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  • 1
    Electronic Resource
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    Springer
    Pure and applied geophysics 27 (1954), S. 121-155 
    ISSN: 1420-9136
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Geosciences , Physics
    Description / Table of Contents: Summary The basic formula, expressing an analytical property of a very general class of functions, is a corollary of the fundamental theorem, proved in a previous paper, according to which, given a functionp(φ, λ,t) of the points (φ, λ) of a closed regular surface σ and of the time, and a transfer or advection velocity vector $$\overrightarrow H _\sigma (\varphi ,\lambda )$$ tangent to σ and having regular closed streamlines, there is a spatial, linear, non singular operatorA such thatA(p+const.) is a purely advective function in respect to $$\overrightarrow H _\sigma $$ (no deepening). This theorem can be expressed by the equation $$\partial p/\partial t = - \mathfrak{M}[\overrightarrow H _{\sigma \cdot } \nabla p]$$ where $$\mathfrak{M}$$ is a spatial, linear, non singular operator depending onA. The determination of $$\mathfrak{M}$$ can be attained, either by the comparison of two different forms of the general solution of the $$\mathfrak{M}$$ -equation, or by a simple a priori reasonning. The conclusion is thus reached that $$\mathfrak{M} = M avec M = u^{ - 1} \int_0^u {d\xi } $$ for a certain scalaru(φ, λ). Whenp(φ, λ,t) is the pressure perturbation at sea level, it was shown, in the preceding paper, that the equation $$\partial p/\partial t = - M[\overrightarrow H _{\sigma \cdot } \nabla p]$$ can also be derived from our hydrodynamical perturbation theory. We now show that for this particular case, the same equation is also a consequence of the equation of continuity together with the condition of quasi statical vertical equilibrium. The following problems are then analysed by means of the basic formula: 1o deepening and filling in general; 2o deepening and filling of the centres and cols; 3o motion of the centres and cols; 4o instability of a mean field; 5o spatial properties of the analytical fields and advection vectors $$\overrightarrow H _\sigma $$ . The errors in the forecast of a field,p(φ, λ,t) by means of the basic formula, due to the observational and computational errors, are discussed, and some peculiarities of the transfer or advection of a fieldf 0(φ, λ) by $$\overrightarrow H _\sigma $$ are examined. Finally, complementary points are disclosed on the structure of the electronic computer «Temp» which performs automatically the mathematical operations of the basic formula, and a brief report is given of the present state of its construction.
    Notes: Résumé La formule de base, traduisant une propriété analytique d'une classe très générale de fonctions, est un corollaire du théorème fondamental démontré dans un mémoire précédent, d'après lequel, étant donnés une fonction continue,p(φ, λ,t) des points (φ, λ) d'une surface régulière fermée σ et du temps et le champ $$\overrightarrow H _\sigma (\varphi ,\lambda )$$ d'un vecteur vitesse de transfert ou d'advection tangent à σ et ayant des lignes de flux fermées et régulières, il existe un opérateur spatial, linéaire, non singulierA tel que la fonctionA(p+Const.) soit purement advective par rapport a $$\overrightarrow H _\sigma $$ (sans creusement ni comblement). Ce théorème peut être exprimé par l'équation $$\partial p/\partial t = - \mathfrak{M}[\overrightarrow H _{\sigma \cdot } \nabla p]$$ , où $$\mathfrak{M}$$ est un opérateur spatial, linéaire et non singulier, fonction deA. La détermination de $$\mathfrak{M}$$ peut être faite, soit en comparant deux formes différentes de la solution générale de l'équation en $$\mathfrak{M}$$ , soit en utilisant un raisonnement a priori très simple. On arrive ainsi au résultat $$\mathfrak{M} = M avec M = u^{ - 1} \int_0^u {d\xi } $$ pour un certain scalaireu(φ, λ). Dans le cas oùp(φ, λ,t) est la perturbation de la pression sur la surface du géoïde l'équation $$\partial p/\partial t = - M[\overrightarrow H _{\sigma \cdot } \nabla p]$$ résulte aussi, comme nous l'avons montré dans le mémoire précédent, de notre théorie hydrodynamique des perturbations. On montre ici que la même équation peut encore être déduite de l'équation de continuité associée à la condition d'équilibre quasi statique selon la verticale. Comme applications de la formule de base (solution générale de l'équation enM), on étudie les problèmes suivants: 1o creusement et comblement en général; 2o creusement et comblement des centres et des cols; 3o mouvement des centres et des cols; 4o instabilité d'un champ moyen; 5o propriétés spatiales des champsp(φ, λ,t) et des vecteurs d'advection $$\overrightarrow H _\sigma (\varphi ,\lambda )$$ analytiques. Après une discussion des erreurs de la prévision d'un champp(φ, λ,t) par la formule de base, du fait des erreurs des observations et du fonctionnement du calculateur, on examine quelques particularités du transfert ou advection d'un champf 0(φ, λ) par le vecteur $$\overrightarrow H _\sigma (\varphi ,\lambda )$$ . Enfin, le dernier chapitre du mémoire donne des éclaircissements complémentaires sur la structure du calculateur électronique «Temp» (qui effectue automatiquement les opérations mathématiques de la formule de base) et expose l'état actuel de sa construction.
    Type of Medium: Electronic Resource
    Location Call Number Expected Availability
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  • 2
    Electronic Resource
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    Springer
    Pure and applied geophysics 25 (1953), S. 141-202 
    ISSN: 1420-9136
    Source: Springer Online Journal Archives 1860-2000
    Topics: Geosciences , Physics
    Description / Table of Contents: Summary The first part of the paper is devoted to the theory of the partial differential equation which is the mathematical foundation of the computer, as well as to the deduction of its general solution. The basic equations of our hydrodynamical theory of perturbations are first of all derived and then associated with the equations of motion and continuity, thus giving the fundamental system of the equations of the atmospheric perturbations. A new form of the kinematical condition on the sea level surface is then derived and applied to give the final equation of the pressure variations. This equation, with its advective and development terms, has two horizontal vectorial coefficients: the one is an advection vector defined as the geostrophic velocity associated with the field of the mean temperature (for a period such that the time variations of the corresponding mean are negligible compared with the variations of the observed temperature); the other coefficient is an horizontal vector having the dimensions of a length, varying as cotg ϕ, directed towards north, its streamlines being the geographical meridians. The same partial differential equation can also be deduced by a pure analytical method based on some properties of the Fourier transform of the pressure perturbation. This method also shows that other functions than pressure (temperature, wind, for instance) fulfill the same basic equation on any level surface of gravity. The solution of this equation can be written both in the analytical and in the general non analytical cases, and the second part of the paper shows that the mathematical operations appearing in its expression (advection operation by an horizontal vector field, weighted meridional intergration and its inverse) can be rapidly and simultaneously performed by electronic means, thus leading to the construction of an analogue computer for the short and extended range mathematical weather forecasting.
    Notes: Résumé On montre d'abord que la théorie des perturbations, due à l'un de nous, conduit à une équation aux dérivées partielles pour les variations de pression au niveau de la mer. Cette même équation peut aussi être déduite par une méthode purement analytique en se basant sur quelques propriétés générales de l'intégrale de Fourier de la perturbation de pression. La méthode utilisée montre d'ailleurs que d'autres fonctions (température, vent, etc.) satisfont aussi à l'équation dont il s'agit. Cette équation de base peut être résolue dans le cas analytique et dans le cas général non analytique et les opérations mathématiques que comporte la solution (opération d'advection par un champ vectoriel horizontal, opération d'intégration pondérée suivant les méridients et son inverse) peuvent être effectuées rapidement et simultanément par l'électronique, ce qui nous a conduit à la construction d'un calculateur analogique approprié à la prévision mathématique du temps à courte et assez longue échéance.
    Type of Medium: Electronic Resource
    Location Call Number Expected Availability
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  • 3
    Publication Date: 1954-01-01
    Print ISSN: 0033-4553
    Electronic ISSN: 1420-9136
    Topics: Geosciences , Physics
    Published by Springer
    Location Call Number Expected Availability
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  • 4
    Publication Date: 1953-05-01
    Print ISSN: 0033-4553
    Electronic ISSN: 1420-9136
    Topics: Geosciences , Physics
    Published by Springer
    Location Call Number Expected Availability
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