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1.
Zusammenfassung Es wird über die Ergebnisse luftelektrischer Untersuchungen auf dem Jungfraujoch (Schweiz) und ihre Deutung berichtet. Während zweier Meßperioden von je mehrwöchiger Dauer wurden das luftelektrische Potentialgefälle und der vertikale Leitungsstrom registriert; bearbeitet sind zunächst die Tagesgänge an klaren Tagen mit Hochdruckwetter. Die Tagesvariationen der drei luftelektrischen Elemente: Potentialgefälle, Vertikalstrom und Leitfähigkeit zeigen, daß auf dem Jungfraujoch im Sommer und im Herbst zwei ganz verschiedene Typen des luftelektrischen Verhaltens zu erkennen sind: Im Sommer herrscht auch an dieser Höhenstation der von den Tieflandstationen bekannte Typ vor, bei dem das Potentialgefälle angenähert invers zur Leitfähigkeit und zum Vertikalstrom verläuft. Im Herbst dagegen verlaufen Potentialgefälle und Vertikalstrom im wesentlichen gleichsinnig bei gegensinniger, aber schwächer ausgeprägter Tagesvariation der Leitfähigkeit. Im Sommer herrscht also auch in Jungfrauhöhe in den Alpen derkontinentale Typ, während sich im Herbst die Verhältnisse demozeanischen Typ annähern. Eine genauere Analyse ergibt, daß im Sommer die Tagesvariation desSäulenwiderstandes (columnar resistance) über dem Jungfraujoch in enger Korrelation zum örtlichen Widerstand der Luft an der Meßstelle (Reziprokwert der Leitfähigkeit) steht, während dies im Herbst nicht mehr der Fall ist.Zur Deutung dieser Feststellungen ist folgendes anzunehmen: Im Hochsommer wirkt die Tagesschwankung des vertikalen Massenaustausches aerosolverändernd bis in die Höhe des Alpenkammes, erkennbar daran, daß die Steuerung der luftelektrischen Tagesvariationen im wesentlichen von den unteren Schichten her erfolgt. Im Herbst dagegen ist dieser Einfluß in Kammhöhe der Alpen nahezu geschwunden; die Austauschvariation dringt nicht mehr bis in diese Höhen vor. Die verbleibenden Variationen der Leitfähigkeit deuten auf advektiven Luftaustausch hin. Das Verhalten des Dampfdruckes auf dem Jungfraujoch im Sommer und Herbst stützt diese Deutung.
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Summary The present paper gives an account of researches on atmospheric electricity carried out at Jungfraujoch (Switzerland). During two periods of several weeks each the potential gradient and the vertical air-earth current have been recorded. In the first place the diurnal variations on fine days at high pressure weather situation are elaborated. The daily variations of the three elements: potential gradient, vertical current, and conductivity, show that in summer and autumn two different types of the conditions of atmospheric electricity can be discerned: In summer the well-known type of the lowland stations is predominating also at this high altitude station, the type where the potential gradient is very nearly inverse to conductivity and vertical current. In autumn on the contrary the potential gradient and the vertical current are essentially parallel since the conductivity shows a slight diurnal variation in contrary sense. Thus, in summer prevails at the altitude of Jungfraujoch in the Alps thecontinental type, whilst in autumn the conditions approach to theoceanic type. It results from a rigorous analysis that in summer the diurnal variation of thecolumnar resistance on Jungfraujoch is in close correlation to the local air resistance (the reciprocal figure of conductivity) at the measuring point, whereas in autumn this is no longer the case.To explain these results we must assume as follows: In midsummer the diurnal variation of vertical mass exchange produces alterations of the aerosol up to the altitude of the crest of the Alps, which is perceptible from the fact that diurnal variations of atmospheric electricity start essentially from the lower layers. In autumn this influence has almost disappeared in the summit altitude of the Alps, as the daily variation of exchange does not advance to this altitude. The remaining variations of the conductivity point at an advective exchange of air. The behaviour of vapour pressure in summer and autumn at Jungfraujoch gives support to this interpretation.
Résumé L'article traite des résultats de recherches d'électricité atmosphérique au Jungfraujoch (Suisse) et de leur interprétation. Deux périodes de mesures de plusieurs semaines chacune ont été consacrées à l'enregistrement du gradient de potentiel et du courant vertical. On décrit tout d'abord la variation diurne lors des jours sereins de temps anticyclonique. On distingue an Jungfraujoch en été et en automne respectivement deux types très différents de la marche diurne du gradient de potentiel, du courant vertical et de la conductibilité. En été le type bien connu des stations de plaine pour lequel le gradient de potentiel varie à peu près inversement à la conductibilité et au courant vertical s'observe aussi au Jungfraujoch. Par contre en automne le gradient de potentiel et le courant vertical varient en général dans le même sens, tandis que la conductibilité varie, elle, en sens contraire, bien que faiblement. Il y a donc à l'altitude du Jungfraujoch en été le «type continental», alors qu'en automne les conditions se rapprochent du «type océanique». Une analyse plus détaillée montre qu'en été la variation diurne de la «résistance tubulaire» (columnar resistance) au-dessus du Jungfraujoch est en liaison étroite avec la résistance locale de l'air au point de mesure (inverse de la conductibilité), tandis qu'en automne ce n'est plus le cas.Pour interpréter ces résultats il faut admettre ce qui suit: En été la variation diurne de l'échange vertical turbulent modifie les aérosols jusqu'au niveau de la crête alpine, ce que l'on reconnaît au fait que les variations diurnes des phénomènes d'électricité atmosphérique sont largement conditionnés par les couches basses. En automne par contre cet effet a disparu sur les Alpes, car la variation de l'échange turbulent n'a plus d'influence à ce niveau. La variation de la conductibilité qui subsiste suggère un échange d'air par advection. L'allure de la pression de vapeur d'eau au Jungfraujoch en été et en automne confirme cette hypothèse.
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2.
Zusammenfassung Die luftelektrischen Untersuchungen auf dem Jungfraujoch im Sommer und Herbst 1950, über die vor einiger Zeit in dieser Zeitschrift berichtet worden war, wurden während einer dritten Meßperiode im Winter fortgesetzt und damit zu einer Jahresreihe ergänzt. Trotz ungünstiger Witterung, die den Umfang der Ergebnisse stark einschränkte, konnten die schon früher gezogenen Schlüsse voll bestätigt werden: Die im Sommer starke, im Herbst noch schwach vorhandene systematische Leitfähigkeitsvariation in dieser Alpenhöhe ist im Winter ganz verschwunden; Potentialgefälle und Vertikalstrom verlaufen in ihrem Tagesgang parallel zueinander; im Winter stellt sich somit in der Höhe des Alpenkammes, der jetzt von der Tagesvariation des Massenaustausches offenbar nicht mehr erreicht wird, der ozeanische Typ des luftelektrischen Verhaltens ein.Im Herbst 1950 wurden an einigen Tagen gleichzeitige Registrierungen des Potentialgefälles und des Vertikalstromes auf dem Jungfraujoch und dem 400 km entfernten Sonnblick durchgeführt. Die beiden Elemente zeigen sowohl im mittleren Tagesgang wie auch im einzelnen gute Übereinstimmung. Daraus ist zu entnehmen, daß die auf dem Jungfraujoch gewonnenen Ergebnisse, soweit sie nicht lokal gestört sind, repräsentative Bedeutung für die Kammhöhe der Alpen haben.Eine Studie über Feld und Strom während Niederschlages auf dem Jungfraujoch zeigt, daß trockener Schnee, d. h. Schnee als reines Sublimationsprodukt, stets positiv geladen ist und ein positives Feld (Feld normaler Richtung) erzeugt. Dagegen zeigen feste Niederschlagsteilchen, deren Zustandekommen über den Vergraupelungsprozeß geführt hat (nasser Schnee, Grieseln, Reif- und Frostgraupeln) im allgemeinen negative elektrische Ladung und negative Felder (Feldrichtungsumkehr). Besonders bemerkenswert ist dabei, daß im Sommer in der Regel das Auftreten von Graupeln und Schnee bzw. von Regen und Schnee hintereinander als Zeichen eines sich bildenden Gewitters gewertet werden kann.
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Summary The investigations on atmospheric electricity of summer and autumn 1950 on the Jungfraujoch have been continued with a third recordingperiod in the winter. By these investigations the former results which are already reported in this review are completed to a full-year-research. In spite of bad weather, which strongly limited the extent of the results, the conclusions drawn from earlier investigations could be entirely verified. In this Alpine altitude the systematic variation of the conductivity, that has been found high in summer and scarcely remarkable in autumn, has completely disappeared in winter. The daily variations of the potential gradient and the air-earth-current are essentially parallel; it accounts for that in winter at the ridge of the Alps the oceanic type of atmospheric electricity is predominant. Obviously, the daily variations of the mass exchange do not reach these high levels in the winter months.In autumn 1950 simultaneous records of the potential gradient and the air-earth-current at Jungfraujoch and at Sonnblick, 400 km distant, have been made during some days. The two elements are in good agreement both with regard to the mean daily variations as to particulars. Hence it follows that the results received at Jungfraujoch are representative for the summit of the Alps except for cases with local disturbances.Furthermore an investigation has been carried out at Jungfraujoch on the electric field and the current during precipitation. It resulted that dry snow, i. e. snow originating by sublimation only, always carries a positive charge and generates an electric field of positive direction. On the contrary, the solid precipitation particles which are formed by graupel formation (wet snow, soft hail, granular snow) carry generally a negative charge and generate an electric field of negative direction. In summer the occurence of snow after soft hail or rain can be taken as a remarkable symptom for developing a thunderstorm.
Résumé Les recherches d'électricité atmosphérique effectuées au Jungfraujoch pendant l'été et l'automne 1950 et dont il a été question précédemment dans cette revue ont été complétées par une série hivernale. Malgré un temps défavorable qui a limité les recherches, les résultats précédents ont pu être confirmés. La variation systématique de la conductibilité observée à haute altitude, forte en été et encore faiblement présente en automne, disparaît complètement en hiver. Le gradient de potentiel et le courant vertical présentent des marches diurnes parallèles, c'est-à-dire qu'en hiver, à l'altitude du faîte alpin qui n'est apparemment plus affecté par la variation diurne de l'échange de masse, s'établit le type océanique de l'état électrique de l'atmosphère.En automne 1950 les enregistrements du gradient de potentiel et du courant vertical furent exécultés pendant quelques jours simultanément au Jungfraujoch et au Sonnblick, distant de 400 km. du premier; il y a bon accord entre les mesures des deux éléments, tant pour la variation diurne moyenne que pour les cas isolés. Il s'ensuit que les résultats obtenus au Jungfraujoch, pour autant qu'ils ne sont pas troublés localement, sont représentatifs de la crête des Alpes.Une étude du champ et du courant au Jungfraujoch pendant des précipitations montre que la neige sèche, c'est à dire comme produit pur de sublimation, est toujours chargée positivement et engendre un champ positif (direction normale). Par contre les particules solides issues du grésil (neige mouillée, neige en grains, grésil) sont en général négativement chargées, dans des champs négatifs (direction inversée). Il est en particulier remarquable qu'en été la neige succédant au grésil ou à la pluie soit dans la règle le signe d'un orage en formation.
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