Elle produit des germes de glace à des températures peu inférieures à 0°C, explique les nucléations mécaniques et doit aussi exister dans l'atmosphère.

Mit 14 Textabbildungen.  相似文献   

10.
Zusammenfassung Im ersten Teil der Arbeit werden der Einfluß von Temperaturänderungen auf die Anzeige des Piche-Evaporimeters und der Einfluß des Lochdurchmessers im Filterpapier auf den Unterdruck im Rohr untersucht. In beiden Fällen ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem experimentellen Ergebnis und entsprechenden theoretischen Überlegungen.Messungen der Verdunstung des Piche-Evaporimeters, bei denen die Strahlung durch eine äquivalente elektrische Heizung des Filterpapiers ersetzt wurde, erlauben zusammen mit den Messungen der übrigen für die Verdunstung maßgebenden Parameter die Bestimmung der Wärmeübergangszahl des Filterpapierblättchens des Piche-Evaporimeters als Funktion der Windgeschwindigkeit. Das dabei gefundene Potenzgesetz, welches weitgehend den aus der Literatur bekannten Formeln für die Wärmeübergangszahl folgt, ermöglicht es, die Verdunstung und die Mitteltemperatur des Filterpapiers des Piche-Evaporimeters mit Hilfe der vonG. Hofmann angegebenen Formeln und der in ihnen auftretenden meteorologischen Parameter (Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit, Strahlungsbilanz, relative Luftfeuchtigkeit) zu errechnen. Auch hier ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung der berechneten Werte mit den gemessenen, so daß die Abhängigkeit der Meßwerte eines Piche-Evaporimeters von den für dessen Anzeige maßgebenden Parametern hinreichend geklärt erscheint.
Summary First are investigated the effect of temperature variations on the readings of a Piche evaporimeter, and the effect of the size of the hole pierced into the filter paper on the underpressure within the tube. In both cases good agreement is found between experimental results and theoretical considerations.The heat transfer coefficient of the filter paper as a function of wind velocity was ascertained by observing evaporation and the pertinent parameters; radiation, however, was replaced by an equivalent electric heating of the filter paper. The relationship follows a power law and corresponds largely with other formulae given in the literature. By applyingG. Hofmann's formulae (containing air temperature, wind velocity, net radiation, and relative humidity) the relationship can be used to calculate the mean temperature of the filter paper and the amount of evaporation. The agreement between calculated and observed results is very good. It seems, therefore, that the relationship between the Piche evaporimeter readings and the meteorological parameters governing its reactions is sufficiently clarified.
Résumé On étudie tout d'abord l'influence des variations de température sur les indications de l'évaporimètre de Piche, ainsi que l'effet du diamètre du trou du papier-filtre sur la dépression du tube. Dans les deux cas la théorie et l'expérience sont parfaitement d'accord.En mesurant ensuite l'évaporation de l'instrument exposé à un chauffage électrique équivalent à la radiation et en tenant compte des autres paramètres, on peut déterminer le coefficient de transfert de chaleur du filtre en fonction de la vitesse du vent. La loi exponentielle trouvée qui correspond bien aux formules connues pour le transfert de chaleur, permet alors de calculer l'évaporation et la température moyenne du filtre à l'aide des formules données parG. Hofmann et des paramètres météorologiques (température de l'air, vitesse du vent, bilan radiatif, humidité relative). Là aussi, l'accord entre la théorie et l'expérience est très satisfaisant, ce qui établit convenablement et de façon suffisante le lien entre les indications de l'évaporimètre de Piche et les conditions d'expérience.
Mit 10 TextabbildungenTeil einer Diplomarbeit für Meteorologie an der Universität München (1959).  相似文献   

11.
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   

12.
Zusammenfassung Es werden Experimente mit Mischwolken- und Expansionskammern zur Prüfung der Aktivität der Aitkenkerne beschrieben und mit der Theorie vonH. Köhler undChr. Junge verglichen. Dabei wird festgestellt, daß eine Übersättigung von ungefähr einem halben Prozent ausreichend ist, um den größten Teil aller mit einem Aitkenkernzähler bei einer Volumenvergrößerung von 25% gezählten Kerne zu aktivieren. Da die genannte Theorie zur Aktivierung der Gesamtheit der Aitkenkerne eine wesentlich höhere Übersättigung erfordert, konnte eine Übereinstimmung zwischen Theorie und Meßergebnissen nicht gefunden werden.Es ließ sich ferner zeigen, daß bei adiabatischer Expansion der freiwerdende Wasserdampf sich in ungefähr 100 ms an den Kernen so weitgehend angelagert hat, daß sich der möglicherweise noch nicht kondensierte freie Dampf der Messung entzieht. Dieses Verhalten ist in erster Näherung unabhängig von der Expansionsgeschwindigkeit, bei sehr schneller Expansion ist die Wolke bereits nach 1 bis 2 ms nachweisbar. Die außergewöhnlich große Schnelligkeit, mit der sich die Kondensation vollzieht, läßt es wahrscheinlich erscheinen, daß die in der freien Atmosphäre sich ausbildenden Übersättigungen den Wert von 1 nicht überschreiten, so daß für die Bildung natürlicher Wolken nur die Gruppe von Kernen in Frage kommt, die bei so kleiner Übersättigung bereits aktiviert wird. Auf Grund der Versuchsergebnisse liegt die Annahme nahe, daß im Gegensatz zur bisher gewöhnlich vertretenen Auffassung ein sehr großer Teil der Aitkenkerne zu dieser hochaktiven Kerngruppe gehört.
Summary The author describes experiments with mixed cloud and expansion chambers for the examination of the activity of Aitken nuclei and compares them with the theory ofH. Köhler andChr. Junge. He states that a supersaturation of about half a percent is sufficient to actuate most of the nuclei counted by means of an Aitken nucleus counter with an increase of volume of 25%. Since this theory requires a considerably higher supersaturation for actuating all Aitken nuclei, a correspondence between theory and results of measurements could not be found.Further-on it could be demonstrated that with adiabatic expansion the released water vapour combines with the nuclei in approximately 100 millisec to such an extent that possibly not yet condensed free vapour is not detectable. This reaction is in first approximation independent of the expansion speed; with very rapid expansion the cloud is already traceable after 1–2 millisec. The extremely high speed of the condensation makes it probable that the supersaturations of the free atmosphere do not exceed 1, so that in the formation of natural clouds only that group is involved which is already actuated with such small supersaturation. The results of the experiments lead to the assumption that, contrary to the conception hitherto generally recognized, a very large quantity of the Aitken nuclei belongs to this highly active group of nuclei.
Résumé L'auteur décrit des expériences faites au moyen de chambres d'expansion et de nuages de turbulence, expériences destinées à déterminer l'activité des noyaux d'Aitken. Le résultat en est alors comparé à la théorie deH. Köhler et deChr. Junge. Au cours des dites expériences, on a constaté qu'une sursaturation de 0,5% environ suffisait pour rendre visible la plus grande partie de tous les noyaux pouvant être décomptés par un compteur de noyaux d'Aitken dans le cas d'une augmentation de volume de 25%. Comme la dite théorie réclame une sursaturation notablement supérieure pour permettre de dénombrer la totalité des noyaux d'Aitken, il est impossible d'établir un parallèle entre la théorie et le résultat des mesures.L'expérience démontre en outre qu'après 100 millisecondes la vapeur d'eau libérée en cas d'expansion adiabatique est déjà à tel point absorbée par les noyaux que celle qui pourrait ne pas s'être encore condensée échappe à la mesure. Ce comportement est, à la première approximation près, indépendant de la vitesse d'expansion. Si cette dernière est très rapide, on peut déjà constater la présence du nuage après 1 à 2 millisecondes. La rapidité extraordinaire avec laquelle la condensation se produit laisse à penser que, dans l'atmosphère libre, la sursaturation ne dépasse guère 1. Dans la formation des nuages naturels, le groupe de noyaux qui sont actifs par une aussi faible sursaturation entre seul en cause. Sur la base des dites expériences, on peut facilement admettre que, contrairement à ce qui était reconnu jusqu'ici, une très grande partie des noyaux d'Aitken se range dans ce groupe des noyaux hautement actifs.
Mit 15 TextabbildungenVon der Fakultät für Allgemeine Wissenschaften der Technischen Hochschule Aachen genehmigte Dissertation (D 82 Diss. T.H. Aachen), Berichterstatter Prof. Dr.F. Schultz-Grunow und Prof. Dr.H. Israël, Tag der mündlichen Prüfung 28. Februar 1961.  相似文献   

13.
Zusammenfassung In Fortsetzung früherer Arbeiten wurde die Verteilung der Feinbänderung im Zungengebiet der Pasterze (Ostalpen) entlang zehn Querprofilen aufgenommen. Obwohl auf Grund der Gefügeanalyse vermutet wird, daß die im Eis vorhandenen Kornregelungen in Zusammenhang mit Relativbewegungen stehen, deutet die großräumige Verteilung der Feinbänderung auf ein innerhalb der Gletscherbewegung passives Verhalten. Es ergeben sich Hinweise dafür, daß die Feinbänderung ihre Entstehung Vorgängen während oder kurz nach Passage großer Gletscherbrüche verdankt.
Summary Continuing previous work the distribution of the so-called fine bands on the tongue of Pasterze-glacier (Eastern Alps) was measured along 10 profiles crossing the glacier. Although from petrofabric studies it seems probable that grain orientation within the ice is associated with relative movements the general distribution of fine bands points towards their passive behaviour within the movement of the glacier tongue. It is suggested that they are formed in the ice during or shortly after passing large ice-falls.
Résumé Poursuivant de précédents travaux, l'auteur a étudié la distribution des micro-couches du front du glacier de la Pasterze (Alpes orientales) le long de dix profils transversaux. Bien que l'analyse de structure porte à croire que l'orientation des grains de la glace soit en relation avec les mouvements relatifs, la distribution d'ensemble des micro-couches indique plutôt une indifférence à l'égard du mouvement du glacier. Il existe des indices selon lesquels les micro-couches seraient dues à des phénomènes se produisant pendant ou peu après de fortes cassures du glacier.

Mit 5 Textabbildungen.  相似文献   

14.
Zusammenfassung Die Messung der Globalstrahlung verlangt definitionsgemäß Meßgeräte, die eine ebene, horizontale und das Cosinus-Gesetz befolgende Empfangsfläche haben. Es werden Registrierungen der Globalstrahlung mit einem elektrischen und einem mechanischen Pyranometer durchgeführt, um eine Unterlage für die Berechnung der Globalstrahlung zu erhalten. Als photometrische Meßmethode für Dauerregistrierungen im Freien wird die Strahlungsmeßkugel nachLarché-Schulze gewählt; für sie wird auf experimentellem Wege eine Glasabdeckung gefunden, die zusammen mit dem Gerät die genannten strahlungsphysikalischen Forderungen erfüllt. Es wird geprüft, ob die mit ihr im Spektralbereich des Selenphotoelements gewonnenen Tagessummen der Globalstrahlung auf das gesamte, kurzwellige Spektrum mit Hilfe eines konstanten Faktors zu erweitern sind.Die Ergebnisse verschiedener Autoren über die Berechnung von Mittelwerten der Globalstrahlungssummen für Wochen oder Monate und eigene Erfahrungen bei der Messung des Strahlungsgenusses der Erdoberfläche führen zu dem Problem, die einzelnen Tagessummen der Globalstrahlung zu berechnen. Unter Benutzung synoptischer Unterlagen wird hierfür eine Beziehung aufgestellt, welche, aufbauend auf den sich nach der Albrechtschen Formel ergebenden Normalwerten bei heiterem Himmel, die Berechnung der Globalstrahlung bei jeder beliebigen Wetterlage für einen Tag oder einzelne Stunden gestattet. Dies führt zu dem Ziel, die Tagessumme der Globalstrahlung wie andere meteorologische Elemente zu prognostizieren und in die tägliche Wettervorhersage aufzunehmen.
Summary Measurement of total radiation of sun and sky calls for instruments with a plane, horizontal receiver-surface following the cosine law. Records of total radiation were carried out by both an electric and a mechanical pyranometer to obtain a basis for its calculation. As a photometric method for continuous records in the open air theLarché-Schulze sphere for measurement of radiation was chosen. By experiments a glass-cover was found which, together with the instrument, complies with the above mentioned requirements of radiation physics. A test was made as to whether the daily sums of total radiation obtained in this way within the spectral range of the selenium rectifier cell can be extended, by aid of a constant factor, to the whole short-wave spectrum.The results obtained by different authors with the calculation of mean values of sums of total radiation for weeks or months as well as experimental experiences of the author himself led to the solution of the problem of calculating the single daily sums of total radiation. Using synoptic material, the author develops a relation which, starting from the normal values of theAlbrecht formula for clear sky allows the calculation of total radiation of one day or single hours for any weather condition. Thereby it becomes possible to forecast the daily sum of total radiation in the same way as other meteorological elements and to make it a part of the daily weather-forecast.
Résumé La mesure du rayonnement global exige des appareils possédant une surface réceptrice plane, horizontale et tenant compte de la loi du cosinus. On a procédé à des enregistrements du rayonnement global à l'aide de pyranomètres électrique et mécanique pour obtenir une base de son calcul. La mesure photométrique pour l'enregistrement en plein air fut faite au moyen de l'appareil sphérique deLarché-Schulze muni d'un verre protecteur de façon à remplir les conditions rappelées ci-dessus. On examina si les totaux journaliers du rayonnement global obtenus de la sorte dans le domaine spectral de la cellule au sélénium peuvent être étendus au spectre complet de courte longueur d'onde en leur appliquant un facteur constant.Les résultats obtenus par différents auteurs cherchant à établir des valeurs moyennes du rayonnement global par semaine ou par mois, ainsi que l'expérience personnelle de l'auteur, conduisent à la solution du problème de calculer les sommes individuelles journalières du rayonnement global. S'appuyant sur des documents de la synoptique, l'auteur établit une relation qui, partant des valeurs normales par ciel clair (selonAlbrecht), permet le calcul du rayonnement global par heure ou par jour en n'importe quelles conjonctures météorologiques. Cela rend possible la prévision de la somme journalière du rayonnement global et de l'introduire dans les pronostics quotidiens du temps.

Mit 11 Textabbildungen.

Gekürzte Fassung der von der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Hamburg im Juni 1951 angenommenen Dissertation.  相似文献   

15.
Zusammenfassung Es werden die Ergebnisse von Registrierungen der Globalstrahlung an zwei Stationen im Ablationsgebiet des Chogo Lungma-Gletschers (Karakorum) mitgeteilt. Im Vergleich mit den sommerlichen Strahlungsverhältnissen auf alpinen Gletschern zeichnet sich das Strahlungsklima im untersuchten Gebiet durch besonders hohe Globalstrahlungssummen aus. Dies ist weniger eine Folge intensiverer Sonnenstrahlung, als vielmehr ein Effekt der im Vergleich zu den Alpen viel langsameren Abnahme der Globalstrahlung mit zunehmender Bewölkung (=0,5). Ein Zusammenhang zwischen den Tagessummen der Global-, Sonnen- und Himmelsstrahlung mit dem Tagesmittel der Bewölkung für Juni/Juli wird abgeleitet. Aus zahlreichen Messungen der Albedo der Gletscheroberfläche werden die kurzwelligen Strahlungsbilanzen von Firn und blankem Eis ermittelt. Die Gegenstrahlung der Atmosphäre wird aus einer angenommenen mittleren Verteilung von Temperatur und Feuchtigkeit in der freien Atmosphäre mit Hilfe desElsasser-Diagramms und aus den beobachteten Bodenwerten nach derÅngströmschen Formel berechnet, wobei sich gute Übereinstimmung ergibt. Die Ausstrahlung der Gletscheroberfläche wird aus ihrer Temperatur berechnet. Mit den so bestimmten kurz- und langwelligen Strahlungsströmen werden die Gesamt-Strahlungsbilanzen ermittelt. Die weitaus größten und für den Massenhaushalt des Gletschers wichtigen Schwankungen des Strahlungsumsatzes an seiner Oberfläche werden von Änderungen ihrer Albedo hervorgerufen. Abschließend werden die Ergebnisse von einigen Messungen der Globalstrahlung in größerer Seehöhe mitgeteilt. Eine Abschätzung des Strahlungshaushalts in der Höhenzone von 6.000 bis 7.000 m ergibt, daß unter der Annahme einer Albedo von 0,75 in dem dort herrschenden Klima (kein Sommermonsun) ein Schmelzen des Schnees nur mehr unter seltenen Umständen möglich erscheint.
Summary Records of radiation in the ablation area of Chogo Lungma Glacier (Karakorum) show that, in comparison with corresponding conditions in the European Alps, the radiation climate in the Karakorums during summer is characterized by high daily totals of global radiation. This is less due to stronger solar radiation but to a slower decrease of global radiation with increasing cloudiness (=0.5). A relation between the daily sums of global, solar, and sky radiation with cloud amount is given. The short wave radiation balance of firn and bare ice is evaluated from numerous measurements of the albedo. Long wave radiation from the atmosphere is computed from an assumed distribution of temperature and moisture in the free atmosphere by means ofElsasser's diagram, as well as from observed surface values withÅngström's formula, what leads to a good agreement. The outgoing radiation from the glacier's surface is computed according to its temperature. From these data the total radiation balance during the period of observations is derived. By far the greatest, and for its mass balance important, variations of the radiative energy exchange of the glacier is caused by variations of the reflectivity of its surface. Finally, the results of several radiation measurements at higher altitude are given. An estimate of the radiation balance at an altitude of 6.000 to 7.000 m shows that assuming an albedo of 0.75, melting of the snow in this climatic regime (no summer monsoon) seems only possible under rare conditions.
Résumé L'auteur expose les résultats de mesures du rayonnement global faites en deux stations de la zone d'ablation du glacier de Chogo Lungma (Karakoroum). Les valeurs du rayonnement sont dans cette région nettement plus élevées que sur les glaciers alpins en été ce qui est moins le fait d'un rayonnement solaire plus intense que d'une décroissance plus lente de celui-ci lorsque augmente la nébulosité (=0,5). On donne une relation entre les totaux journaliers du rayonnement global, solaire et céleste et les moyennes journalières de la nébulosité en juin et juillet. De nombreuses mesures de l'albédo de la surface du glacier permettent d'établir le bilan du rayonnement à corute longueur d'onde du néve et de la glace pure. Le contrerayonnement de l'atmosphère se calcule à partir d'une distribution moyenne supposée de la température et de l'humidité de l'atmosphère libre tirée du diagramme d'Elsasser et des observations au sol d'après la formule d'Ångström, les deux méthodes donnant des résultats concordants. L'émission de la surface du glacier se calcule à l'aide de sa température. Ainsi s'obtient le bilan radiatif total. Les plus fortes variations de l'échange radiatif à la surface du glacier et en même temps celles qui jouent le plus grand rôle dans l'économie de masse du glacier sont produites par les variations de son albédo. On donne encore quelques résultats de mesures du rayonnement global à grande altitude. Une estimation du bilan radiatif de la zone comprise entre 6.000 et 7.000 m. montre que dans ce climat sans mousson d'été et en admettant un albédo de 0,75, la fusion de la neige n'est possible que dans de rares circonstances.

Mit 8 Textabbildungen

Herrn Prof. Dr.H. Ficker zum 75. Geburtstag gewidmet.  相似文献   

16.
Zusamenfassung An Hand der Abteilungen vonAlbrecht läßt sich der Eisansatz and Hochspanungsleitungen berechnen, wenn die Tropfengröße, der Wassergehalt der Luft und die Windgeschwindigkeit bekannt sind. Die Übereinstimmung der theoretischen Werte mit den von uns gemessenen Werten ist gut, wenn man bedenkt, daß die Eislastmessungen sich über Stunden und Tage erstrecken und die Bestimmung der Wolkenelemente sich auf Stichproben beschränken muß. Die maximale Eislast betrug bei unseren Messugen in 205 Stunden 24,6 kg/m und wurde außerhalb der Meßreihe noch überschritten. Die Ergebnisse der Gesamtlast-Messungen lassen sich durch einee-Funktion darstellen, deren Exponent durch die Ablagerungszeit und einen örtlich variierenden Faktor zwischen 0,003 und 0,030 bestimmt ist; dieser scheint den Einfluß der Windgeschwindigkeit und des Wassergehlates zu umfassens.
Summary By the deductions ofAlbrecht the formation of ice at hightension conduits cna be calculated if one knows the size of the drops, the water content of the air and the wind velocity. The confornity between the theoretical values and those measured by us, is good, if one considers that the measurements of the ice deposits cover hours and days and that the determination of the cloud elements had to be limited to some few observations. The highest amouint of ice load was 24,6 kg/m in 205 hours and was still greater after the observational series. The results of measurements of the total load can be shown by ane-function, the exponent of which is determined by the duration of ice deposit and by a local factor, varying between 0,003 and 0,030; this one seems to cover the influence of the wind velocity and of the water content.
Résumé Il est possible, grâce aux travaux d'Albrecht, de calculer le givrage des conduites à haute tension, dès que l'on connaît la grosseur des gouttelettes, la teneur en eau de l'air et la vitesse du vent. La concordance des valeurs théoriques avec celles qui résultent des mesures est bonne si l'on considère que les mesures du poids de la glace se poursuivent pendat des heures et des jourm, et que la détermination des éléments nuageux ne pouvait consister qu'en quelques observations de contrôle. La charge de glace maximale qui fut mesurée, était de 24,6 kg/m pendant 205 heures et dépassa ce chiffre après la période de mesure. Les résultats des mesures de la charge totatle peuven être représentés par unde fonctione, dont l'exposant est déterminé par le temps pendant lequel la glace se dépose et par un facteur local variant entre 0,003 et 0,030; ce dernier semble comprendre l'influence exercée par la vitesse du vent et par la teneur en eau de l'air.

Mit 3 Textabbildungen.  相似文献   

17.
Zusammenfassung Für die inneren Tropen läßt sich die Kenntnis der Höhenströmungen nur durch direkte Beobachtungen gewinnen. Für den Golf von Guinea liegen Messungen innerhalb der Breite 5° N bis 9° S von drei Profilen der Meteor-Expedition und von zwei Studienfahrten der Deutschen Seewarte vor. Eine Voruntersuchung der mittleren Windwerte für die einzelnen benachbarten 5°-Felder einer Breitenzone (gleicher Jahreszeit) ergibt weigehende Übereinstimmung. Deshalb wird die zusammengefaßte Länge 10° W bis 5° E (für jede Breitenzone) der statistischen Bearbeitung zugrunde gelegt. Ziel der Untersuchung ist, die sich bei der Höhenwind-Statistik deutlich heraushebenden, charakteristischen Hauptströmungen zu beiden Seiten des Äquators und im jahreszeitlichen Unterschied zu erkennen und zahlenmäßig zu diskutieren. Nach einer Darstellung der Schichtung der mittleren Komponenten für 0 bis 19 km Höhe werden die einzelnen Strömungssysteme an Hand von Tabellen und Abbildungen näher beschrieben. Untere Troposphäre: Monsun, Antimonsun; Passat. Mittlere Troposphäre: Ostströmung (Urpassat). Hohe Troposphäre: Hohe Westströmung (Anti-Urpassat). Tropopausen-Schicht: Übergang von W in hohen Ost (Oberpassat). Hierbei wird für Test-Höhen die Streuung der beobachteten Einzelwinde besprochen. Größte gemessene Einzelgeschwindigkeit nahe dem Äquator: in der E-Strömung: SE 20 m/s (9 bis 10 km), in der hohen W-Strömung: SW 21 m/s (15 bis 16 km, nördlich vom Äquator), NW 21 m/s (13 bis 14 km, südlich vom Äquator). Die Rolle des Äquators bei den Höhenströmungen (meridionale Komponente) wird zusammenfassend betrachtet.
Summary Knowledge on the currents of the upper atmosphere in the inner tropics can be obtained only by direct observations. In the Gulf of Guinea, between the latitudes 5° N and 9° S, three profiles were determined by the Meteor expedition and measurements carried out by two expeditions of the Deutsche Seewarte. A preliminary test of the average wind values gives good agreement for all adjoining 5°-fields of a zone of latitude (during the same season). Therefore, the longitude 10° W-5° E as a whole (for every zone of latitude) could be applied to statistical evaluation. Purpose of this investigation is to establish and discuss quantitatively the characteristic mean currents on both sides of the equator such as result from the wind statistics of the upper atmosphere in their seasonal variations. The distribution of the mean components is given for 0–19 km altitude; the different systems of currents are described in detail by tables and illustrations. Lower troposphere: monsoon, anti-monsoon; trade-wind. Medium troposphere: easterlies (Urpassat). High troposphere: high west-wind (Anti-Urpassat). Tropopause: transition from west to high east-wind (Oberpassat). For certain test heights the dispersion of the different observed winds is discussed. Measured maximum velocities near equator: in the eastern current: SE 20 m/s (9–10 km), in the western current: SW 21 m/s (15–16 km, north of equator), NW 21 m/s (13–14 km, south of equator). The rôle of the equator in connection with high currents (meridional component) is discussed comprehensively.
Résumé On ne peut connaître l'allure de la circulation dans la haute atmosphère de la zone tropicale que par des observations directes. Dans le Golfe de Guinée on dispose de trois profils obtenus entre 5° N et 9° S par l'expédition du «Meteor» et de deux croisières d'étude de la Deutsche Seewarte. Une étude préalable des valeurs moyennes de vent relatives aux diverses surfaces de 5° d'une zone (mêmes saisons) aboutit à des résultats très concordants; aussi a-t-on soumis à l'examen statistique chaque bande zonale de 5° allant de 10° W à 5° E de longitude. Le but de cette recherche est de mettre en évidence les principaux courants en altitude de part et d'autre de l'équateur et d'examiner leurs valeurs numériques dans leurs variations saisonnières. Après avoir représenté la stratification des composantes moyennes entre 0 et 19 km, on décrit les différents systèmes de courants à l'aide de tableaux et de croquis et qui sont les suivants. Troposphère inférieure: mousson et contre-mousson; alizés. Troposphère moyenne: courant d'Est (Urpassat). Troposphère supérieure: courant d'Ouest supérieur (Anti-Urpassat). Tropopause: transition du courant d'Ouest à celui d'Est (Oberpassat). A cet effet on discute la dispersion des vents observés pour des niveaux choisis. Vitesse maximum observée près de l'équateur: dans le courant d'Est SE 20 m/s (à 9–10 km), et dans le courant d'Ouest supérieur SW 21 m/s (à 15–16 km au Nord de l'équateur), NW 21 m/s (à 13–14 km au Sud de l'équateur). On considère en résumé le rôle de l'équateur dans les courants en altitude (composante méridienne).

Mit 5 Textabbildungen.  相似文献   

18.
Zusammenfassung Zur Untersuchung der Abnahme der Strahlungsbilanz in den oberflächennahen Schichten eines Gletschers wurde ein thermoelektrischer Strahlungsbilanzmesser gebaut. Er hat eine Empfängerfläche von nur 7,5 mm Durchmesser. Durch seine kleine Ausführung wird eine fast störungsfreie Messung der Strahlungsbilanz in der Oberschicht des Eises möglich, woraus eine direkte Berechnung des Energieumsatzes in dieser Schicht erfolgen kann. Weiter werden einige Hinweise zur Berechnung der optimalen Drahtquerschnitte der zwischen den Empfängerflächen befindlichen Thermosäule gegeben.Die in reinem Gletschereis ausgeführten Strahlungsbilanzmessungen ergaben in der oberflächennahen Schicht (0 bis 20 cm) einen mittleren Extinktionskoeffizienten von 0,14 cm–1. In Tiefen unter 20 cm ist der Extinktionskoeffizient konstant 0,0184 cm–1. In 1 bis 2 cm Eistiefe sind bereits 50% des Energieangebotes an der Oberfläche absorbiert; in 10 cm Tiefe sind nur noch 10% der Oberflächenenergie vorhanden. Damit nimmt die Strahlungsbilanz in der Oberschicht etwas stärker ab als die Totalstrahlung, die mit einem kugelförmigen Empfänger gemessen wird.
Summary A thermoelectric instrument was built to investigate the drop of radiation balance in the top ice layers of a glacier. The radiation sensitive area of the instrument has a diameter of no more than 7,5 mm and allows nearly undisturbed measurement of the radiation balance. The data obtained permit a direct calculation of the energy transformations taking place in these layers. Calculations are given of the optimum wire size for the thermoelectric elements between the two receiver plates.Measurements were made in pure glacier ice. The average extinction coefficient in the layers from 0 to 20 cm depth was found to be 0,14 cm–1. Below that depth the extinction coefficient assumes a constant value of 0,0184 cm–1. Half of the incident energy is absorbed in the first 1 or 2 cm. At a depth of 10 cm only 10 percent of the energy remain. Thus the radiation balance decreases somewhat more sharply than the short-wave radiation measured with a spherical receiver.
Résumé On a construit un appareil de mesure thermoélectrique du bilan de rayonnement pour étudier la diminution de ce bilan dans les couches voisines de la surface d'un glacier. Il a une surface réceptrice d'un diamètre de 7,5 mm seulement; sa petitesse permet une mesure du bilan de rayonnement dans la couche superficielle de la glace sans y apporter de trouble essentiel, d'où résulte un calcul direct de l'échange d'énergie dans cette couche. On donne quelques indications concernant le calcul des sections les plus favorables des conducteurs de l'élément thermoélectrique placé entre les surfaces réceptrices.Les mesures faites dans la glace pure de glacier ont fourni pour la couche voisine de la surface (0 à 20 cm) un coefficient moyen d'extinction de 0,14 cm–1; au-delà de 20 cm, le coefficient est constant et égal à 0,0184 cm–1. A une profondeur de 1 à 2 cm, le 50% de l'énergie incidente est déjà absorbé, à une profondeur de 10 cm le 90%. Ainsi le bilan de rayonnement diminue dans la couche superficielle un peu plus rapidement que le rayonnement global mesuré par récepteur sphérique.

Mit 4 Textabbildungen

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

19.
Zusammenfassung Mit technischen Hilfsmitteln wird die Taupunktsmethode zur Registrierung der Luftfeuchte in der freien Atmosphäre ausgebaut. Dabei werden die grundsätzlichen Fragen der Methode geklärt und praktisch verwertet. Wesentlich ist der Kondensationsvorgang an der Oberfläche der Spiegelmetalle, wobei sich bei Taupunkten von 0° bis etwa –20°C auf den Spiegeln neben Tropfen auch Kristalle bilden, die durch die in den Dunstschichten der Atmosphäre und im Bodenstaub enthaltenen Gefrierkeime bedingt sind. Unter –20°C treten infolge des grundsätzlichen Vorgangs bei der Kondensation nur Kristalle auf. Diese gemessenen Ergebnisse stimmen mit den theoretischen Arbeiten vonM. Volmer undE. Wall überein.Die Flugerprobung des Taupunktsgeräts hat seine volle Verwendungsfähigkeit in den überhaupt möglichen Grenzen ergeben. Der Vergleich mit den sonst üblichen Methoden der Feuchtemessung erweist in Bezug auf die Trägheit eine vielfache Überlegenheit, die sich besonders stark bei Messungen zeitlicher oder räumlicher Unterschiede auswirkt.
Summary By help of technical means the dew-point method for measuring humidity in the free atmosphere is developed. The fundamental questions of this method are cleared up and applied for practical use. The process of condensation at the surface of specular metals is of main importance; at dew-points of 0° to some –20°C crystals are formed, apart from droplets, due to the freezing germs existing in the haze layers of the atmosphere and in the dust near the soil. Below –20°C, there appear exclusively crystals in consequence of the principles of the process of condensation. These results are in good agreement with the theoretical researches ofM. Volmer andE. Wall.When testing the dew-point apparatus on airplanes it has proved its successful application in every possible conditions. Compared with the usual methods for measuring humidity, this one shows a great superiority with regard to inertia, which is a particular advantage for measurements with temporal and spatial differences.
Résumé Des perfectionnements techniques permettent d'appliquer la méthode du point de rosée à la mesure de l'humidité dans l'atmosphère libre. On discute les principes de la méthode et sa valeur pratique. L'important est le processus de condensation à la surface du métal poli; pour les points de rosée compris entre 0° et –20°C il se forme, outre des gouttelettes, des cristaux dûs aux germes contenus dans les couches de brume et dans les poussières voisines du sol. Au-dessous de –20°C il n'apparaît plus que des cristaux. Ces résultats expérimentaux sont d'accord avec les recherches théoriques deM. Volmer et deE. Wall. L'instrument à condensation a été mis à l'essai sur des avions et son fonctionnement a été éprouvé avec succès dans des conditions extrêmement variables. Comparée avec les méthodes classiques de mesure de l'humidité, celle-ci se révèle supérieure du point de vue de l'inertie, cela surtout lors des mesures de fortes variations spatiales ou temporelles.

Mit 21 Textabbildungen.

Die Arbeit ist in den Jahren 1943 und 1944 bei der Deutschen Forschungsanstalt für Segelflug, Ainring (Oberbayern) entstanden. Es sei hier allen Vorgesetzten, Mitarbeitern und Kollegen für Hilfe und Anteilnahme gedankt.  相似文献   

20.
Zusammenfassung Auf einem Taupunktspiegel werden bei tiefen Temperaturen und niedrigen Dampfdrucken Kondensations- und Sublimations-vorgänge untersucht. Wird der Spiegel mit einem dünnen Überzug von Zaponlack versehen, dann lassen sich auf seiner Oberfläche je nach den gewählten Bedingungen verschiedene Eiskristalle erzeugen. Die Eiskristalle entstehen bei Temperaturen zwischen –14°C und –45°C und in Dampfdruckbereichen von 1,5 bis 0,1 mm Hg. Mikroaufnahmen vermitteln einen Eindruck der Kristallformen und ihres Wachstums.Da die von uns entwickelte Anordnung es gestattet, Einzelkristalle über längere Zeiträume zu beobachten, lassen sich Aussagen über Wachstum und Wachstumsgeschwindigkeit machen. Es stellt sich heraus, daß die Endform eines Kristalls durch die Frühform bestimmt ist, sofern nicht dendritisches Wachstum eintritt. Die Wachstumsgeschmindigkeit liegt etwa zwischen 0,1 und 7,0 mm/h und ihr Mittelwert scheint für die einzelnen Kristallformen charakteristisch zu sein. Einige Versuche zur Frage der Koexistenz der flüssigen und der festen Phase des Wassers beweisen, daß der Wirkungsgrad des Bergeron-Prozesses in der Wolke vielfach überschätzt wird.
Summary Condensation and sublimation processes have been examined on a dew-point mirror at low temperatures and vapour pressures. If the mirror is covered with a thin layer of zapon lacquer different ice crystals according to the chosen conditions can be produced at temperatures between –14°C and –45°C in steam pressure ranges of 1,5 to 0,1 mm Hg. Microphotographs show the crystal forms and their growth.Since a special arrangement developed by us allows watching single crystals over longer periods, observations about the growth and its speed can be made which show that the final form of a crystal is determined by its early form, provided that no dendrite growth occurs. That speed of growth is between about 0.1 and 7.0 mm/h and its mean value seems to be characteristic for the special crystal forms. Some experiments as to the co-existence of the fluid and solid phase of water prove that the efficiency of the Bergeronprocess in clouds is often overrated.
Résumé Etude de phénomènes de condensation et de sublimation sur un miroir à point de rosée, par basses températures et faibles tensions de vapeur d'eau. En recouvrant le miroir d'une mince couche de laque de zapone, on peut, selon les circonstances, faire naître divers cristaux de glace. Ceux-ci se forment entre –14° et –45° et entre 1,5 et 0,1 mm. de mercure; leurs formes et leur croissance s'observent grâce à des microphotographies.Le dispositif adopté permet d'observer les cristaux isolés pendant longtemps et de suivre leur vitesse de croissance. On a constaté que la forme finale d'un cristal dépend de sa forme primitive, pour autant qu'il n'y a pas de croissance dendritique. La vitesse de formation varie de 0,1 à 7,0 mm./h., et sa valeur moyenne semble caractéristique des formes individuelles. Des essais concernant la coexistence des phases solide et liquide, de l'eau montrent que l'efficacité du processus de Bergeron dans les nuages est très surestimée.

Mit 28 Textabbildungen

Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Naturwissenschaften der Technischen Hochschule Karlsruhe.  相似文献   

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