The atmospheric electric ring current in the higher atmosphere     

Heinz W. Kasemir 《Pure and Applied Geophysics》1971,84(1):76-88

Summary The atmospheric electric current flow in the ionosphere was discussed in a qualitative way at the UGGI General Assembly at Berkeley, California in 1963. The following picture emerged: The atmospheric electric fair weather current leaves the earth in a radially outward direction. As it enters the higher regions of the atmosphere and the ionospheric it is increasingly influenced by the earth's magnetic field. Because the main part of the current is crowded into the polar regions, the current density over the equatorial belt is small. A circular movement around the earth's axis results in an overall flow pattern tentatively termed, the atmospheric electric ring current. An attempt to calculate this current flow soon made it clear that the generally used simplification of the one-dimensional case with slanted magnetic field lines is not adequate—not even as a first approximation. The same is true for the assumption usually made in magnetohydrodynamics that the current follows approximately the magnetic field lines. An essential feature of the atmospheric electric ring current is that in equatorial regions the flow is forced across the magnetic field lines, the component along the lines being zero. A calculation is discussed that treats the magnetic field lines as those of a true dipole field with the corresponding tensor character of conductivity. The results of the calculation are presented as graphs of the density distribution of the ring current, the space charge distribution, the current flow, and equipotential lines.

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Zusammenfassung Der luftelektrische Stromfluss in der Ionosphäre ist in qualitativer Weise während der UGGI Tagung in Berkeley California, 1963 diskutiert worden. Hierbei hat sich das folgende Bild ergeben: Der luftelektrische Schönwetterstrom fliesst von der Erdoberfläche nach ausswärts in radialer Richtung. Sobald er in die höheren Atmosphärenschichten und dann in die Ionosphäre kommt wird er in zunehmendem Masse vom erdmagnetischen Feld beeinflusst. Der Hauptteil des Stromes wird in die Polarzonen abgedrängt, wodurch die Stromdichte über dem Äquatorgürtel verhältnismässig klein wird. Zu gleicher Zeit wird eine kreisförmige Bewegung um die Erdachse ausgelöst, was ein Strombild ergibt, das versuchsweise der luftelektrische Ringstrom genannt wird.—Bei der Berechnung dieses Stromflusses ergab sich bald, dass die allgemein üblichen Vereinfachungen des eindimensionalen Falles mit homogenem, schräg einfallendem Magnetfeld nicht brauchbar sind, nicht einmal in erster Näherung. Dasselbe gilt für die Annahme, die gewöhnlich in der Magnetohydrodynamik gemacht wird, nämlich dass der Stromfluss angenähert dem magnetischen Felde folgt. Eine wichtige Eigenschaft des luftelektrischen Ringstromes ist es, dass der Strom über dem Äquatorgürtel gezwungen ist quer über die magnetischen Feldlinien zu fliessen, wobei die Stromkomponente in Richtung der Feldlinien gleich 0 ist. In der hier durchgeführten Rechnung wird das magnetische Feld als wahres Dipolfeld behandelt mit dem einer solchen Feldverteilung entsprechenden Tensorcharakter der Leitfähigkeit. Die Ergebnisse der Rechnung werden an Hand von graphischen darstellungen der Ringstrom- und Raumladungsdichte und der Strom- und Äquipotentiallinien diskutiert.

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Die Eisenmanganerze der Grube Dr. Geier bei Bingen/Rhein als Verwitterungsbildungen des Mangans vom Typ Lindener Mark     

Heinz Bottke 《Mineralium Deposita》1969,4(4):355-367

Zusammenfassung Die Eisenmanganerze der Grube Dr. Geier bei Bingen am Rhein/Westdeutschland gehören zu den Verwitterungslagerstätten des Mangans. Sie sind an mitteldevonische Dolomite einer isoklinalen Mulde gebunden, die von marinen Sanden des Oligozäns überlagert werden. Ihre Bildungsräume sind Dolinen des Dolomitkarstes. Die Anlage der Dolinen ist gebunden an die Verbreitungsbereiche massiger Dolomite sowie an Zonen starker tektonischer Beanspruchung, in denen sie sich durch Mischungskorrosion gebildet haben. Ihre Füllungen bestehen bis zu 50% aus unvererzten tertiären Feinsanden und Tonen. Die Eisenmanganerze mit einem durchschnittlichen Fe/Mn-Verhältnis von 2:1 entstanden aus deszendenten Verwitterungslösungen durch eine gegenseitige Ausfällung von Hydroxidsolen des Fe und Mn. Mineralogisch bestehen sie aus Muskovit (10–50%), Goethit (30–50%), röntgenamorphen Mn-Oxiden (20–30%) sowie Hartmanganerzkonkretionen (0–22%) aus Manganit und Polianit/Pyrolusit. Die Herkunft der Mn-führenden Verwitterungslösungen wird sowohl aus den benachbarten Tonschiefern als auch aus den Dolomiten angenommen.

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Tertiary manganese-ores of the Dr. Geier-Mine, near Bingen on the Rhine, were mined since 1840, and are genetically connected with the karst of middle Devonian dolomites. They show relations between the karst topography and their petrofacies and tectonic structures. Cavities, caverns, sinkholes and dolines depend on fractures, joint-sets (ac, okl, hol, hkl) and bedding planes of an isoclinal trough. These structures in the massive dolomites have been the waterways formed through-mixed corrosion during an uplift-period and under a warm climate in the Eocene and the Lower Oligocene. Clays, sands, brecciated slides and the ores are the fillings of dolines, which posess their greatest extension near strike-faults of the syncline. The ores are mixed iron-manganese ores with a proportion of Fe: Mn of 2:1. The clayish ore types contain variable amounts of muscovite (10–50%), goethite (30–50%), amorphous Mn-oxides (20–30%) and hard concretions of manganite and pyrolusite (0–22%). The genesis of the ores is explicable as a mixture of colloidal solutions of Fe- and Mn-hydroxides under oxidizing conditions of the karst-hydrography.

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A diagnostic study of wangara wind profiles in quasi-steady and near-neutral cases     

Heinz H. Lettau  Shi F. Zhang 《Boundary-Layer Meteorology》1982,23(3):265-282

Under the assumption of a geostrophic wind varying exponentially with height, profiles of four turbulence characteristics (Reynolds stress, eddy diffusivity, momentum mixing length, and energy dissipation rate) are evaluated for three cases of quasi-steady wind profile observations under near-neutral boundary layer conditions. These cases occurred during the Wangara Experiment organized by CSIRO at Hay, N.S.W., Australia, in 1967. It is shown that mean vertical motion and surface friction velocity significantly influence the evaluated profiles of the turbulence characteristics.This study was done while Zhang visited the Department of Meteorology, University of Wisconsin, from the Department of Meteorology, Nanjing University, China, and was completed when Zhang was affiliated with the National Center for Atmospheric Research.The National Center for Atmospheric Research is sponsored by the National Science Foundation.  相似文献   

Über die Grenzen der Genauigkeit bei Echolotungen in ozeanischen Seeräumen     

Heinz Gabler 《Ocean Dynamics》1959,12(6):229-243

Zusammenfassung Zur quantitativen Bestimmung der Grenzen der Genauigkeit bei Echolotungen in ozeanischen Seeräumen werden nacheinander der Einflu\ der regionalen Generalisierung der Mittelwerte der Schallgeschwindigkeit, der Einflu\ der Richtcharakteristiken der Schallstrahler und -empfänger sowie der Einflu\ der Laufzeitmessung und Registriergenauigkeit von Schallimpulsen physikalisch untersucht. Da die auf einer ozeanographischen Station gemessene Abhängigkeit der Temperatur des Seewassers von der Tiefe sich mit ausreichender Genauigkeit alse-Funktion approximieren lie\, also analytisch in geschlossener Form vorlag, konnten die zur Berechnung der mittleren Schallgeschwindigkeiten erforderlichen Integrationen in Strenge durchgefÜhrt und aus den erhaltenen Ergebnissen die Lotfehler, die infolge der regionalen Generalisierung fÜr diese Station zu erwarten sind, bestimmt werden. Sie betragen bei 5000 m Tiefe etwa 25 m. Wesentlich grö\ere Fehler können bei Echolotungen Über unregelmä\ig verlaufendem Meeresboden infolge des Einflusses der Richtcharakteristiken der Schallschwinger entstehen. Das Kriterium fÜr das Auftreten solcher Fehllotungen wird angegeben. Bei der quantitativen Untersuchung der Genauigkeit der Laufzeitmessung und Registrierung von Schallimpulsen wird schlie\lich festgestellt, da\ der inzwischen erreichte hohe Stand der Lotgeräte-Technik vielfach gar nicht benötigt wird. Die wesentlich gesteigerte Ablesegenauigkeit bei der Registrierung von Echotiefen sollte keinesfalls dazu verleiten, allzu hohen Genauigkeitsangaben ein Übermä\ig gro\es Gewicht in bezug auf ihre Realität zuzubilligen, da diese oft schon durch die blo\e Anwendung des Echolot-Verfahrens wegen der ihm anhaftenden unvermeidlichen Fehler in Frage gestellt ist.

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On the limits of accuracy of echo soundings in ocean regions

Summary With a view to determine the limits of accuracy of echo soundings in ocean regions, the effect of regionally generalized mean values of sound velocity and of the directional diagrams of acoustic radiators and-receivers as well as the influence exercised by measuring the echo running time and the recording accuracy of sound impulses are, one after the other, made the subject of physical investigations. As according to observations at an oceanographic station, the dependency on depth of sea-water temperature could, with sufficient accuracy, be defined by approximation as ane-function —and, hence, was available in an analytically closed form—it was possible to carry out the integrations, necessary for calculating the mean sound velocities, in a rigorous way. The results thus obtained allowed to determine the sounding errors expected to occur at this station owing to the regional generalization of mean values. At a depth of 5000 m the error amounts to about 25 m. Caused by the effect of the directional diagrams of sound vibrators, there may occur essentially greater errors when echo soundings are carried out across irregular ocean floors. The criterium for the occurrence of such faulty soundings is stated. The quantitative investigations of the accuracy with regard to the echo running time and to the record of sound impulses finally lead to the conclusion that in numerous cases there is no need to use sounding recorders of so high a degree of technical perfection as are available nowadays. The considerable advance in accuracy of reading sounding records does not permit to attach too much importance to statements of an exaggerated accuracy because of their inadequacy to reality. Such statements have often become doubtful on behalf of the inevitable errors already associated with the mere application of the echo sounding method.

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Sur les limites de prÉcision des sondages acoustiques en zones ocÉaniques

RÉsumÉ Dans le but de dÉterminer les limites de prÉcision des sondages acoustiques en zone ocÉanique, on soumet, l'un après l'autre, les sujets suivants à une Étude physique, c.a.d. l'effet exercÉ par la gÉnÉralisation rÉgionale des valeurs moyennes de la vitesse de son et par le diagramme de rayonnement des radiateurs et rÉcepteurs acoustiques, ainsi que l'effet de la mesure de la durÉe de propagation de l'impulsion et celui de la prÉcision d'enregistrement des impulsions acoustiques. Comme, suivant les observations faites à une station ocÉanographique, la dÉpendance de la profondeur de la tempÉrature des eaux salines se laisse avec assez de prÉcision dÉfinir par approximation comme fonctione-se prÉsentant, donc, analytiquement sous une forme fermÉe — on peut effectuer rigoureusement les intÉgrations, nÉcessaires au calcul de la vitesse moyenne de son, et, de plus, on peut dÉduire des rÉsultats ainsi obtenus les erreurs de sondage, dont on doit tenir compte pour cette station à cause de la gÉnÉralisation rÉgionale. Cette erreur s'Élève à 25 m environ en cas de 5000 m de profondeur. Sous l'influence des diagrammes de rayonnement des vibreurs acoustiques, des erreurs plus graves peuvent se produire lors des sondages acoustiques en prÉsence de fonds accentuÉs de la mer. Le critÉrium par lequel on peut rÉvÉler la prÉsence d'un tel faux sondage est indiquÉ. Les Études quantitatives de la prÉcision de la mesure de la durÉe de propagation de l'impulsion et de celle de l'enregistrement des impulsions acoustiques montrent enfin que l'on peut souvent se dispenser des instruments d'enregistrement d'un tel haut degrÉ de perfection technique, comme il a ÉtÉ atteint aujourd'hui. L'amÉlioration sensible de la prÉcision dÉ l'enregistrement des sondages acoustiques ne permet pas d'attribuer trop d'importance aux indications de prÉcision excessive à cause de leur incompatibilitÉ à la rÉalitÉ, car de telles indications sont souvent douteuses par suite des erreurs inÉvitables, inhÉrentes au simple emploi de la mÉthode de sondage acoustique.

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A study of the mass,momentum and energy budget of the atmosphere     

Heinz Lettau 《Meteorology and Atmospheric Physics》1954,7(1):133-157

Production and expenditure rates in the terrestrial budget of various air properties (mass of precipitable water and carbon dioxide, zonal and root mean square momentum, heat, and entropy) are studied. The discussion is based on graphs and diagrams which illustrate the global radiation and heat budget, dynamical energy forms and conversions, hydrologic and carbon dioxide cycles, and meridional cross sections of mass, momentum, heat, and entropy budget terms. A comparison of atmospheric property holdings with expenditure rates results in a fictitious interval of time required to annull the holdings. For momentum, precipitable water, and heat this interval of time has the order of magnitude of 10⁰, 10¹, and 10² days, respectively.

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Zusammenfassung Es werden die Einnahme- und Ausgabeposten beim terrestrischen Haushalt verschiedener Eigenschaften der Luft (Wasserdampf und Kohlensäure als Beispiele von Masseneigenschaften, ferner zonal-vektorieller und skalarer Impuls, Wärme und Entropie) untersucht. Die Diskussion wird durch graphische Darstellungen und Diagramme unterstützt, welche folgende Größen veranschaulichen: den globalen Strahlungs- und Wärmehaushalt, dynamische Energieformen und ihre Umwandlungen, Wasserkreislauf und Kohlensäurekreislauf, sowie Bilanzposten der Massen-, Impuls-, Wärme- und Entropiebilanz in Meridionalschnitten. Eine Vergleichung des Gehalts der Atmosphäre an verschiedenen Eigenschaften mit ihren Verlusten liefert ein fiktives Zeitintervall, in welchem die Reserven aufgebraucht würden, wenn kein Ersatz nachgeliefert würde; die Größenordnung dieses Zeitintervalles ergibt sich zu 10⁰, 10¹ und 10² Tagen für Impuls, Wasserdampf und Wärme.

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Résumé L'auteur étudie la production et la dépense dans le bilan terrestre des différentes propriétés de l'air (la vapeur d'eau et le dioxyde de carbone comme exemples de propriétés de masse, puis la quantité de mouvement zonale-vectorielle et scalaire, la chaleur et l'entropie). Des graphiques illustrent la discussion qui représentent les grandeurs suivantes: économie globale de la radiation et de la chaleur, formes dynamiques de l'énergie et leurs transformations, cycles hydrologique et du dioxyde de carbone, ainsi que les composantes du bilan des masses, de la quantité de mouvement, de la chaleur et de l'entropie en coupes méridionales. La comparaison du contenu des diverses propriétés dans l'atmosphère avec leurs pertes est fournie par un intervalle de temps fictif, pendant lequel les réserves seraient épuisées, au cas où leur renouvellement ferait défaut; l'ordre de grandeur de cet intervalle résulte à 10⁰, 10¹ et 10² jours respectivement pour la quantité de mouvement, la vapeur d'eau et la chaleur.

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With 8 Figures.  相似文献   

Surface water/groundwater interaction in the Piora Aquifer,Switzerland: evidence from dye tracing tests   总被引：5，自引：2，他引：3  

Martin?H.?OtzEmail author  Heinz?K.?Otz  Ines?Otz  Donald?I.?Siegel 《Hydrogeology Journal》2003,11(2):228-239

Results of seven dye tracing tests done from 1993–1997 to investigate the extent to which lakes and surface water interact with the underlying Triassic Piora Aquifer, Switzerland, are reported here. Two of the dye tracing tests showed that groundwater flows in the Piora Aquifer from the Piora Valley to springs in the adjacent Santa Maria Valley, and even further east to the di Campo Valley considerably outside of the Piora Valley surface water divide. Lake Ritom located in the Piora Valley loses water only to the Canaria Valley outside of the lake's surface-water watershed at the lake's western margin when lake levels are above 1,835 m above sea level. Dye tracing tests show that a major sinkhole in the Piora Valley, Calderoni Sinkhole, is located precisely on the water divide where subsurface flow in the Piora Valley and surface water diverge and move in opposite directions. The dye tracing results also showed no hydraulic connection between surface water in the Piora Valley and the famous Pertusio Spring, located in the upper Santa Maria Valley. Only a small amount of dye from the two dye tracing tests done in 1993 and 1997 entered an exploratory gallery built to test the viability of the AlpTransit tunnel, being built in competent rock under the Triassic Piora Aquifer, effectively perched above. Electronic Publication  相似文献   

Carbogaseous spring waters, coldwater geysers and dry CO₂ exhalations in the tectonic window of the Lower Engadine Valley, Switzerland     

Pius Bissig  Nico Goldscheider  Jo?lle Mayoraz  Heinz Surbeck  Fran?ois-David Vuataz 《Eclogae Geologicae Helvetiae》2006,99(2):143-155

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Climate variability, predictability and climate risks: a european perspective     

Heinz Wanner  Martin Grosjean  Regine Röthlisberger  Elena Xoplaki 《Climatic change》2006,79(1-2):1-7

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Effect of artificial maturation on carbazole distributions, as revealed by the hydrous pyrolysis of an organic-sulphur-rich source rock (Ghareb Formation, Jordan)     

Heather Clegg  Brian Horsfield  Heinz Wilkes  Jaap Sinninghe Damst  Martin P. Koopmans 《Organic Geochemistry》1998,29(8):1953-1960

Hydrous pyrolysis experiments were performed on the Ghareb Formation (Upper Cretaceous, Jordan), a carbonate- and organic-rich (TOC 19.6%) source rock, using a temperature range of 200 to 360°C (72 h). The original sediment contains only low amounts of carbazoles, (maximum 2.2 μg/g bitumen for 1-methylcarbazole). With increasing thermal maturation, intense generation begins at temperatures only in excess of 300°C, reaching a maximum at 360°C. Likewise, during natural maturation, generation occurs at later stages of maturity (e.g. for Tithonian source rocks at >0.81% R_r and for Posidonia Shale at >0.88% R_r). Some isomeric changes during hydrous pyrolysis do not resemble those in nature whereas others do. The relative abundances of selected C₁- and C₂-alkylcarbazoles on ternary diagrams reveal differences, whereas the benzo[a]carbazole/benzo[a]carbazole+benzo[c]carbazole ratio is closely similar. The latter result supports the contention that maturation plays a key role in controlling carbazole distributions in source rocks. However, the results for alkylcarbazoles, especially the C₂-carbazoles, are not easy to interpret.  相似文献   

Report of the sub-commission of Central and South America, the CRCM of IAG     

Heinz Henneberg 《Tectonophysics》1986,130(1-4):3-8

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