ALBERT

Notes: Zusammenfassung Nach einer Einleitung über die wesentlichsten Eigenschaften interner Gezeitenwellen wurde eine Reihe von speziellen Fällen solcher Wellen (Straße von Gibraltar bei Nipptide, “Meteor”-Ankerstation 254 im äquatorialen Atlantischen Ozean, “Meteor”-Stationen 369 und 366 auf dem Kap-Verde-Schelf vor NW-Afrika, Straße von Gibraltar bei Springtide, Straße von Messina) eingehend diskutiert. Dabei wurde besondere Aufmerksamkeit der Erscheinung der fortschreitenden Änderung des Wellenprofils geschenkt und diese bis zur völligen Degeneration der Welle verfolgt. Diese Degeneration, die an den Eintritt unstabiler Verhältnisse geknüpft erscheint, kann sich bis zur internen Brandung der Gezeitenwelle (interne Bore) steigern. Als Ursache dieser fortschreitenden Formveränderung des Wellenprofils wurde einerseits entsprechend der Fjeldstadschen Theorie die mit Fortschreiten der internen Gezeitenwelle auf dem Schelf vorhandene Tiefenabnahme der Wasserschicht, anderseits das Auftreten von dynamischer Instabilität bei bestimmtem Stromaufbau im Ozean erkannt. Namentlich letzterer Umstand scheint für die Ausbildung einer Asymmetrie des Wellenprofils interner Gezeitenwellen bis zur inneren Brandung ausschlaggebend zu sein. Auf die ozeanographische Bedeutung dieser Erscheinung für die Mischungsvorgänge auf dem Schelf wurde besonders hingewiesen.

Notes: Résumé On développe une méthode basée sur le dénombrement des jours de pluite communs à deux stations données et sur l'écart avec leur probabilité. Une formule simple définit l'indice de similitude de deux régimes pluviaux, indice qui peut varier de −1 à +1 et qui caractérise la plus ou moins grande similitude des distributions chronologiques de la pluie en deux endroits quelconques. L'application de la méthode conduit à établir une loi de décroissance de l'indice avec la distance séparant les stations comparées. Dans la région alpine cette loi présente une anomalie résultant de l'effet orographique.

Notes: Zusammenfassung Ohne auf Einzelheiten zunächst näher einzugehen, werden die für die magnetische Landesaufnahme wichtigen Grundbergriffe und ihre Hauptaufgabe einer eingehenderen Diskussion unterzogen. Jede magnetische Aufnahme hat heute eine doppelte Bedeutung, einmal einen Beitrag zur Kenntnis des gesamten Erdfeldes zu liefern, anderseits die Grundlagen für eine weitere Erforschung der obersten Erdschichten nach den Methoden der angewandten Geophysik zu geben. Daraus ergeben sich die verschiedenen Bedeutungen, die den einzelnen gemessenen Werten zukommen und zwischen denen zu unterscheiden ist. Es ist Wert darauf gelegt worden, gewisse Grundbegriffe, wie räumliche Reichweite und Repräsentativität eines Meßpunktes, Gültigkeitsbereich der Angaben eines Observatoriums in räumlicher und zeitlicher Beziehung möglichst klar zu fassen und darzustellen, sowie alle wesentlichen Maßnahmen anzugeben, durch die derartige Aufnahmen unter sich vergleichbar werden.

Notes: Zusammenfassung Anschließend an die Untersuchungen über die primären und sekundären Druckwellen in der Atmosphäre wird die Bewegung von Bodendruckstörungen an Hand einer rechnerischen Auswertung der theoretischen Lösungen für den Bodendruckp, die unter verschiedener Annahme der Bodendruckverteilung und der Höhendruckverteilung in 7 km Höhe zur Zeitt=0 erzielt wurden, näher untersucht und das Problem der Beeinflussung dieser Bewegung der Bodendruckstörungen durch die obere primäre Druckverteilung, d. h. die Steuerung der troposphärischen Druckstörungen durch diese eingehend erörtert. Als Hauptergebnis wird gefunden, daß nur eine quasistationäre Höhendruckverteilung in der Lage ist, eine sichtbare Beeinflussung der Bewegungsrichtung (Steuerung) der Bodentiefdruckgebiete zu erzielen, während im Falle einer schnell sich ändernden Drucksituation in der Höhe die Druckstörungen am Boden keine Steuerung durch diese erfahren. Weiter wird gezeigt, daß die Intensität der Steuerung davon abhängt, wie die obere Druckwelle zum Aufbau der Troposphäre paßt und um so größer ist, je näher die Periode der oberen Druckwelle der Periode der unteren troposphärischen Wellen kommt. Insbesondere wurde die Frage der Teilung oder Spaltung der Bodentiefdruckgebiete in Verbindung mit der Erscheinung der Steuerung näher untersucht; die Ergebnisse wurden mit den bisherigen praktisch-synoptischen Untersuchungen verglichen. Im zusammenhang mit der Art der Steuerung wurden auch die Intensitätsänderung der Bodendruckstörungen, die Bodendruckänderung und ihre stratosphärischen bzw. troposphärischen Anteile theoretisch und an Hand der rechnerischen Ergebnisse behandelt und daraus einige Regeln für die Praxis abgeleitet.

Notes: Résumé Le rôle de l'instabilité hydrodynamique dans la formation des tourbillons cycloniques qui accompagnent le courant zonal d'W est mis en évidence. La stabilité hydrodynamique favorise au contraire le développement d'une circulation anticyclonique. On peut ainsi comprendre le sens de rotation des tourbillons qui naissent au N et au S de la ceinture des vents maxima d'W, tant dans la troposphère inférieure que dans la troposphère supérieure. Enfin, l'auteur démontre le principe deParr, grâce á la relation entre la stabilité hydrostatique et l'instabilité hydrodynamique.

Notes: Zusammenfassung Die Tagesgänge des luftelektrischen Potentialgefälles an Festlandstationen kann man in ihrem ortszeitgebundenen Anteil auffassen als einfache Schwingung mit einem Mindestwert in den frühen Morgen- und einem Maximalwert in den Nachmittagsstunden, über die eine im Laufe des Jahres schwankende und von Ort zu Ort verschiedene austauschbedingte Einsenkung während des Tages überlagert ist. Es läßt sich zeigen, daß die Tiefe dieser Einsenkung um so größer sein, muß, je größer der mittlere Kern- und Großionengehalt des Meßortes ist. Damit finden die Unterschiede im Gang des Potentialgefälles benachbarter Stationen sowie die Änderungen dieses Charakters in Davos von 1909/10 zur Meßperiode 1923/26 eine qualitative Erklärung.

Notes: Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß — entgegen der bisherigen Ansicht — die Mischungsarbeit von verschieden temperierten Wassermassen nicht unbegrenzt mit der Größe des Temperaturunterschiedes der Wassermassen anwächst, sondern daß sie für einen bestimmten Temperaturunterschied (bzw. bestimmten Temperaturgradienten) ein Maximum erreicht, für größere Temperaturunterschiede aber wieder auf wesentlich kleinere Beträge abnimmt.

Notes: Zusammenfassung Die vom Juni 1944 bis zum April 1945 in Tromsö gewonnenen Beobachtungen an derF-Schicht der Ionosphäre werden mitgeteilt und einer kritischen Betrachtung unterzogen. Einer solchen Untersuchung kommt eine besondere Bedeutung schon dadurch zu, daß der Beobachtungsort nahe dem Gebiet stärkster Nordlichttätigkeit liegt, dann aber auch in bezug auf die vielen Funkverbindungen, bei denen die Radiowellen ihren Ausbereitungsweg über dieses Gebiet nehmen. Es ergab sich, daß in den Sommermonaten die kritische Frequenz nahezu konstant bleibt, während sie in den Wintermonaten einen sehr deutlich ausgeprägten Gang mit dem jeweiligen Sonnenstand (in der Schichthöhe) zeigt. Im Zusammenhang mit magnetischen Störungen und Nordlichtern nimmt die kritische Frequenz je nach der Störungsstärke ab oder aber — bei Störungen größeren Ausmaßes — es wird überhaupt keine Reflexion mehr von derF-Schicht erhalten. Nur zum Teil liegt dies an der absorbierenden bzw. abschirmenden Wirkung der tieferen Schichten, zum anderen Teil tritt sicherlich ein „Abbau” der Schichtionisation ein, der besonders deutlich in den Vormittagsstunden nach magnetischen Störungen beobachtet werden kann. Für den Funkverkehr von Wichtigkeit ist schließlich auch die Feststellung, daß selbst an magnetisch ruhigen Tagen nur während der Sonnenscheindauer mit Sicherheit ein Funkverkehr über dieF-Schicht durchgeführt werden kann, weil zu anderen Zeiten häufig die Reflexionen von dieser Schicht ausbleiben. Auf das Auftreten der sporadischenF-Schicht wird zum Schluß hingewiesen.

Notes: Zusammenfassung Es wird eine gewisse Synchronisierung der Nordlichtaufnahmen vorgeschlagen.

Notes: Zusammenfassung Die zweimal fünffach übergreifende Mittelbildung der 200jährigen Berliner Temperaturreihe entschleiert deren enge Beziehung zur Sonnenfleckentätigkeit, da, von zwei Ausnahmen abgesehen, jede Sonnenfleckenperiode durch eine entsprechende Schwankung der Temperaturkurve in Erscheinung tritt und zugleich keine andere Schwingung auch nur annähernd so deutlich erkennbar ist. Im Mittel waren die dem Sonnenfleckenmaximum folgenden Winter am kältesten und jene 1 1/2 Jahre vor dem Minimum am wärmsten. Insgesamt erreicht diese Schwankung aber, bei fünf- und dreifachem Ausgleich, nicht ganz 1/2°C und damit bei weitem nicht die Amplitude, die die harmonische Analyse z. B. für eine 16jährige Periode ergibt. Dies ist aber ein rein formales Ergebnis, dadurch hervorgerufen, daß die Sonnenfleckenschwingung der Temperatur, die in den Tropen so dominierend in Erscheinung tritt, in Mitteleuropa auch noch einen periodischen Phasenwechsel aufweist, indem die kalten Winter im zweiten Viertel des vorigen und in diesem Jahrhundert kurznach, während der übrigen Zeit dagegen 3 Jahrevor dem Fleckenmaximum eintraten. Dementsprechend ergibt eine damit in Übereinstimmung gebrachte Unterteilung in zwei Phasengruppen den Sonnenfleckeneinfluß außerordentlich klar, wobei die Schwankung in der einen Jahresgruppe 1°, in der anderen beinahe 2° C beträgt. Die Phasensprünge scheinen mit der etwa 89jährigen Schwankung der Sonnenfleckentätigkeit zusammenzuhängen und sind damit wahrscheinlich durch die verschiedene Intensität der Zirkulationsräder und die Vereisung der Polargebiete bestimmt. Dieser langperiodige Einfluß der Sonnenfleckentätigkeit tritt besonders in den vonKöppen berechneten Mitteltemperaturen der ganzen Erde hervor, die bei Fleckenrelativzahlen über 100 fast 0,5° kälter ist als in den Jahren mit einer Relativzahl unter 10.

Notes: Zusammenfassung Die Literaturangaben über Luftdruckschwankungen, besonders über diejenigen mit kleinerer Schwankungsdauer, sind sehr verstreut und uneinheitlich. Ähnlich sind die Angaben über die Wirkungsweise der zur Messung benützten Instrumente (Variographen) meist ungenügend und es fehlt eine allgemeingültige Darstellung dieser Wirkungsweise. Diese Darlegung wird im ersten und zweiten Teil der vorliegenden Veröffentlichung durchgeführt mit dem Ergebnis, daß die Wirkungsweise eines Variographen durch eine Kennfunktion (Frequenzcharakteristik) beschrieben wird, die gewisse Zeitkonstanten (Apparatkonstanten) enthält. Der dritte und vierte Teil der vorliegenden Arbeit gibt eine zusammenfassende Darstellung der bisherigen Kenntnisse über Luftdruckschwankungen und veranschaulicht die Zusammenhänge durch ein Diagramm der Amplituden und Frequenzen der beobachteten Schwankungen. In diesem Diagramm bilden sich Druckschwankungen mit geophysikalisch verschiedenen Ursachen an getrennten Stellen ab, es läßt sich zumindest ein „Windband” von einem „Band” längerdauernder Druckschwankungen unterscheiden, das auch die von Zyklonen herrührenden Schwankungen enthält. Es ist anzunehmen, daß dieses letztere Band von Druckschwankungen die Eigenschwingungen der Gesamtatmosphäre verdeckt, für die nach theoretischen Daten ein Spektrum gezeichnet wird. Vielleicht ist es möglich, in niederen Breiten, wo eine andere Lage des verdeckenden Bandes von Druckschwankungen zu erwarten ist, die Eigenschwingungen mit Hilfe von Variographen zu finden, die auf Windstöße nicht ansprechen und genügend große Empfindlichkeit besitzen. Die Konsequenzen aus der gegebenen Zusammenstellung von Luftdruckschwankungen für die Einwirkung dieser Schwankungen auf den menschlichen Organismus werden später in Serie B dieser Zeitschrift gezogen werden.

Notes: Zusammenfassung Die zur Durchmischung verschieden temperierter Wassermassen notwendige Mindestarbeit wird aus der beim Mischungsvorgang erfolgenden Schwerpunktsverlagerung errechnet. Jede Durchmischung bewirkt aber eine Volumsverminderung, deshalb liegt der Schwerpunkt der Wassermassen nach erfolgter Mischungnicht in Höhe des Raumschwerpunkts, sondern etwas tiefer. Die Berücksichtigung dieser Volumsverminderung führt zu Beträgen der mechanischen Arbeitsgrößen, die gegenüber den vonW. Schmidt abgeleiteten wesentlich geringer sind. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird auch dierelative Stabilität als Maß des Durchmischungsgrades einer Wassermasse definiert und formelmäßig abgeleitet. Definiert man „Stabilität”, „Birges Arbeitsmaß” und „Maximale Arbeit” — abweichend vonE. A. Brige undW. Schmidt — für eine während des thermischen oder mechanischen Prozessesunveränderliche Wassermenge, so stellen diese Arbeitsgrößen nichts anderes dar als die Lageenergie der Wassermasse, bzw. deren Änderung, die sich bei einer tatsächlichen oder gedachten Erwärmung, Durchmischung oder Abkühlung einstellt.

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 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.