Deglacial land emergence and lateral upper-mantle heterogeneity in the Svalbard Archipelago—II. Extended results for high-resolution load models     

Georg Kaufmann  Detlef Wolf 《Geophysical Journal International》1996,127(1):125-140

In Paper I (Breuer & Wolf 1995), a preliminary interpretation of the postglacial land emergence observed at a restricted set of six locations in the Svalbard Archipelago was given. The study was based on a simple model of the Barents Sea ice sheet and suggested increases in lithosphere thickness and asthenosphere viscosity with increasing distance from the continental margin.
In the present paper, the newly developed high-resolution load model. BARENTS-2, and land-uplift observations from an extended set of 25 locations are used to study further the possibility of resolving lateral heterogeneity in the upper mantle below the northern Barents Sea. A comparison of the calculated and observed uplift values shows that the lithosphere thickness is not well resolved by the observations, although values above 110 km are most common for this parameter. In contrast to this, there are indications of a lateral variation of asthenosphere viscosity. Whereas values in the range 10¹⁸-10²⁰Pas are inferred for locations close to the continental margin, 10²⁰-10²¹ Pa s are suggested further away from the margin.
A study of the sensitivity of the values found for lithosphere thickness and asthenosphere viscosity to modifications of load model BARENTS-2 shows that such modifications can be largely accommodated by appropriate changes in lithosphere thickness, whereas the suggested lateral variation of asthenosphere viscosity is essentially unaffected. An estimate of the influence of the Fennoscandian. ice sheet leads to the conclusion that its neglect results in an underestimation of the thickness of the Barents Sea ice sheet by about 10 per cent.  相似文献   

Schwallerscheinungen am 16./17. Oktober 1963 in der Deutchen Bucht     

Georg Koopmann 《Ocean Dynamics》1963,16(5):231-235

Zusammenfassung Es wird an Hand des Tideverlaufs eine Schwallerhöhung am 16./17. Oktober 1963 in der Deutschen Bucht nachgewiesen. Da die zugehörigen Wasserstandserhöhungen bei schwachen, zum Teil sogar ablandigen Winden auftraten, wurde versucht, die bisherigen nur unter Windeinfluß erhaltenen Ergebnisse zu prüfen. übereinstimmung wurde festgestellt.Ferner konnte erstmalig die Fortpflanzung eines Schwalls im Elbeverlauf untersucht werden.

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On the occurrence of an external surge on 16/17th October, 1963

Summary Basing on the tidal observations it is verified that an external surge had occured in the German Bight on 16/17th October, 1963. This elevation of water level, that was associated with soft winds that partly were even blowing offshore, allowed to ascertain the actual portion of pure external surge. This portion was compared to the elevation of water level by external surge combined with onshore winds. An agreement was ascertained.Furthermore, it was for the first time possible to study the propagation of an external surge throughout the course of the Elbe estuary.

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Sur l'apparition d'une houle externe (external surge) le 16/17 octobre 1963 dans le Deutsche Bucht

Résumé Compte tenu des observations du cours do la marée il s'est verifié qu'une houle externe (external surge) s'est présentée le 16/17 octobre 1963 dans le Deutsche Bucht Cette élévation du niveau de la mer qui était associée aux faibles vents de terre permettait d'obtenir la portion effective de la pure houle externe. Cette portion de la pure houle externe était comparée avec l'élévation du niveau de la mer due aux houles externes associées aux vents de mer. L'accord en était satisfaisant.De plus, les circonstances permettaient, pour la premiére fois, d'étudier la propagation d'une houle externe dans le cours de l'estuaire de l'Elbe.

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Chemistry and genesis of garnets in metamorphic rocks     

Georg Müller  Dr. Alfred Schneider 《Contributions to Mineralogy and Petrology》1971,31(3):178-200

250 analyses of garnets in metamorphic pelitic, arkosic, and pyroclastic rocks from the Stavanger area have been made by means of a microprobe (ARL-EMX). The relations between chemistry and metamorphic grade are discussed. The dependence of the Mn content upon temperature, pressure, chemistry of the parent rocks and oxygen fugacity is a very sophisticated one.It is shown that the Mn content of the garnets depends on the oxygen fugacity of the system and that the oxygen fugacity is strongly linked to the behaviour of graphite during increasing metamorphism.Examples described by Miyashiro (1953) and Engel and Engel (1960) are in agreement with the model presented here.Some observations show an influence of primary sedimentary enrichments of manganese upon the first occurrence of garnets in the course of metamorphism.  相似文献   

Eine Simulierung orographischer Effekte durch Quellsingularitäten zur Fixierung stromaufwärts gelegener Randwerte     

Georg Skoda 《Pure and Applied Geophysics》1978,116(1):66-111

Zusammenfassung Ein zweidimensionales, linearisiertes Strömungsmodell für orographisch induzierte Effekte wird vorgestellt: Unter Voraussetzung von Pseudo-Instationärität lassen sich in einem schwach-geschichteten, reibungsfreien Medium mittlerer Größenordnung dynamisch-thermodynamische Störungen parameterisieren. Beim Überströmen eines Hindernisses, das durch effektiven QuellflußQ simuliert wird, kann man für normierte Stromlinien eine inhomogene Helmholtz-Gleichung ableiten, deren vier Randbedingungen durch das Eingreifen zweier Zusatzterme, welche das instationäre Verhalten beschreiben, modifiziert werden. Man wählt im folgenden den Quellfluß derartig, sodaß vonQ ein aufz=0 aufliegender, endlich ausgedehnter Rücken (mit dem ungefähren Querschnitt eines Halbzylinders) beschrieben wird.Näherungslösungen für den stromaufwärts liegenden Teil eines Rechteckbereiches nach Erreichen eines stationären Strömungszustandes sind mit den Methoden von Laplace-Fourier bestimmbar. Die numerische Größenabschätzung dieser kolumnaren Wellen zeigt, daß die im Windfeld orographisch induzierten Scherungszonen noch in beträchtlicher Entfernung stromaufwärts eines endlichen Hindernisses auftreten. Ihre Größenordnung gleicht jener von Scherungen, welche aus Effekten des thermischen Windes entstehen können. Die horizontale Perturbation der Geschwindigkeit ist bloß um eine Größenordnung kleiner als die Fließgeschwindigkeit des Grundstromes.Die Vorteile des neuen Ansatzes werden diskutiert: Quellsingularitäten sind besser als die üblichen analytischen Darstellungen der Topographie geeignet, die mitunter über weite Distanzen laufenden Störwellen niedrigster Frequenzen mit kolumnarem Charakter zu erfassen.Im Anhang findet man die Verallgemeinerung auf ein analoges dreidimensionales Modell: Ein System zweier partieller Differentialgleichungen führt zu Pseudo-Stromlinien des dreidimensionalen Raumes.

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Source disturbances simulating orographical effects: The determination of upstream boundary values

Summary As outlined in an Appendix a system of partial differential equations is derived for the stream surfaces of a flow of a stratified fluid over an obstacle for the so-called pseudo-instationary case of an inviscid linearized model for mesoscale motions in three dimensions.The solution for the two-dimensional case, which is the basic part of this paper, results in a Helmholtz Equation, the four boundary conditions of which are partially modified by two additional terms characterizing the instationarity of the problem. The orographic effects are parameterized by the effective source singularity. (The latter corresponds roughly to a mountain range with a semi-circular cross-sectional profile).For the upstream part of a rectangular range steady-state solutions in the limit of long time are obtained by the methods of Laplace-Fourier. The numerical calculation shows, that a system of orographically caused shear-layers (columnar waves) exists. The wind shears induced are of the order of shears due to thermal wind effects, though quite apart from these effects. The perturbations of horizontal velocity are only one order of magnitude smaller than the velocity of the fluid-flow itself.The results show that source singularities are good means to represent topographical effects: Especially they may explain more precisely upstream influences due to horizontally propagating waves having near-zero frequencies than the usual analytical formulations of orography can do it.Finally the theoretical results are compared with some data-sets taken from fluid-tank experiments and from observations from instrumented aircraft.

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Die Temperaturinversion im Tiefenwasser des Südatlantischen Ozeans     

Georg Wüst 《Ocean Dynamics》1948,1(4):109-124

Zusammenfassung Die südatlantische Temperaturinversion wurde 1873–1876 zwischen 5° N und 40° S in 1000–2400 m Tiefe von Challenger und Gazelle mittels Minimumthermometer entdeckt, wie von A. Merz 1922 dargelegt ist. Es wird gezeigt, daß die Fehlerquellen der alten Reihenmessungen in der Regel kleiner sind als das Ausmaß der Inversion und daß sich bereits die ersten Bearbeiter in der Deutung dieses Phänomens auf dem richtigen Wege befanden. Doch finden diese Ergebnisse wegen der (nur z. T. berechtigten) Skepsis gegenüber der Meßgenauigkeit der Extremthermometer keinen Eingang in die Ozeanographie. Erst 1911 wird die südatlantische Temperaturinversion von Brennecke auf Deutschland mittels exakter Kippthermometer auf der Westseite wiederentdeckt und 1925–27 von den Ozeanographen des Meteor bis zu den letzten Spuren im ganzen Ozeanraum verfolgt. Eine Darstellung dieses Phänomens bot der Verfasser bei der Bearbeitung der ozeanischen Stratosphäre im Meteor-Werk 1936. In Abb. 1 und 2 der folgenden Arbeit werden nunmehr neue Karten über die regionale Verbreitung des Inversionsausmaßes auf Grund der Reihenmessungen von Challenger-Gazelle und von Meteor vorgelegt, die in großen Zügen übereinstimmen, jedoch abweichend von Merz lehren, daß weite Gebiete der Osthälfte keine Inversion (bzw. Isothermie) aufweisen. Aus den engabständigen Meteor-Serien ergibt sich eine unerwartet enge Beziehung der Inversion zum Relief des Tiefseebodens. In ihrem Ausmaß spiegelt sich ferner die bevorzugte Tiefenzirkulation der Westseite mit ihren schwächeren Ausläufern nach Osten, wodurch die von Defant und vom Verfasser im Meteor-Werk erzielten Ergebnisse bestätigt werden. Das räumliche Bild der Inversion wird durch Karten der Temperatur und Topographie ihrer Grenzschichten ergänzt (Abb. 4 u. 5). An Wiederholungsserien des Meteor (Stat. 197 u. 241) wird gezeigt, daß sich die Tiefenlage der Inversion im Rhythmus der halbtägigen inneren Gezeitenwelle hebt und senkt und daß die Amplitude dieser vertikalen Verlagerung mit ±60 bzw. ±25 m bemerkenswert groß ist (Abb. 7 u. 8). Neben diesen kurzperiodischen Änderungen deuten gewisse Anzeichen auf langperiodische (jahreszeitliche) und unperiodische Pulsationen im Ausmaß der Inversion.

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The temperature inversion in the deep water of the South Atlantic

Summary The temperature inversion in the South Atlantic has been discovered in 1000–2400 m depth between 5° N and 40° S by means of minimum thermometers in the years 1873–1876 by the research ships Challenger and Gazelle, as A. Merz has pointed out in 1922. In the present paper it is shown that the inaccuracies of the old temperature series are usually smaller than the amount of inversion and that the first interpreters have already been on the right way in explaining this phenomenon. However these results were not acknowledged on account of general (but only partly justified) doubts in the measuring accuracy of maximum and minimum thermometers. Only in 1911 the South Atlantic temperature inversion has been rediscovered in the western part of the ocean by Brennecke on board the polar ship Deutschland by means of exact reversing therm ometers, and its extension has been pursued to its utmost ends throughout the southern and tropic Atlantic by the oceanographers of Meteor in 1925–27. In 1936 the author has discussed the phenomenon in his treatise on the oceanic stratosphere in the Meteor work. In Fig. 1 and 2 of the following paper new charts of the regional distribution of the amount of inversion are given as based on the serial observations of Challenger — Gazelle and Meteor, which on the whole agree with each other and — divergently from Merz — show that in vast regions of the eastern part of the South Atlantic there is no inversion (or isothermal layer). From the Meteor series which are arranged very close together a remarkably close relation between inversion and bottom relief is derived. Moreover in the amount of the inversion the greater intensity of deep sea circulation in the western South Atlantic with its slight extensions towards the east is recognized, another verification of the results obtained by Defant and the author in the Meteor work. The spatial representation of the inversion is completed by charts of the temperature and topography of its boundary layers (Fig. 4 and 5). By aid of repeat series of the Meteor expedition (Station 197 and 241) it is pointed out that the depth of the inversion is rising and sinking in accordance with the semi-diurnal internal tide and that the amplitude of this vertical wave, amounting to ±60 or ±25 m, is remarkably great (Fig. 7 and 8). Besides these short-period variations there is some indication that the inversion is also undergoing long-period (seasonal) and aperiodic pulsations.

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Hierzu Tafel 6 mit Abbildung 2

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. Georg Tischler (Universität Kiel) zum 70. Geburtstag.  相似文献   

Der Einfluß der mechanischen Zerkleinerung auf den Kalium-Gehalt von Biotitfraktionen     

Georg Müller 《Contributions to Mineralogy and Petrology》1967,15(4):356-361

Zusammenfassung Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, daß durch das Vermählen und Zerreiben von Biotiten Korngrößenfraktionen mit sehr unterschiedlichen Kaliumgehalten entstehen. Zuerst ist mit abnehmender Korngröße ein leichter Anstieg der Kaliumwerte in den Fraktionen 300–100 m ø zu verzeichnen, dann fallen sie in den Siebfraktionen unterhalb 100 m ø sehr stark ab.Die am stärksten differierenden Werte wurden beim Biotit des Granits von der Kösseine beobachtet, bei welchem die Fraktion 200–100 m ø einen Kaliumgehalt von 7,11±0,08 Gew.-% und die Fraktion <25 m ø einen Wert von 4,39±0,05 Gew.-% aufweist. Gerade dieser Biotit besitzt ein besonders starkes Defizit in der Schicht der 12-koordinierten Alkaliionen. Diese Schicht ist im Mittel nur mit 1,67 positiven Valenzen pro Elementarzelle besetzt, was einem Unterschuß von 16,5% entspricht.Es ist naheliegend, daß bei mechanischen Beanspruchungen die Glimmerschichten bevorzugt in den Bereichen solcher Fehlordnung und schwächerer chemischer Bindung auseinanderreißen. Stärker gestörte Gitterteile werden also schneller und leichter zerkleinert und gelangen beim Sieben in die feinen Kornfraktionen. Daher ergeben die stärker von ihren fehlerhaften Schichten befreiten mittleren Korngrößen die höchsten Kaliumwerte. Die großen, von der mechanischen Zerlegung noch nicht so intensiv erfaßten Kristalle haben ein wenig niedrigere Kaliumgehalte, während in den feinsten Fraktionen als Sammelplatz der instabileren Teilchen die niedrigsten Werte beobachtet werden.Die Untersuchungsergebnisse lassen vermuten, daß sich für andere Elemente, wie z.B. Na, Rb, Pb und Sr, ähnliche Fraktionierungseffekte durch die mechanische Aufbereitung, Korngrößenklassierung und Separation von Biotiten ergeben.

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As a result of grinding the potassium values of the divers size fractions of biotite were found to be very different. The fractions between 300 and 100 m grain size show the highest potassium contents. Below 100 m grain size K decreases very strong.The structural formulas of these biotites indicate deficits in alkali ion positions of mica lattice up to 16,5%. This might suggest that the smaller mechanic stability of a part of the biotite components is related to disordering of lattice domains. After grinding these disordered particles are concentrated in the fractions of minor grain sizes.

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Herrn Dr. W. Harre, Hannover, danke ich für zahlreiche Diskussionen und die Anfertigung der Kaliumanalysen.  相似文献   

Metamorphe Basalte und Tuffe des Stavanger-Gebietes     

Georg Müller 《Contributions to Mineralogy and Petrology》1970,29(2):123-134

Zusammenfassung Eine Reihe von kaledonischen Metamorphiten wurde mikroskopisch und chemisch untersucht. Die Lagerungsverhältnisse, makroskopischen und mikroskopischen Strukturmerkmale dieser Gesteine zeigen, daß es sich um metamorphe Basalte, Tuffe und Tuffite des kaledonischen Geosynklinalvulkanismus handelt, die jetzt in Grünschiefer- und Amphibolitfazies vorliegen. Die chemischen Analysen, CIPW-Normen und AFM-Koordinaten der Metabasalte liegen im Bereich ummetamorpher Basalte. Die Niggli-Werte entsprechen dem femischen bis schwach femischen Charakter von gabbroiden bis lenkogabbroiden Magmen der Kalkalkalireihe.Auf den basaltischen Ursprung solcher Gesteine des Boknfjords hatte bereits Goldschmidt (1921) hingewiesen.Ferner wurde eine ausgewählte Reihe von Metatuffen und -tuffiten, die dem basaltischen Vulkanismus entstammen, vergleichend untersucht: Eine im Felde nicht sehr häufig vertretene Gruppe von Metatuffen besitzt annähernd identische mineralogische und chemische Zusammensetzung mit den Metabasalten. Bei einer anderen Gruppe bestätigen sich die bereits bei der Kartierung gemachten Beobachtungen, daß das tuffogene Material zum großen Teil umgelagert wurde und einer Fraktionierung in dunkle schwere Minerale und helle leichte unterlag. Eine dritte am weitesten verbreitete Gruppe von Metatuffiten enthält mehr oder weniger bedeutende Anteile gewöhnlichen klastischen Verwitterungsmaterials, welches aus der Abtragung präkambrischer Mikroklingranite stammt.Die Untersuchungen zeigen, daß die von Oftedahl (1968) mitgeteilte Karte über die Verbreitung von unterordovizischen Grünsteinen ergänzt werden kann. Die Grenze des Verbreitungsgebietes verschiebt sich von der Insel Karmøy nach SE über den Boknfjord und das Gebiet von Strand hinaus.

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Metamorphic rocks of basaltic origin of the Stavanger-district

A metamorphic series of Cambro-Silurian sediments and granitic rocks in the Boknfjord area (SW-Norway) have been described in some earlier papers. In the upper division of the Boknfjord series metamorphic basalts and associated tuffs are the most important rocks. In the present paper chemical and mineralogical compositions of metabasalts and metatuffs have been investigated. Niggli values and CIPW norms demonstrate the basaltic origin of the samples. The original effusive rocks were transformed to amphibolites and greenstones by Caledonian metamorphism. Main part of the tuffs was found to be mixed with clastic sediments.

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Mein Dank gilt den Herren Professoren Dr. T. F. W. Barth, Oslo, und Dr. F. Karl, Kiel, für ihre tatkräftige Förderung meiner Untersuchungen sowie der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Bad Godesberg, für die Bewilligung finanzieller Mittel.  相似文献   

Mössbauer spectroscopic determination of Fe<Superscript>3+</Superscript>/Fe<Superscript>2+</Superscript> in synthetic basaltic glass: a test of empirical<Emphasis Type="Italic"> f</Emphasis>O<Subscript>2</Subscript> equations under superliquidus and subliquidus conditions     

Georg?M.?PartzschEmail author  Dominique?Lattard  Catherine?McCammon 《Contributions to Mineralogy and Petrology》2004,147(5):565-580

One of the most widely used methods to estimate magmatic oxygen fugacity involves the use of empirical equations relating fO₂ to the iron redox state in quenched silicate liquids; however none of the equations have been calibrated experimentally under subliquidus conditions at temperatures and oxygen fugacities that are relevant to natural magmas. To address this problem, we tested two empirical relationships [Eq. (1) in Kress and Carmichael 1991; Eq. (6) in Nikolaev et al. 1996] on synthetic glasses synthesized from a ferrobasaltic and a transitional alkali-basaltic composition at sub- to superliquidus temperatures (1,132–1,222°C) and controlled oxygen fugacities (FMQ=–2 to +1.4). Fe³⁺/Fe was determined using conventional and milliprobe Mössbauer spectroscopy, and verified using wet chemical analysis on selected samples. For the ferrobasaltic bulk composition SC1-P, both empirical models reproduce the Fe³⁺/Fe ratio of the quenched liquids generally within 0.03 for sub- as well as superliquidus temperatures, although agreement is worse at higher oxygen fugacities (FMQ>+1) at subliquidus temperatures. For the transitional alkali-basaltic composition 7159V-P, both models reproduce the Fe³⁺/Fe ratio of the quenched liquids generally within 0.04, although agreement is worse for both models at high oxygen fugacities (FMQ>+1). Such behaviour may be related to a change in melt structure, where a progressive change in Fe³⁺ coordination is inferred to occur as a function of Fe³⁺/Fe based on Mössbauer center shifts. Recasting the data in terms of oxygen fugacity shows that calculated oxygen fugacities deviate from those actually maintained during the equilibration of the sample material by generally no more than 0.5 log-bar unit, with maximum deviations that only rarely exceed one log-bar unit.Editorial responsibility: J. Hoefs  相似文献   

Deformation mechanism maps for feldspar rocks   总被引：6，自引：0，他引：6  

Erik Rybacki  Georg Dresen 《Tectonophysics》2004,382(3-4):173-187

Deformation mechanism maps for feldspar rocks were constructed based on recently published constitutive laws for dislocation and grain boundary diffusion creep of wet and dry plagioclase aggregates. The maps display constant temperature contours in stress-grain size space for strain rates ranging from 10⁻¹⁶ to 10⁻¹² s⁻¹.Two fields of dominance of grain boundary diffusion-controlled creep and dislocation creep are separated by a strongly grain size-sensitive transition zone. For wet rocks, diffusion-controlled creep dominates below a grain size of about 0.1–1 mm, depending on temperature, stress, strain rate and feldspar composition. Plagioclase aggregates containing up to 0.3 wt.% water as often found in natural feldspars are more than 2 orders of magnitude weaker than dry rocks. The strength of water-bearing feldspar rocks is moderately dependent on composition and water fugacity.For a grain size range of about 10–50 μm commonly observed in natural ultramylonites, the deformation maps predict that diffusion-controlled creep is dominant at greenschist to granulite facies conditions. Low viscosity estimates of 10¹⁸–10¹⁹ Pa·s from modeling postseismic stress relaxation and channel flow of the continental lower crust can only be reconciled with laboratory experiments assuming dislocation creep at high temperatures >900 °C or, at lower temperatures, diffusion creep of fine-grained rocks possibly localized in abundant high strain shear zones. For similar thermodynamic conditions and grain size, lower crustal rocks are predicted to be less than order of magnitude weaker than upper mantle rocks.  相似文献   

Modelling Fluxes and Concentrations of CO 2 , H 2 O and Sensible Heat Within and Above a Mountain Meadow Canopy: A Comparison of Three Lagrangian Models and Three Parameterisation Options for the Lagrangian Time Scale     

Georg Wohlfahrt 《Boundary-Layer Meteorology》2004,113(1):43-80

Two simple analytical Lagrangian and a Lagrangian random walk model,together with three options for the parameterisation of the Lagrangian timescale, are compared in their ability to predict fluxes and scalar concentrationsof CO₂, H₂O and sensible heat within and above a mountain meadowin the eastern Alps. Results indicate that both scalar concentrations and ecosystemfluxes exhibit little sensitivity to the differences between the investigated modelsand may be predicted satisfactorily by one of the simpler models so long as thesource/sink strength is parameterised correctly. Model results also show littlesensitivity to the parameterisation of the vertical variation of the Lagrangiantime scale, yet the increase of the Lagrangian time scale towards the groundpredicted by one of the three investigated parameterisation options resulted inless agreement with measurements as compared to the other two, which assumedthe Lagrangian time scale to be either constant with height or to decay towardszero at the ground surface. Correspondence between simulated and measuredfluxes and scalar concentrations of CO₂, H₂O and sensible heat weregenerally satisfactory, except for shortly after the meadow was cut, when thesignificant increase of respiratory carbon losses could not be captured by themodel.  相似文献