ALBERT

Notes: Summary Delayed potassium channels were studied in internally perfused neurone somata from land snails. Relaxation and fluctuation analysis of this class of ion channels revealed Hodgkin-Huxley type K channels with an average single channel conductance (γ K) of 2.40±0.15 pS. The conductance of open channels is independent of voltage and virtually all K channels seem to be open at maximum K conductance (g K) of the membrane. Voltage dependent time constants of activation ofg K, calculated from K current relaxation and from cut-off frequencies of power spectra, are very similar indicating dominant first-order kinetics. Ion selectivity of K channels was studied by ion substitution in the external medium and exhibited the following sequence: T1+〉K+〉Rb+〉Cs+〉NH 4 + 〉Li+〉Na+. The sequence of the alkali cations does not conform to any of the sequences predicted by Eisenman's theory. However, the data are well accommodated by a new theory assuming a single rate-limiting barrier that governs ion movement through the channel.

Notes: Zusammenfassung Im Anschluß an eine frühere Untersuchung über die Theorie der nächtlichen Abkühlung der bodennahen Luftschicht (Reuter [3]) wird die Modifikation einer Luftmasse durch Austausch und Eigenstrahlung beim nächtlichen Abkühlungsprozeß behandelt. Gegenüber anderen derartigen Untersuchungen (Schwerdtfeger [1] undTaylor [2]) tritt im Falle der nächtlichen Abkühlung der Erdoberfläche eine zeitlich veränderliche Temperatur der Unterlage auf. Im Abschnitt I wird mit Hilfe der bereits in meiner früheren Arbeit abgeleiteten Formeln bei Vernachlässigung der Eigenstrahlung der Luft für verschiedene als konstant angenommene Austauschwerte der Aufbau einer ursprünglich adiabatisch geschichteten Atmosphäre nach einer 6-bzw. 12stündigen nächtlichen Abkühlung berechnet (siehe Abb. 1. bis 3). Man erkennt vor allem aus diesen Abbildungen gut die Ausbildung der Bodeninversion. In Abschnitt II wird dann versucht, neben der Modifikation der Luft durch Austauschvorgänge auch die Eigenstrahlung zu berücksichtigen. Für bodennahe Luftschichten, bei denen vorausgesetzt wird, daß sie nur mit der Erdoberfläche in Strahlungsaustausch stünden, gelingt die Aufstellung einer entsprechenden Differentialgleichung mit Hilfe einer vonPanofsky [6] aus dem Strahlungsdiagramm vonElsasser abgeleiteten Beziehung. Eine allgemeine Integration der Differentialgleichung durch Quadraturen, erscheint undurchführbar, so daß versucht wird, nur zwei Sonderfälle zu behandeln. Im ersten Sonderfall, nämlich dem alleiniger Abkühlung der Luft durch Eigenstrahlung, ergibt sich eine Lösung, die in Abb. 4 veranschaulicht ist. Im zweiten Fall, nämlich dem größerer Austauschbeträge, kann gezeigt werden, daß für die bodennahen Schichten (2 m Höhe) die Abkühlung durch Eigenstrahlung gegenüber der durch Austausch bis zu Beträgen vonA=1 g pro cm und sek herunter praktisch vernachlässigt werden kann.

Notes: Zusammenfassung In Anlehnung an eine Arbeit vonD. B. Turner wird eine programmierte Bestimmungsvorschrift für die Festlegung von verschiedenen Ausbreitungsklassen aufgrund meteorologischer Beobachtungsdaten angegeben. Für jede Ausbreitungstype existiert eine (vonPasquill empirisch ermittelte) charakteristische Abhängigkeit der horizontalen und vertikalen Streuung des sich ausbreitenden Gases von der Diffusionszeit (gemessen vom Austritt am Emittenten). Numerische Approximationen der empirischen Kurven sowie die Berechnung der Lage der Maximalimmission am Boden als Funktion der (effektiven) Höhe des Emittenten zeigen zusammen mit Häufigkeitsverteilungen der Ausbreitungsklassen in verschiedenen Gegenden die Anwendungsmöglichkeiten der Methode.

Notes: Summary With the aid of an appropriate scale analysis a creation (or destruction) of vorticity is studied using a special form of the vorticity equation. The process involving vorticity changes is best described by a diagram in which the contribution of different terms are given as function ofRo andRi numbers. By far the greatest contribution yields from the conservation of (potential) vorticity. However real sources and sinks of vorticity (creation or destruction of vortices) can occur provided pronounced vertical and horizontal wind shears are existing. This will be realized in the vicinity of the jet stream only.

Notes: Zusammenfassung In letzter Zeit hatC. G. Rossby zwei Arbeiten über die Verlagerung einzelner abgeschlossener Wirbel veröffentlicht. Wegen der Veränderlichkeit des Coriolisparameters mit der geographischen Breite findet eine Verlagerung des Wirbels auch bei vollständiger Symmetrie und bei ruhender Umgebung statt.C. G. Rossby konnte unter diesen Vereinfachungen einen Ausdruck für die Größe der auf den Wirbel wirkenden Kraft ableiten und zeigten, daß die Verlagerung in einer Nordsüdrichtung erfolgen müßte. Im nachfolgenden Artikel wird die Rolle der Reibungskräfte bei der Verlagerung untersucht. Unter der Annahme einer Windänderung mit der Höhe im Sinne der Ekmanspirale ergibt sich eine Abweichung der Bahn des Wirbels von der Nordsüdrichtung nach rechts bis zu einem Winkel von 20°.

Notes: Zusammenfassung Nach einer einleitenden Diskussion der im Vergleich zum strahlungsundurchlässigen Erdboden bei einer Schneedecke hervortretenden besonderen Merkmale wird im Abschnitt I im Anschluß an eine frühere Arbeit von mir das Problem der nächtlichen Abkühlung der Schneeoberfläche behandelt. Unter der Annahme einer konstanten effektiven Ausstrahlung würde sich dabei mit Verwendung der in der Literatur angegebenen Beträge der Wärmeleitfähigkeit im Schnee eine enorm große, weit außerhalb der Erfahrung liegende Abkühlung im Laufe einer Strahlungsnacht ergeben. Daraus wird der Schluß gezogen, daß die tatsächlich wirksame Wärmeleitung im Schnee in den obersten Schichten etwa das 7- bis 8fache der in der Literatur (u. a. vonAbels auf Grund von Beobachtungen des täglichen Temperaturganges in einer Schneedecke) verzeichneten Beträge ausmachen mnß. Als Erklärung hiefür kommt ein Austauschvorgang oder eine Konvektion der im Schnee geringerer Dichte enthaltenen Luftblasen in Frage. Im Abschnitt II wird die Temperaturverteilung einer Schneedecke berechnet, die sich bei konstant angenommener effektiver Ausstrahlung unter der Einwirkung einer eine gewisse Zeit lang gleichbleibender Sonneneinstrahlung einstellen müßte. Für diese kurzwellige Sonnenstrahlung ist Schnee strahlungsdurchlässig im Gegensatz zum Erdboden. Als besonderes Merkmal tritt in diesem Fall das Maximum der Temperatur nicht wie beim strahlungsundurchlässigen Erdboden an der Oberfläche, sondern einige Zentimeter tiefer auf. Es wird eine Formel für die Tiefe und den Betrag dieses Maximums abgeleitet. Die Diskussion der theoretischen Ergebnisse und ein Vergleich mit der tatsächlich in einer Schneedecke beobachteten Temperaturverteilung zeigt bezüglich der Tiefe des Temperaturmaximums eine gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Praxis. Der Betrag des Temperaturmaximums ergibt sich aus der Theorie allerdings erst dann in der richtigen Größenordnung, wenn die wirksame Wärmeleitung wieder in den obsersten Schichten 7- bis 8mal größer angesetzt wird. Im Abschnitt III wird allgemein diejenige Temperaturverteilung in einem strahlungsdurchlässigen Medium mit dem (nicht selektiven) Absorptionskoeffizienten ν berechnet, die sich infolge periodischer Sonneneinstrahlung ausbilden muß. Für ν=∞ ergibt die allgemeine Lösung dann als Spezialfall den strahlungsundurchlässigen Erdboden. Auch in diesem Fall einer periodischen Sonneneinstrahlung ist die effektive Ausstrahlung als konstant vorausgesetzt, besonders deswegen, um dadurch die Randbedingungen der Differentialgleichung der Wärmeleitung zu vereinfachen. Wie jedoch durch Literaturhinweise gezeigt werden kann, wird diese Annahme den tatsächlichen Verhältnissen noch weitgehend gerecht. Als Ergebnis erhalten wir für den Spezialfall des Erdbodens bei der jährlichen Periode eine Verspätung der Temperaturextreme um 1 1/2 Monate und eine Amplitude von 100°.Milankovitsch gibt dagegen im Handbuch der Klimatologie entsprechend 23 Tage und 53° auf Grund seiner Lösung des Problems an. Bei unserer Lösung ist dabei zu Frühlingsbeginn ein stationärer Zustand vorausgesetzt, welche Verhältnisse eingehend diskutiert werden. In der täglichen Periode sind die Unterschiede zwischen unseren Werten und denen vonMilankovitsch nicht groß. Ein Vergleich mit den Bodenbeobachtungen der Temperatur in Tiflis zeigt, daß unsere Werte den Erfahrungstatsachen weitgehend gerecht werden. Die weitere Diskussion der aus der allgemeinen Gleichung für eine strahlungsdurchlässige Schneedecke folgenden Resultate ergibt die wichtigen Sätze: 1. Bei dem jährlichen periodischen Temperaturgang ist unter normalen Verhältnissen die bekannte Poissonsche Formel für die Fortpflanzung von Temperaturwellen von der Oberfläche zur Tiefe auch bei einer Schneedecke anwendbar. 2. Bei der täglichen Periode dagegen ist die Poissonsche Formel nicht mehr anwendbar. Die unmittelbare Folgerung daraus ist, daß die in der Literatur u. a. vonAbels aus dem täglichen Temperaturgang in einer Schneedecke nach der Poissonschen Formel berechneten Beträge der Wärmeleitfähigkeit unrichtig sind und einer Korrektur bedürfen. Dabei zeigt es sich, daß die Verringerung der Amplitude mit der Tiefe bei Schnee größer ist als sich aus der Poissonschen Formel ergibt, während die Verzögerung der Phasenzeiten sich nicht in demselben Maße unterscheidet. Dadurch findet eine vonKeränen besonders erwähnte Tatsache, daß nämlich die aus den Amplituden berechneten Koeffizienten der Wärmeleitung durchwegs kleiner sind als die aus der Verzögerung der Phasenzeiten sich ergebenden, hier ihre Erklärung.

Notes: Zusammenfassung Es werden die Grundlagen einer synoptisch-statistischen Theorie der Druckänderungen entwickelt. Diese beruht im wesentlichen auf folgenden Annahmen: Zwischen zwei um ein bestimmtes Zeitintervall auseinanderliegenden Werten eines meteorologischen Elementes (im vorliegenden Fall der Höhe der 850 mb-Druckfläche) an einem gegebenen Punkt des Feldes besteht eine Korrelation. Die dazu gehörende Regressionsbeziehung kann auf Grund allgemein gültiger Prinzipien abgeleitet werden. Es erübrigt sich in einem solchen Fall, auf die komplizierten, ohne wesentliche Vereinfachungen kaum lösbaren, thermo-hydrodynamischen Gleichungen einzugehen. Die verwendeten allgemeinen Prinzipien sind: Erhaltungstendenz von Druckanomalien (bezogen auf langjährige Normalwerte), Ausgleichstendenz für bestehende räumliche Druckgegensätze, Kompensation oder Gegenläufigkeit bestimmter Abläufe, d. h. ein Mechanismus, der entgegengesetzte Effekte bezüglich eines meteorologischen Elementes in der vertikalen und horizontalen Verteilung verursacht. Es kann gezeigt werden, daß eine entsprechende Regressionsbeziehung aufzustellen ist, die den beiden ersten Prinzipien genügt. Untersuchungen über das dritte Prinzip sind noch nicht abgeschlossen. Die Erhaltungstendenz wurde bereits vonNamias erfolgreich für die Konstruktion von Trendkarten verwendet. Um eine entsprechende Beziehung abzuleiten, die dem Ausgleichsprinzip gerecht wird, wurde eine Korrelation zwischen einem räumlichen und einem zeitlichen Mittelwert mittels einer hinreichend großen Anzahl von Beobachtungen hergeleitet. Auf diese Weise wird es möglich, eine Prognosenformel aufzustellen für eine über einen Zeitraum von 24 Stunden gemittelte Vorhersagekarte. Die praktische Anwendung dieser Formel wird an Hand von 10 Wetterlagen überprüft. Die Korrelationskoeffizienten für die Treffsicherheit der Prognose liegen zwischen 0,86 und 0,98