The semidiurnal temperature wave and peculiarities of the diurnal variations of temperature on mountain summits

Summary

On Mount Washington, the monthly average diurnal temperature variation shows, in many cases, significant deviations from the normal type. Theprimary minimum occurs in theevening; asecondary night maximum, mostly followed by a slightsecondary morning minimum is observed. The frequency of occurrence of this anomalous monthly average diurnal march of temperature is about 50 per cent. The same kind of anomalous diurnal temperature variations were found on Obir-Hannwarte (Austria, 2141m=7024ft), on the other side of the Atlantic; this suggests that we deal here with a phenomenon of a general geophysical nature. — In a recent investigation into the diurnal march of temperature on summits, the present writer arrived at the conclusion that the first two harmonic terms represent the diurnal variation with sufficient accuracy. The second term has, moreover, its own physical meaning and represents a more or less independent meteorological element. — If these conclusions are valid, the anomalous diurnal temperature variation is explained by the superposition of the half-day wave upon the whole-day wave if the ratio of the amplitudes of the two harmonic terms,a ₂/a ₁, is greater than 0.4 approximately. Generally, such ratios are found in winter with the sun at low altitudes. In this season,a ₁ is diminished to its smallest values, whilea ₂ is relatively quasi-constant in the course of the year, so thata ₂/a ₁ reaches its greatest values. The anomalous diurnal temperature variation is, however, not confined to the cold season, but only depends on the magnitude of the ratioa ₂/a ₁. This is demonstrated by means of the march of temperature onovercast days of eight July months; they show, on Obir-Hannwarte, a strongly anomalous average diurnal temperature variation with a ratioa ₂/a ₁=1.18 — Conversely, the correctness of the fundamental assumption, mentioned above, concerning the half-day wave appears to be well supported by the fact that the assumption leads to a simple explanation of the anomalous diurnal march of temperature on summits.

Zusammenfassung

Auf dem Mount Washington zeigt der tägliche Gang der Temperatur häufig wesentliche Abweichungen vom Normalen. DasHauptminimum fällt auf dieAbendstunden; weiters tritt einsekundäres Nachtmaximum auf, das meistens von einem schwachensekundären Morgenminimum gefolgt ist. Die Häufigkeit diesesanomalem mittleren täglichen Gangs der Temperatur ist beiläufig 50% und konnte dieser auch für Obir-Hannwarte (2141 m) auf der andern Seite des Atlantik festgestellt werden, so dass man hier ein allgemein geophysikalisches Phänomen vermuten muss. In einer kürzlich erschienenen Untersuchung über den täglichen Temperaturgang auf Bergen wurde festgestellt, dass dieser mit genügender Genauigkeit durch die zwei ersten harmonischen Glieder dargestellt werden kann. Der zweite Term hat dabei seine eigene physikalische Bedeutung und muss bis zu einem gewissen Grad als unabhängiges meteorologisches Element aufgefasst werden. — Unter dieser Annahme ist der anomale Tagegang der Temperatur erklärt durch Ueberlagerung der Halbtagswelle über die Ganztagswelle, wenn nur das Amplitudenverhältnis der beiden ersten harmonischen Gliedera ₂/a ₁ grösser ist als ca. 0.4. Allgemein werden so grosse Verhältniszahlen im Winter bei tiefen Sonnenständen zustande kommen. Dann sinkta ₁ zu seinen kleinsten Werten herab, währenda ₂ relativ quasi-konstant bleibt, so dassa ₂/a ₁ seine höchsten Werte erreicht. Der anomale tägliche Temperaturgang ist jedoch nicht an die Jahreszeit gebunden, sondern an das Verhältnis vona ₂/a ₁. Als ein Beispiel wurden Temperaturregistrierungen auf dem Obir (Hannwarte) an ganz bewölkten Tagen von 8 Juli Monaten herangezogen. Es ergab sicha ₂/a ₁=1.18, und der anomale mittlere tägliche Temperaturgang zeigte sich wirklich in bester Ausbildung. — Umgekehrt, wird die Richtigkeit der erwähnten Annahmen über die Halbtagswelle der Temperatur dadurch bekräftigt, dass sie zu einer zwanglosen und einfachen Erklärung des anomalen täglichen Temperaturganges auf Gipfeln führt.