ALBERT

Description / Table of Contents: Summary In order to explain the position of the great quasi-stationary troughs and ensuing a computation ofCharney andEliassen, the author takes into consideration, apart from the influence of the upheavals of the earth's surface, also the supply and loss of heat. The latter influence proves to be more powerful than the first one, and taking it into consideration the result is in satisfactory agreement with the observed values.

Description / Table of Contents: Summary A verification of the prognostic formula for predicting the height profile of the 500 mb pressure surface at a fixed latitude derived byCharney andEliassen shows that a practical application is limited at least for the period under consideration (January 1949). Only in case of relatively small perturbations and rather uniform current along the latitude circle the formula seems to be successful in day-to-day forecast procedures.

Description / Table of Contents: Summary First a brief survey is given of the wind effect on the phenomena of rising and ebbing water masses on the oceanic coasts. Particularly, the results obtained byH. U. Sverdrup andR. H. Fleming from successive oceanographic measurements of a profile perpendicular to the Californian coast are discussed. From them a convenient scheme is concluded for the development of cold coastal water out of a preceding stage of warm water. The great number of observation data of the Marine Life Research Programe obtained ever since 1949 by the Scripps Institution of Oceanography (University of California) at La Jolla from monthly oceanographic measurements of the area off the North American western coast allows a deeper insight into the important phenomenon of upwelling cold water in the area. A preliminary study of two opposite situations of rising and ebbing water masses showed the wind disturbance to consist of two parts: 1. of a disturbance of the ground distribution which generates the regular Californian current, the disturbance consisting in generally weakening or intensifying this current; 2. of a wave disturbance perpendicular to the coast proceeding from the rising, respectively ebbing coastal water masses. These relations could be established quantitatively by a simple theoretical model. A theoretical case with numerical values approximately corresponding to the conditions off the Californian coast showed good agreement with the observed facts.

Description / Table of Contents: Summary The relatively big thermal mass of radio-sondes as compared with their thermometer, can falsify the measurement of the temperature above 7 to 8 km., what is called the thermal “training effect”, (lag effect); this effect has been described in the Annals of the Swiss Central Meteorological Institute [1, 2, 3, 4, 5, 6]. The present paper shows the influence of the training effect on the former Swiss official sonde. The difference of temperature has been measured by means of a series of soundings where this type was coupled at the same balloon with a special sonde where this effect had been avoided.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Um die Auswirkung einer Zunahme der ultravioletten Sonnenstrahlung auf das atmosphärische Ozon zu untersuchen, wurden beim Auftreten desMögel-Dellinger-Effekts (Sudden Ionospheric Disturbances, S. I. D.) Ozonmessungen angestellt. Unter der Annahme, daß an den Tagen mit S. I. D. das Verhältnis der Intensität der extraterrestrischen Sonnenstrahlung bei 3110 Å zu der bei 3300 Å konstant bleibt, findet man, daß die gleichzeitigen Ozonänderungen entweder sehr klein sind oder ganz fehlen, was in Übereinstimmung mit dem theoretisch zu erwartenden Verhalten ist.

Description / Table of Contents: Summary On the basis of numerous observations it is shown that theF 2 layer ionisation has a pronounced half-year periodicity. Amplitude and phase of these variations underly various influences and, above all, depend in a determined way on the observation stations. An attempt is made to explain this annual double-period by the rather obvious assumption that the UV-intensity of the solar radiation depends on latitude and is smaller on the solar equator than in medium heliographic latitudes. Thereby, not only the double-period of the critical frequencies, but also the hitherto uncleared double-period of the apparent layer heights can be accounted for.

Description / Table of Contents: Summary Meteorology, oceanography and astrophysics have to deal with wide, there and back flowing motions of “exchange” (less characterized in the word “turbulence”) which are caused in a rotating system by supply of heat (mostly insolation) and are associated with a surface rotating with it, e. g. the surface of the earth, or with another gliding surface. In treating these motions and mixings, moved by heat effects, like an “isotropic” turbulence (where the two co-ordinates are equivalent) they get deprived of their essential properties. For, the impetus of heat mostly involves a preferred axis of the exchange movements; the turbulence quanta chiefly are pushed in both directions of this predominating axis (Chap. I). Such (two-dimensional) turbulent exchanges cause a characteristic transport of impulses. These are carried in both directions of the axis of preference. This transport is computed, in chapter II, on the assumption that the individual quantum of exchange does not form by its motion an own field of pressure (“exchange of mass points”), in chapter III without this restriction (“exchange by gradient wind”). Therefore in meteorology the so-called “geostrophic” winds may be considered in this sense as turbulent exchange motions of the atmosphere. Finally, in chapter IV, the conditions are examined, from which depends the “vorticity” of the individual exchange quanta in the atmosphere (and in the sea), if friction and mixing are excluded. It is shown that in this case the big rotating exchange quanta keep almost unaltered their “vorticity” (the vertical component of the “curl” of the absolute velocity). The two-dimensional theory of exchange, which may be applied in many problems of geophysics and astrophysics, holds good with regard to the planetary circulation of the earth's atmosphere. In taking into consideration also the friction on the soil, it is possible to insert in a general aspect of all phenomena of circulation the precious results ofC. G. Rossby and his collaborators as to the general circulation of the upper layers (Chap. V).

Description / Table of Contents: Summary Observations concerning the obvious influence of varying water contents upon the specific resistance of the soil led to the construction of a new species of double-layer curves, assuming that the specific resistance of the uppermonst layer obeys an exponental law. These resistance curves are confornted with the known double and triple-layer curves and, by means of several examples, the erros of depth easurements caused by applying the latter curves are indicated. The position of their asymptotes results to be a determining factor for their classification. In different cases the divergences between geoelectric measurements and results of boring may be eliminated by making use of these new resistance curves.

Description / Table of Contents: Summary After a comprehensive report on the dependance of weather elements (temperature, pressure, precipitation, thunderstorms) from the 11,2-respectively the 89-year-cycle of sun-spots, from the 5,6-year partial period and from the solar rotation period of 27 days, statistical connexions between thunderstorms, central meridian passages of sun-spots and isolated magnetic disturbances in Central Europe are examined for periods of little solar activity. The discussion leads to an effect of invasions of the undulatory radiation of the sun wich is indicated only imperfectly and with a delay of 2 to 3 days by magnetic character figures depending on corpuscular emissions. Then the pressure distribution in the environs of an isolated magnetic disturbance (352 cases) is investigated by means of punched cards. In the minimum and rise of sun-spot-cycle exists, 2 to 3 days before the magnetic disturbance, an area of rising pressure moving from northern Europe to SE and an area of falling pressure following from the British Isles to E. An assignment to seasons or to phases of the sun-spot-cycle leads to the same result, according to the quite similar results ofDuell (1948) andKoppe (1950). The limitation of precise correlations to the beginning of sun-spot-cycles is in accordance with former results of negative correlations between heliographic latitudes of active solar centres and atmospheric events.

Description / Table of Contents: Summary Experiments have been carried out with the principal aim of investigating the electric charges of small ice-crystals being detached from hoar-frost layers. Breaking off of ice particles was studied microscopically under various experimental conditions. Down to 10−15 coul., charges of particles were measured quantitatively by valve electrometers, and smaller ones to 2.4·10−16 coul. in a more qualitative way by the deviation of falling particles in the transversal electric field. Big charges, with a maximum value of 2.5·10−14 coul., are rare. There is a strong increase of number of particles with decreasing charge of the single particle. Under 3.3·10−16 coul., however, frequency of particles remains constant. Contrary to an indication ofW. Findeisen, the number of positively charged particles is always seven times as great as that of the negative ones. The mean value of charge, positive or negative, carried by a single particle amounts to 7·10−16 coul. Starting from the polar structure of ice, an attempt has been made to explain the origin of these electric charges. It seems, however, that thunderstorm electricity cannot be accounted for by the process of breaking off of hoar-frost particles. To dateFindeisen's “granulation-effect” (Vergraupelungs-effekt) could not be verified up to now.

Description / Table of Contents: Abstract A new limnograph is described. Its advantages consist of an especially time saving portability. It is easy to set up, irrespective of the conditions of the shore. With this and two other instruments a survey of the standing waves (seiches) of the Achensee (Tyrol) was made. By applyingA. Defant's method for the computation of the periods, excellent agreement between theory and observations has been reached. As the water of the lake is supplying a power plant, its level is subjected to great yearly fluctuations. The computation of periods was made for two different levels. In one part of the lake with shallow water the distribution of amplitudes was found to differ from the theoretical values. From the amount of this deviation a constant of friction is derived. The southern end of the lake has the characteristics of a shelf which strongly influences the shape of the standing waves, as the theory shows. A very frequent seiche of the shelf with great amplitude is explained by means ofDu Bois' formula.

Description / Table of Contents: Summary Resistance curves for the arrangement of electrodes as indicated byWenner are calculated for the case of an idealized valley with a semicircular profile. They resemble certain three-layer curves, but cannot easily be mistaken for those, at least not for high values of the resistance ratio, as they show a slope twice as great as the corresponding two-layer curves.

Description / Table of Contents: Summary Measurements of the electric field force above the free ocean give no sufficient evidence that the atmospheric electric field arises from the world thunderstorm activity as postulated by the “counter-current theory”. Ways and possibilities of solving this problem are discussed and results of measurements communicated from which can be seen that the field force above the ocean cannot be considered as representative. Measurements of atmospheric radio disturbances within the range of the greatest wavelengths and determinations of the field force at greater altitudes by means of balloons, and of the vertical current on mountains have shown that the influence of the lowest layer as well as the diurnal variation of the ionization of the higher layers of the atmosphere veil completely the expected parallelism of the normal atmospheric electric field and of the world thunderstorm activity.

Description / Table of Contents: Summary A possible state of equilibrium in physics is fully characterized in connection only with the question of its stability or instability. In nature, only a stable state can be permanent, an unstable state on the other hand, if affected by the least disturbance, leads to spontaneous displacements of the whole equilibrium. Therefore, the question of the stability of the geostrophic wind — the simplest possible solution of the equations of hydrodynamics which is fulfilled with good approximation in nature — becomes a fundamental problem of dynamic meteorology. RecentlyE. Kleinschmidt dealt with this problem and mostly solved it. At the beginning he gives an analysis of energy which it is difficult to understand and which, above all, does not show the connection with the common methods used in classical mechanics. The main help for the classical treatment of the problem of stability is the calculus of variation. By introducing it the problem of the stability of the geostrophic wind is put in a new basis in the first two chapters of this paper. In accordance with the statics of a system of mass points, the result is that, for the geostrophic wind, the first variation of the total energy must disappear, while the second variation decides whether it is stable or unstable.Kleinschmidt's paper contains these results implicitly. But in their new form they show the limits ofKleinschmidt's analysis, for even in the statics of a system of mass points it is not possible to prove in a mathematically satisfactory manner lability on the basis of the second variation of the potential energy. But we regard here the criteria resulting from the second variation also as plausible and right from the standpoint of physics. In this wayKleinschmidt's reflexions on energy and the analysis in this paper must be looked upon. The purpose of the further statements in this paper is to giveKleinschmidt's criteria a form which is clear and suitable for practical computing. Therefore, in chapter III the second variation of energy (energy of displacement) has been arranged to a lucid form that may be easily discussed. In the chapters IV and V the criteria of the stability for middle and high latitudes and for the equator are summed up on the basis of the sign of the second variation of energy. Their connection with the classical criteria of the stability of an atmosphere in rest and the change of the criteria when nearing the equator are treated. By the help of approximating formulae a detailed discussion is given of all cases of stability and instability for a latitude of Φ=50° in the chapters VI, VII and VIII with the aim of giving a basis for practical computations. In chapter IX the connection between the inclination of the isentropes and the different kinds of stability and instability is discussed. This connection is of special importance for the formation of fronts, upslide and downslide motions, and for the development of showery weather. This is studied in detail with a practically computed example in chapter X. The results are in full accordance with the ideas of the Central European school. Chapter XI contains remarks on the stability and lability at the equator.

Description / Table of Contents: Summary The mechanical part of a seismograph, consisting of a pendulum often supplied by a mechanical system of magnification, is called themechanical receiver of the seismograph. The receiver is assumed to have one degree of freedom.u is the indicator of the receiver. The motions of the case containing the receiver (systemO y ) are given by the vector $$\bar q$$ describing the translations and the tensor Θ describing the rotations. By means of the equations (17) to (21), the indicator equation can be established, non-linear terms being included. (25) is the linear form of the indicator equation. The motion ofO y being assumed arbitrary and generally not small, the right hand termG(t) of (25) can be put in the simple form (32). The vectorsU andB and the symmetrical tensorC are instrumental constants, calledresponse factors, the vectorsm andB and the symmetrical tensorS depend on the motion ofO y . It is shown, in which way the response factors depend on the system of coordinatesO y chosen. By aid of these factors all possible types of mechanical receivers of one degree of freedom have been classified. An addition theorem for mechanical receivers has been established and applied to the construction of simple models of such receivers.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die Auswirkung einer auf die Grundvorstellungen zurückgehenden Denkweise auf den wissenschaftlichen Fortschritt wird kurz diskutiert. Durch eine Untersuchung über die von der Chicagoer Meteorologenschule in Angriff genommenen Problemstellungen und über die von ihr angewandten Methoden wird der Versuch gemacht, ihre Grundanschauungen herauszuschälen. Im Lichte dieser Ergebnisse werden bestimmte, von der Chicago-Schule bevorzugt behandelte Begriffe wie Energieübertragung, horizontaler Austausch und indirekte Zirkulation diskutiert.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Auf Grund der Annahme, daß der Gleitaustausch als zweidimensionale Austauschbewegung in isentropen Flächen angesehen werden kann, werden der Tensor vonReynolds und der Betrag der kinetischen Turbulenzenergie abgeleitet, die in der Einheit von Volumen und Zeit erzeugt wird.

Description / Table of Contents: Summary In tropical cyclones the air near the ground flows towards the centre, in the middle troposphere it flows outwards. The inflow is governed by the friction on the surface of the sea, the outflow takes place in a field of dynamical moist-indifferent equilibrium. If a typhoon is to be developed, there must first be a dynamical instability. This occurs only under special conditions which cannot easily be met. For the fully developed typhoon a number of laws are stated by means of the principles of momentum and energy which explain the most important phenomena — eye of the storm, zone of the storm, cloud screen, etc. — and allow the calculation of their mutual ratio of magnitude. According to these laws the model of a typhoon is designed.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es ist häufig beobachtet worden, daß zwei tropische Zyklonen sich entgegen dem Uhrzeigersinne umeinander bewegen. Eine theoretische Erklärung dieser Bewegung kann gegeben werden auf Grund der Annahme, daß sich jedes Zyklonenzentrum unter dem Einfluß des Windfeldes der anderen Zyklone bewegt; auf Grund dieser Theorie läßt sich die Rotationsgeschwindigkeit des Zyklonenpaares berechnen. An Hand von neun Fällen mit genügend zuverlässigem und vollständigem Beobachtungsmaterial wird gezeigt, daß gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Beobachtung besteht.

Description / Table of Contents: Summary The conceptions ofW. Ferrel (1861) andC. G. Rossby (1947) concerning the effect of the planetary meridional exchange on the average west-east-wind field, which seem to be contrary at the first glance, are absolutely compatible with each other. Both the angular momentum (according toFerrel) and the absolute vorticity (according toRossby) appear as exchangeable values in the world-wide meridional exchange; the first one, however, only in the “monotropic” part of this exchange, and the latter only as far as no mass mixing takes place. The average planetary field of westerlies above 4 km. a.s.l. can be explained as state of equilibrium as follows: The transport of westwind impulses flowing towards the pole, effected by the angular momentum (above 4 km.), supplies the loss of vorticity in the polar area which there is caused by the transport of vorticity flowing towards the equator. Thereby the planetary polar front obtains a new aspect.

Description / Table of Contents: Summary North American aerological data indicate that the wind distribution at the 200 and 300 mb levels often is characterized by the presence of elongated, slowly progressive and nearly parallel streaks of high wind separated from each other by belts of much weaker air motion. Particularly during the warmer part of the year this horizontal concentration of the momentum into a streaky pattern appears to be accompanied by an equally striking vertical concentration of momentum to the 200 or 300 mb level, with feeble winds prevailing above 150 mb and below 400 or 500 mb. As a tentative explanation for this behavior of the winds near the tropopause level it is suggested that stratified currents of prescribed volume transport, through frictional losses to the environment, seek to assume that particular distribution of wind velocity with height which corresponds to a minimum value of the momentum transfer per unit time across a vertical section through the current. On the assumption that momentum can be given off without destruction of the identity of the individual strata within the current it is possible to derive a basic relationship between the vertical gradient of wind velocity and of potential temperature in a current satisfying this minimum requirement. Stratified currents approaching this limiting state will normally pick up speed in the center and shrink in depth. This increase of wind speed in the center of the jet requires a pressure drop in the direction of the motion, indicating that local jets formed by this process must be of limited geographic extent and pressumably also of a transient character. The downstream decrease in the momentum transfer must be accompanied by the establishment of entrainment currents in the environment.

Description / Table of Contents: Resumen Estableciendo la correlación entre las variaciones interdiurnas de la presión en dos estaciones, situadas a los 34° de latitud austral, unos 850 km al W y 450 km al E de la Cordillera, el valor más alto del coeficiente (durante dos meses de invierno) resulta para un retraso de 13 horas de una serie respecto de la otra. De esto se deduce que las variaciones suelen desplazarse a razón de 100 km/h en promedio, en períodos de circulación atmosférica netamente zonal. Ese valor corresponde bien a las corrientes generales en las capas superiores de la troposfera e inferiores de la estratosfera. Finalmente, se muestra en un caso significativo, cómo un alta onda zonal de la presión ocasiona fenómenos secundarios solamente en inmediata vecindad de la Cordillera, mientras que reaparece la variación original a mayor distancia de la misma. El autor agradece a las autoridades del Servicio Meteorológico Nacional el haber puesto a su disposición el material informativo imprescindible para este trabajo, y haber permitido su publicación.

Description / Table of Contents: Summary Some recent and well observed swarms of Japanese earthquakes are investigated statistically. It can be shown that some of these swarms can be described by the formulae ofPoisson, others by the infection theory ofPolyá andEggenberger.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Unsere Beobachtungen über die atmosphärische Leitfähigkeit in Bodenhöhe und einen Meter darüber, die mit einem Gerdienschen Aspirator mit Wulf-Elektrometer in der näheren und weiteren Umgebung der Stadt New York (bis 160 km Entfernung) ausgeführt wurden, führten zu folgenden Resultaten: 1. Die totale Leitfähigkeit der Luft nahe dem Erdboden und in 1 m Höhe ist nicht gleich. Im allgemeinen ist bei höheren Werten die Leitfähigkeit in 1 m Höhe während der Tagesstunden größer als am Erdboden, während es in der Nacht umgekehrt ist. Bei niedrigen Werten der Leitfähigkeit kehrt sich dieses Verhältnis um; doch trifft dies möglicherweise nicht für alle Orte zu. 2. Das Verhältnis der polaren Leitfähigkeit je eines Vorzeichens am Boden zu der entsprechenden in 1 m Höhe ist nicht konstant; dasselbe gilt auch für die Gesamtleitfähigkeit. 3. Die numerischen Werte dieser Verhältniszahlen hängen von der Windgeschwindigkeit (Turbulenz), dem Gehalt der Luft an Verunreinigungen, den Terrainverhältnissen und der Tageszeit ab. 4. Normalerweise erreicht die Leitfähigkeit ein Maximum in den frühen Morgenstunden; dabei erfolgt der Anstieg zum Maximum am Boden steiler als in 1 m Höhe. Während des Tages bleibt die Leitfähigkeit ziemlich konstant, fällt dagegen am späten Nachmittag und erreicht ihr Minimum zwischen 20 Uhr und 22 Uhr. 5. Wenn bei konstanten Turbulenzbedingungen (Windstärke 0–1) eine Änderung der Leitfähigkeit erfolgt, so ändert sich die Leitfähigkeit über ebenem Terrain in 1 m Höhe stärker als am Boden (außer zur Zeit des Hauptmaximums). Lokale Verhältnisse (wie z. B. Rauch) können dies ändern. In allen Fällen ist die Leitfähigkeit in 1 m Höhe stärker veränderlich als am Boden. 6. Unsere Ergebnisse bieten keine Bestätigung der Resultate vonP. J. Nolan [1] undA. R. Hogg [2], wonach die positive Leitfähigkeit am Boden fast ebenso groß ist wie die gesamte Leitfähigkeit in 1 m Höhe über dem Boden.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß es zwei verschiedene Arten gibt, die Häufigkeit des Vorkommens von Fronten zu definieren. Es werden Tabellen und Karten mitgeteilt, die die Häufigkeit von Fronten während des Winters und Sommers für den größeren Teil der nördlichen Halbkugel zeigen; diese Werte gründen sich auf tägliche synoptische Karten über eine Periode von zehn Jahren. Die Änderung der mittleren Häufigkeit von Fronten mit der Breite wird graphisch dargestellt, und es wird gezeigt, daß eine eindeutige Beziehung zu dem mittleren Temperatur- und dem mittleren Druckgradienten besteht.

Description / Table of Contents: Summary The numerical values of the horizontal heat transport by large scale mass exchange, as known until now, are difficult to interpret; this is the case particularly for the reversal of the meridional stream in the middle troposphere. Therefore a method is described to determine the heatbalance in the free atmosphere from ascents of radio-sondes in a triangle of stations. A cooling of the troposphere of 0.5°/day at ground, increasing to 1.8°/day at 300 mb, is found in the period from April 1949 to March 1950 in an area covering England, the North Sea and northwestern Germany; the stratosphere shows a slight warming. Above the ocean west of England there is a warming of 0.4°/day at ground and a cooling of 1.3°/day at 300 mb. In both these areas loss of heat is greater than was to be expected from the hitherto known estimates of the balance of thermal economy. A similar determination of the economy of humidity yields the difference between evaporation and precipitation which results, in the annual mean, to be negative for the North Sea area and positive for the northeastern Atlantic Ocean; the annual variation of these two areas is almost contrary. Evaporation over the North Sea has its maximum in summer, its minimum towards the end of winter; over NE-Atlantic maximum is roughly in November, minimum in May and June.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung C. J. Kullmer undH. H. Clayton haben Breitenverschiebungen der Bahnen der Tiefdruckgebiete in Nordamerika mit der Sonnenfleckentätigkeit gefunden. Diese bemerkenswerten Resultate legten eine Ausdehnung ihrer Untersuchungen auf andere Teile der Erde nahe, welche jetzt durch die kürzlich vom Wetterbureau der Vereinigten Staaten veröffentlichte Reihe historischer Wetterkarten der nördlichen Halbkugel ermöglicht wurde. Eine solche Untersuchung war um so mehr gerechtfertigt, als die früher genannten Autoren keine Wahrscheinlichkeitskriterien angewendet, sordern ihre Feststellungen auf rein graphischem Wege abgeleitet hatten. Da das von uns benützte Material nur eine Wetterkarte per Tag gibt, haben wir bloß dieHäufigkeit der Tiefdruckzentren während dreier Sonnenfleckenzyklen im Zeitraum von 1899 bis 1932 auf ihre Beziehung zur Sonnentätigkeit hin untersucht und das Untersuchungsgebiet vorläufig auf den nördlichen Atlantischen Ozean beschränkt. Unsere Resultate gründen sich auf 12418 Wetterkarten, welche für 1300 M. G. Z. entworfen sind. Trotzdem in Abb. 1 Häufigkeiten von Zyklonenbahnen und Tiefdruckzentren von sogar verschiedenen Epochen zusammengestellt sind, besteht gute Übereinstimmung in den charakteristischen Zügen der durchschnittlichen jährlichen Häufigkeit in den übergreifenden Teilen der von den obengenannten Forschern und uns untersuchten Gebiete. Die größte Häufigkeit der Tiefdruckbahnen tritt über den Vereinigten Staaten von Nordamerika in einem Gürtel in ungefähr 50° n. Br. auf, der sich bis 65° westlicher Länge erstreckt und dann über dem Atlantik nordwärts wendet; er erreicht 62° n. Br. zwischen 10° und 0° westlicher Länge. Isoplethen der Gesamthäufigkeit (Abb. 2) der Tiefdruckzentren geben Einzelheiten über die Ausdehnung und Gestalt dieses Gürtels und zeigen die drei wohlbekannten Häufigkeitszentren in der Gegend von Neufundland, Grönland und Island. Im allgemeinen treten in einzelnen Jahren des Zeitraums 1899 bis 1929 drei Gürtel größter Häufigkeit auf, und zwar in hohen, mittleren und niedrigen Breiten; in manchen Jahren ist allerdings der Gürtel südlich von 20° n. Br. schlecht ausgeprägt. Abb. 3 und 4 bringen zwei charakteristische Beispiele. Die Verschiebung dieser Gürtel in der Mitte des Atlantischen Ozeans, entlang dem Meridian von 35° westlicher Länge, deutet eine Korrelation mit der Sonnenaktivität an, wenn auch die Interpretation dieser Beziehung noch unsicher ist. Es ist möglich, die Nord-Süd-Verschiebung dieser Gürtel so der Sonnentätigkeit zuzuordnen, daß die Minima der Sonnenflecken-Relativzahlen der größten Südwärtsverschiebung der Häufigkeitsgürtel entsprechen und die Maxima der Sonnentätigkeit ihrer größten Verlagerung nach Norden (Abb. 5). Man kann aber auch, wenn auch nicht so zwanglos, die in Abb. 6 wiedergegebene, umgekehrte Zuordnung versuchen. Die Mappierung der Differenzen der Häufigkeit der Lage der Tiefdruckzentren zur Zeit der Maxima und Minima der Sonnentätigkeit und für die vonKullmer definierten “ausgewählten” und “Probe”-Jahre ergibt komplizierte Anordnungen der Häufigkeitskurven über dem nordatlantischen Ozean und zeigt, im Gegensatz zu jenen über dem nordamerikanischen Kontinent,keine auffallende Anordnung. Die beträchtlichen Unterschiede in den Häufigkeiten der Tiefdruckzentren im Gebiete von Grönland zwischen den Maxima und den Minima der Sonnentätigkeit (Abb. 7) könnten immerhin einen solaren Einfluß andeuten. Die Anwendung des sogenannten “t-Test” auf die Häufigkeitsverteilung der Zyklonen über dem Nordatlantik läßt einen solaren Einfluß wenigstens in den Breiten von 50° bis 60° N. erkennen, ein Befund, der durch die Anwendung desselben Tests auf die vonKullmer für Nordamerika mitgeteilten Häufigkeiten der Zyklonenbahnen gestützt wird.

Description / Table of Contents: Summary The mean meridional profile of temperature (up to 11 km.) can be considered essentially as an effect of vertical and horizontal mixing processes, of condensation processes in the troposphere, and of the radiation balance. The theoretical solution for the distribution of the mean potential temperature in the meridional section makes it possible to establish qualitatively and quantitatively the different factors determining the temperature profile. This paper gives an interpretation of the influence of these factors, theoretically and by calculating 6 special cases in which the factors are varied. The influence of the distribution of condensation heat in meridional direction appears to be decisive for the intensification of the jet stream in the upper troposphere.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Verschiedene Typen von Wirbelwinden mit ungefähr vertikaler Achse werden diskutiert. Es wird dabei von dem Gesichtspunkt ausgegangen, daß diese „Wettersysteme” durch Erwärmungs- oder Abkühlungsunterschiede entstehen. Staubtromben, Feuertornados und Cumulus-Windhosen bilden sich infolge zusätzlicher Erwärmung im Zentrum. Es wird die Ansicht vertreten, daß Tornados und andere Cumulonimbus-Windhosen in der Hauptsache auf eine starke Abkühlung der Luft in ihrer Umgebung zurückzuführen sind; diese Hypothese wird durch eine systematische Analyse von 295 Beschreibungen von Windhosen und Tornados sowie durch die Ergebnisse einer Untersuchung über eine neuere schwere Trombe über den Niederlanden gestützt. Einwendungen gegen die vonWegener, Koschmieder, Showalter, Fulks undTepper aufgestellten Theorien über die Bildung von Tornados und anderen Cumulonimbus-Windhosen werden dargelegt.

Description / Table of Contents: Summary The cold fronts of September 28, 1940 are analysed by means of a great number of records and observations from the Alpine area and by measurements in the free atmosphere above Central Europe. It is shown that the mT-mass covering the Alps on September 28, 06 a. m., is followed first by a mPT-mass and then by a mP-mass. The construction of the frontal surfaces leads to the result proved in several cases that the mPT-mass in form of an obtuse wedge in 1200–2000 m height runs far ahead its front on the ground, while the mP-mass advances, up to 3200 m, with an approximately vertical frontal surface. When passing the main crest of the Alps the frontal surfaces are being deformed. The mPT-wedge advancing aloft on the northern side of the Alps at last comes down to ground. The previously nearly vertical surface of the mP-front shows a strong forward inclination between 1300 and 2500 m height in the south of the main crest. It is shown by examples that even adjacent stations may yield a different image of the mechanism of passing air masses. Strong temperature departures from the thermal state curve at certain stations can be accounted for by the locally varying foehn-effect.

Description / Table of Contents: Summary A new computation of the coefficients of correlation for the period 1911–1940 shows that most of the values are unstable. Therefore they can be used in long-range forecast only after an examination of their temporal stability. Such relations being moreover frequently unilateral or not linear, the computation of correlation tables is indispensable.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die mathematische Erörterung beschränkt sich auf Gravitationswellen, deren Periode kurz genug ist, um die Erdrotation unberücksichtigt zu lassen, und zwar speziell Wellen, die sich horizontal durch die Luft ausbreiten, deren horizontale Geschwindigkeit und statische Stabilität in den bodennahen Schichten von der Höhe abhängig sind. Es wird die Differentialgleichung (15) abgeleitet, die beschreibt, wie die Vertikalgeschwindigkeit der Wellenbewegung mit der Höhe bei Wellen variiert, die 2 π/k lang und relativ zum Koordinationssystem unbewegt sind. Ferner werden Grenzbedingungen aufgestellt, wonach die Bewegung an der Erdoberfläche horizontal und darüber die kinetische Energie begrenzt ist, um die Beziehung zwischenk und der Wellengeschwindigkeit —W relativ zur oberhalb liegenden Luft anzugeben. Diese Beziehung wird in Abb. 2 für alle möglichen stabilen Wellen für vier verschiedene Luftströme veranschaulicht, deren Stabilitäts- und Geschwindigkeitsprofile in Abb. 1 dargestellt sind. Dabei ergeben sich auffallend verschiedenartige Resultate; Folgerungen über die Welleneigenschaften eines Luftstromes hängen somit stark von dem gewählten Modell ab. In zwei Zwischenkapiteln werden die Bedingungen besprochen, unter denen Gravitationswellen möglich sind. Mehrere Folgerungen daraus sind auch für lange Wellen gültig. Instabile Wellen kommen nur äußerst selten vor, da sie überhaupt nur durch ganz spezielle Bedingungen hervorgerufen werden; dabei können sie zu keiner Erscheinung führen, bei der eine einzelne Wellenlänge überwiegt. Stabile Wellen, die sich über der Erdoberfläche ausbreiten, können nicht beobachtet werden, da sie relativ zu ihrem Ursprung unbewegt sind, mit Ausnahme von Kompressionswellen, die sich ungefähr mit Schallgeschwindigkeit bewegen und keine Witterungserscheinungen verursachen. Die bedeutendsten stabilen Wellen sind auf der Leeseite von Gebirgen zu finden.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die außergewöhnlich große Amplitude der Tagesschwankung der Horizontal- (oder Nord-) Komponente der magnetischen Feldstärke über Huancayo (Peru) weist auf einen täglichen Anstieg und Abfall eines konzentrierten, nach Osten fließenden elektrischen Stromes oberhalb dieser Station hin, der der normalen Stromverteilung überlagert ist, auf die die magnetische TagesschwankungS q zurückgeführt werden muß. Für diesen konzentrierten Strom wird die Bezeichnung“Elektrostrahl” (electrojet) vorgeschlagen. Aus neuen Untersuchungen läßt sich das Auftreten des Elektrostrahls auch über Afrika und Indien nachweisen. Um Höhe, Intensität, Breite und Rückfluß des Elektrostrahles zu berechnen, ist es notwendig, die Abweichungen der Tagesschwankung der Vertikal- (und eventuell auch der Ost-) Komponente der Feldstärke an Stationen nördlich und südlich des Elektrostrahls zu bestimmen. Es wird gezeigt, daß vielleicht bereits der Tagesgang der VertikalintensitätZ in Bombay und Manila das Auftreten dieser Anomalie auch bei diesem Element bestätigt; die notwendigen Berechnungen zum Verständnis dieser neuen Ergebnisse werden durchgeführt.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Die im Jahre 1885 von LordRayleigh veröffentlichte Arbeit über die Fortpflanzung von Wellen auf der Oberfläche eines elastischen, isotropen und unbegrenzten Mediums ist zum Ausgangspunkt für zahlreiche und ausgedehnte Untersuchungen geworden. An dieser Stelle wird zunächst die klassische Wellentheorie vonRayleigh dargelegt, die auf vektoriellen Homographien beruht, und darauf auf ein elastisches Medium ausgedehnt, in welchem innere Reibung zugelassen wird (Fest-Elastizität). Daraus werden folgende Resultate abgeleitet: 1. Die FortpflanzungsgeschwindigkeitRayleighscher Wellen in einem fest-elastischen Medium strebt von einem theoretisch unendlichen Wert für verschwindend kurze Schwingungsdauer für wachsende Perioden schnell dem Werte zu, der einem rein elastischen Medium entspricht; diese Änderung der Fortpflanzungsgeschwindigkeit verläuft parallel dem Wert des Quotienten μ/μ′ (wo μ dieLamésche Konstante und μ′ der Koeffizient der inneren Reibung bei gleichem Volumen ist). Dieser innere Reibungseffekt wurde neuerdings von den JapanernIkegami undKishinouye auf experimentellem Wege bestätigt. 2. Die Fest-Viskosität erzeugt eine merkliche Reduktion der Vertikalkomponente der Bewegung, die um so größer wird, je kleiner der Quotient μ/μ′ und die Eigenperiode der Welle ist. Für Wellen, die mit großen Perioden einsetzen, ist die Wirkung der inneren Reibung auf das Amplitudenverhältnis beinahe Null und das Medium verhält sich wie rein elastisch. Die Fest-Viskosität kann das AmplitudenverhältnisZ/H von einem Wert nahe der Einheit (1,05) bis zum Wert 1,47 variieren lassen, der nach der Theorie vonRayleigh für λ=μ gilt. 3. Auch in einem fest-zähen Medium befolgen beiRayleigh-Wellen die bewegten Teilchen elliptische Bahnen; doch beziehen sich diese Bahnen, im Gegensatz zu dem Verhalten in einem rein elastischen Medium, nicht auf die eigenen Achsen. Nur für unendlich kleine oder unendlich große Schwingungsdauer streben die elliptischen Bahnen einer Orientierung auf die eigenen Achsen zu. 4. Die vorliegende Untersuchung hat zur Abklärung eines bisher noch ungelösten Problems der Fortpflanzung von Oberflächenwellen geführt. In der klassischen Theorie vonRayleigh werden die nach ihm benannten Wellen als frei, persistent und keiner Absorption von Seiten des Mediums unterworfen angesehen. Die Beobachtung beweist dagegen, daß die Absorption für kleinere Schwingungsdauer besonders groß ist, mit wachsender Periode schnell abnimmt und für eine Periode von etwa 20 sec den Wert von zirkae −0.0003 annimmt. Aus der neuen Theorie läßt sich eindeutig beweisen, daß in einem fest-zähen Medium (mit einem dem Mittel der Beobachtungsergebnisse entsprechenden Quotienten μ/μ′ =50 sec−1) der Absorptionskoeffizient von sehr hohen Werten für kleine Perioden beim Übergang zu einer Schwingungsdauer von 20 sec bei μ/μ′ =50 die Größenordnung 0,0003 annimmt, was gerade den Beobachtungsresultaten entspricht.

Description / Table of Contents: Summary Photographs of dust-devils at streams of lava and of cloud tornadoes at volcanic clouds show clearly that the tornadoes (like other cloud tornadoes of fire clouds) are formed by eddying warm air. The smallest phenomena are formed by perturbations of the field of flow through buildings, the normal cloud toradoes by the conditions of current at the right limb of squalls, and the American tornadoes by combination of the whirls of the rotation of the earth. The formation of a tornado can be released by lateral inflow of exceptionally warm or moist air at ground level or of colder air in the altitude, in the last case an intercepting layer is just being removed. The formation of the cloud pedestal can be explained by an afflux of moist air, but also by diminishing pressue on its cross section. A formula is given for the minimum diminution of pressure in the tornadoes, which is of about 50 mb in Europe; but the lowering of pressure in big tornadoes can be double this amount. The greatest difficulty in explaining the tornadoes is: which conditions compress so strongly in space the field of current as compared to the cumulus current? From the author's conception it is the inertia of the air which is collapsing towards the centre.

Description / Table of Contents: Summary Starting from the fact that the vertical component of the vorticity of air motion in anticyclones is always absolutely smaller than the vertical component of the vorticity of the earth, in the first part the thesis is put up, that the processes, leading to the genesis of stationary high pressure areas, are connected with a reduction of energy. From this the working hypothesis is derived that in the temperate zone cooling on a large area is favouring the genesis of high pressure situations. A statistical examination shows that in the period of 1881–1940 in Potsdam 67% of the cases in which the air pressure (reduced to sea level) was — at least for five days — equal or greater than 1020 mb, had, within the preceding six days a fall of temperature of more than 3,5° C, distributed on three days at the most. It shows furthermore that this relative frequency of 67% stands outside of a random coincidence. In the second part certain secondary conditions are mentioned which, when combined with a fall of temperature of more than 7,3° C, in the period of 1881–1940 in all observed cases were followed by predominant dry weather in the eight or ten following days respectively. The observed 100% frequency of occurences of defined resulting weather after certain preliminary conditions is far beyond the explicableness by random; on the contrary, the connections are physically obvious. In the third part a possible objection is refuted and it is shown that the statistical rules derived from experience have proved to be true also quite receptly, not only at Potsdam but also in other places of Central Europe. They made forecasts possible that could not be given by means of the methods of synoptics used to-day.

Description / Table of Contents: Summary Starting from a theoretical investigation of the author on the mean meridional temperature profile in the troposphere (0–11 km) the mean meridional profile of heat balance is established implying the influence of condensation heat liberated within the troposphere and, by improvement of the earlier theory [1], also the influence of radiation balance (incoming minus outgoing radiation). An investigation on the vertical distribution of the mean temperature gradient follows. The principles of the mean temperature distribution and thermal structure of the troposphere in relation to precipitation (condensation) and radiation as well as the effect of meridional exchange (Austausch) both vertical and horizontal are presented in a way satisfactory in many respects. The paper concludes with a comparison of these results with analogous ones obtained byF. Albrecht with entirely different methods (principally from the radiation balance calculated from temperature observations in the free atmosphere) which run generally along the same lines, but cannot be accepted with regard to the vertical variation of the temperature gradient.

Description / Table of Contents: Summary Researches have been carried out for several stations on the relation between vapour pressure and probability of thunderstorms. This relation differs both for the single stations and for the months at the single stations.

Description / Table of Contents: 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.

Description / Table of Contents: Summary The oscillations of the atmospheric pressure, which were observed independently byGutenberg andBenioff in St. Louis (USA) and bySaxer in Fribourg (Switzerland) having a period of some seconds and an amplitude of about 10−3 to 10−4 mm Hg have been studied with regard to the velocity and direction of their propagation. The curves, which were obtained at three stations with mutual distances of about 800 m were transmitted by wireless and recorded at a central station. The propagation of these micro-oscillations has been found to have a phase-velocity of approximately 400 m/sec and a prevailing direction from NW to SE. The possible causes for exceeding the velocity of sound are discussed.

Description / Table of Contents: Resumen Se enumeran algunos hechos y condiciones que habrá de tomar en cuenta cualquier interpretación física de las micropulsaciones geomagnéticas. Con el fin de posibilitar un censo global de este fenómeno y sus variaciones, se sugiere un prodedimiento para su clasificación, el cual permite hacer un relevamiento semi-cuantitativo de la magnitud, regularidad, permanencia o ausencia de los trenes de ondas, y tratarlas estadísticamento. Según este método, se está procediendo en la actualidad a escrutar los registros de la componente horizontal, recogidos en el observatorio argentino de las Islas Orcadas. Como ejemplo, la Fig. 2 muestra la marcha diaria de la ocurrencia de micropulsaciones con diferentes grados de regularidad, en enero de 1933. Existe una discrepancia característica con las marchas que hasta aqui se conocen de otros observatorios. Algunos ejemplos adicionales ilustran las relaciones con el grado de actividad geomagnética y con los disturbios del tipo bahía; cabe tambien suponer un efecto impeditivo de la radiación solar ionizante (Fig. 3).

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Kleine Temperaturvariationen heißer Quellen von der anscheinenden Länge eines Jahres sollten auf ihre Realität geprüft werden. Es wurde eine Methode benutzt, die erlaubte, den periodischen Gehalt von Reihen zu berechnen, die aus den Zahlenwerten von zwölf äquidistanten Ordinaten bestehen und vorzüglich einer Ganzjahresschwankung unterworfen sind. Diese Methode, angewendet auf verschiedene geophysikalische Reihen mit zweifellos realem Jahres- (Tages-) Gang, zeigte überraschenderweise, daß der periodische Gehalt dieser geophysikalischen Reihenquasi-konstant zu sein scheint. Der mittlere periodische Gehalt der Jahres-(Tages-) Schwankung von zwölf verschiedenen geophysikalischen Elementen war 69%±2,5%. Nurein Element konnte bisher gefunden werden, dessen periodischer Gehalt bedeutend größer war, und zwar derJahresgang der Temperatur an kontinental gelegenen Orten. Sein periodischer Gehalt beträgt 91%±1,8%. Zwischen den beiden Häufungsstellen des periodischen Gehaltes existiert so eine Lücke von 22%. Wenn man die Methode auf den Jahresgang der Temperaturen von neun heißen Quellen anwendet, kommt man zu einer Einteilung der Quellen in zwei Gruppen. Die eine hatte einen periodischen Gehaltunter 60% (Mittel=44%), die andere einenüber 60% (Mittel 69%). Der Vergleich mit den realen Gängen anderer geophysikalischer Elemente führte zu der Feststellung, daß die letztere Gruppe einenrealen Temperaturgang aufweist, was bei der ersteren Gruppenicht der Fall ist. Aus einer anderen geophysikalischen Untersuchung sind die mittleren Temperaturen der Quellen bekannt. So kann nun festgestellt werden, daß die Gruppe mit hohem periodischem Gehalt im Mittel um 10°F kühler ist als die andere. Die Gruppe mitreeller Jahresschwankung der Temperatur hat ein höheres Quellniveau. Diese geophysikalischen Beziehungen konnten durch die dargelegte Methode aufgedeckt werden.

Description / Table of Contents: Zusammenfassung Nach Untersuchungen im Laboratorium und in der freien Atmosphäre entsteht Eis entweder aus Wasserdampf auf dem Umwege über vorherige Kondensation des dampfes oder unmittelbar aus der flüssigen Phase durch Kristallisation. Zur Einleitung des Kristallisationsprozesses sind Kerne (“Gefrierkerne”) mit besonderen Eigenschaften notwendig. Eine Erklärung ihrer Wirkungsweise wird durch Anwendung der Gesetze über das orientierte Aufwachsen eines Kristalls auf einem anderen gewonnen. Besteht zwischen einer Gitternetzebene irgendeines Kristalls und z. B. der Basisebene des Eiskristalles eine gewisse Ähnlichkeit, die sich nachRoyer hauptsächlich auf die geometrische Anordnung der Kristallbausteine in beiden Flächen bezieht, dann orientiert sich die erste auf der Kristallfläche adsorbierte Moleküllage des Gastkristalls in der für sie typischen Gitteranordnung. Eine weitere, wesentliche Bedingung ist sehr gute Benetzbarkeit des Wirtkristalls durch die Bausteine des Gastkristalls, ohne daß es jedoch zur Auflösung des Wirtkristalls kommen darf. Solche Benetzbarkeit zeigt z. B. eine frisch gespaltete Glimmerfläche. Auf der Oberfläche eines gewöhnlichen, nach seiner Struktur geeigneten Aerosolteilchens werden jedoch nur wenige solcher “aktiver Stellen” vorhanden sein. Je besser dann die geometrische Ähnlichkeit beider Kristallflächen ist, um so größer ist die Fläche des Gastkristalls, die orientiert werden kann. Diese erste orientierte Molekülschicht des Gastkristalls wirkt orientierend auf die Wassermoleküle der Umgebung oder die durch den Kondensationsprozeß angelagerten Moleküle; dadurch entsteht ein kleiner Eiskristall. Dieses Kriställchen wirkt bei einer bestimmten kritischen Temperatur als Kristallisationskeim für das gesamte Wasser. Die Beziehung zwischen seiner Größe und seiner Wirkungstemperatur kann berechnet werden nach einer vonJ. J. Thomson abgeleiteten Formel. Je größer es ist, um so näher am Gefrierpunkt wirkt es; trotzdem ist es aber noch so klein, daß nach dem Thomson-Gibbsschen Gesetz eine große Übersättigung notwendig wäre, um es direkt aus dem Dampf zu bilden. Durch Analyse der geometrischen Ähnlichkeit zwischen der Basisfläche eines Eiskristalls einerseits und der Spaltfläche von Glimmer, der Basisfläche von Silberiodid und der Basisfläche eines Quarzkristalls anderseits war es möglich, die Größe der Fläche zu berechnen, über die die adsorbierten Wassermoleküle in der Basisflächenstruktur von Eis orientiert werden können. Dadurch war die Größe des Eiskeimes gegeben, dessen kritische Wirkungstemperatur nachJ. J. Thomsons Formel berechnet werden konnte. Die so berechneten Werte stimmen gut mit den experimentell festgestellten Gefriertemperaturen von Wasser auf Glimmer, Silberiodid und Quarz überein. Versuche mit Glimmer deuten darauf hin, daß in der Nähe des Gefrierpunktes eine besonders gute Ableitung der Gefrierwärme erforderlich ist, um den Kristallisationsprozeß in Gang zu bringen. Die Theorie gestattet eine Erklärung der verschiedentlich beobachteten Temperaturschwellen der Eisbildung in den Intervallen −19 bis −24°C, −30 bis −35°C, −39 bis −42° C und −60 bis −65°C. — Kapillarkondensation, durch die an unlöslichen Kondensationskernen Kondensation schon bei 90% rel. Feuchte einsetzen kann, kann das Vorhandensein eines Sublimationskernes vortäuschen.