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pure and applied geophysics

, Volume 83, Issue 1, pp 142–157 | Cite as

Elektrische Ladungen während Schneefegen im Hochgebirge

  • Reinhold Reiter
Article

Zusammenfassung

Mit Hilfe einer Telemetrie-Anlage an einer Gondel der zwischen 1 km und 3 km NN verkehrenden Zugspitz-Seilbahn werden Untersuchungen über die elektrischen Erscheinungen während Schneefegen an den Hängen des Wettersteingebirges und in seiner Umgebung ausgeführt. Es werden an der Gondel erfasst und im Tal fernregistriert: Trocken- und Feuchttemperatur, Luftdruck, Potentialgradient und Luftleitfähigkeiten. Neben den Registrierungen der Profile der oben genannten Grössen werden die luftelektrischen und meteorologischen Registrierungen an den Stationen Zugspitzgipfel (3000 m) und Garmisch-Partenkirchen (740 m) verwendet. Die wichtigsten Ergebnisse sind: Die durch Schneefegen erzeugten Ladungsmengen nehmen mit wachsender Windgeschwindigkeit zu. In geringen Entfernungen vom Ort der Schneeaufwirbelung, wo sich sowohl kleine als auch grössere, schnell sedimentierende Eispartikel in der bewegten Luft befinden, ist die erzeugte Raumladung fast ausnahmslos negativ. Positive Ladungen kommen nur kurzzeitig und in örtlich sehr eng begrenzten Gebieten vor. In grösserer Entfernung vom Ort der Schneeaufwirbelung, dort wo nur noch kleinste Eispartikel längere Zeit in der Luft schweben und dabei verdampfen, findet man ausnahmslos positive Raumladung. Diese Wolken positiver Raumladung können sich 10 und mehr km vom Aufwirbelungsort fortbewegen und über 10 und mehr Minuten erhalten bleiben. Diese Ladungsverhältnisse sind unabhängig von der Lufttemperatur, solange nicht an der Schneeoberfläche Schmelzprozesse auftreten. Im Bereich des Schneefegens sind die unmittelbare Schneeoberfläche und die in der Luft schwebenden und verdampfenden Partikel immer etwas kälter als die Luft. Die beim Zerblasen von festem Niederschlag auftretenden Ladungen sind immerhin so gross, dass sie im Entstehungsprozess der Gewitterladung eine Rolle spielen können. Die Polarität der Schneefegen-Ladungen steht im Einklang mit der Haupt-Polarität von Gewitterwolken.

Summary

Using a telemetry sounding system on board one cable car of the Zugspitze cableway, atmospheric electrical phenomena occurring during drifting snow along the slopes of the Wetterstein Moun tains are studied. Dry and wet thermistor temperature, air pressure, polar electrical conductivities and potential gradient are radioed to the basic institute in the valley as the cable car is moving. In the valley the saied magnitudes are plotted against the pressure at the cable car altitude byxy-recorders. The main results are: The space charge density depending on drifting snow processes increases with increasing wind velocity. In the near vicinity of the drifting snow processes, both small and coarse ice crystal fragments being suspended in the air, negative space charges are prevailing over insolated local positive space charges of only short duration. Far away from the drifting snow processes, only very small and evaporating ice crystal fragments being suspended in the air currents, positive space charges are observed without exception. Such clouds of positive charges may move away from their source over more than 10 kilometers. All of these space charge phenomena are independent of the air temperature as long as there are no melting processes on the snow surface. Without mentioning strong heat irradiation, the temperature of the immediate snow surface during drifting snow, as well as the temperature of suspended ice fragments, are lower than the air temperature. Electric charges caused by vehement impact and friction of ice and snow particles may be important enough as to contribute to the thunderstorm electrification. The polarities of the space charges found during drifting snow are in accordance with the main polarity of thunderclouds.

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Literaturverzeichnis

  1. [1]
    G. C. Simpson,Atmospheric electricity. British Antarctic Exp. 1910–1913, Vol. 1 (Harrison and Sones, London 1921).Google Scholar
  2. [2]
    M. Ota,On the electric charge on snow, Jour. Meteor. Soc. Japan [Ser. II]21 (1943), 259.Google Scholar
  3. [3]
    D. C. Pearce andB. W. Currie,Some qualitative results on the electrification of snow, Canadian J. Res. [A]27 (1949), 1.Google Scholar
  4. [4]
    M. Barre,Propriétés électriques du blizzard, Ann. de Géoph.9 (1953), 164.Google Scholar
  5. [5]
    C. Magono andK. Sakurai,On the electric charge of drifting snow pellets, Jour. meteor. Soc. Japan, [Ser. II]41 (1963), 211.Google Scholar
  6. [6]
    R. Reiter, Technical Report, Contract AF 61 (514)-732-C Juni 1956.Google Scholar
  7. [7]
    R. Reiter, Technical Report, Contract AF 61 (514)-949 Juli 1958, Band I.Google Scholar
  8. [8]
    R. Reiter,Das luftelektrische Erscheinungsbild des Südföhns in den Nordalpen nach synoptischklimatologischen Untersuchungen im Wettersteingebirge 1955 bis 1959, Arch. f. Met., Geoph. u. Biokl. [Serie A]12 (1960), 1.Google Scholar
  9. [9]
    R. Reiter,Feldér, Ströme und Aerosole in der unteren Troposphäre (Verlag Steinkopff, Darmstadt 1964).Google Scholar
  10. [10]
    W. Findeisen,Über die Entstehung der Gewitterelektrizität, Meteor. Z.,57 (1940), 201.Google Scholar
  11. [11]
    W. Findeisen,Untersuchungen über die Eisplitterbildung an Reifschichten, Meteor. Z.60 (1943), 145.Google Scholar
  12. [12]
    K. Kahler andC. Dorno,Über die Elektrisierung von Wasser, Schnee und anderen festen Substanzen durch feinste Zerstaubung, Ann. Phys.77 (1925), 71.Google Scholar
  13. [13]
    A. Kumm,Über die Entstehung von elektrischen Ladungen bei Vorgängen in der Kristallinen Eisphase, Arch. Met. Geophys. Biokl. [A] (1951), 382.Google Scholar
  14. [14]
    H. Norinder andR. Siksna,On the electrification of snow, Tellus5 (1953), 260.Google Scholar
  15. [15]
    H. Norinder andR. Siksna,Experiments concerning electrification of snow, Arch. f. Geof. Band2, Nr. 3 (1954), 59.Google Scholar
  16. [16]
    H. Norinder andR. Siksna,Electric charges measured in the air when blowing snow, Arch. Geof. Band2, Nr. 14, (1955), 343.Google Scholar
  17. [17]
    J. A. Chalmers,Electric charges from ice friction, J. atmos. terr. Phys.2 (1952), 337.Google Scholar
  18. [18]
    C. D. Stow,The generation of electricity by blowing snow, WeatherXXII, No. 9 (1967).Google Scholar
  19. [19]
    P. S. H. Henry,The role of asymmetric rubbing in the generation of static electricity, British J. Appl. Phys. Suppl.2 (1952), 31.Google Scholar
  20. [20]
    S. E. Reynolds, M. Brook andM. F. Gourley,Thunderstorm charge separation, J. Meteor.14 (1957), 426.Google Scholar
  21. [21]
    J. Latham,Electrification produced by the asymmetric rubbing of ice on ice, British. J. Appl. Phys.14 (1963a), 488.Google Scholar
  22. [22]
    Choji Magono andH. Shio,Frictional electrification of ice, and change in its contact surface, Physics of Snow and Ice, Vol. I, Part 1 (1966).Google Scholar
  23. [23]
    J. Latham andB. J. Mason, Proc. Roy. Soc. [A]260 (1961), 523.Google Scholar
  24. [24]
    J. E. Dinger andR. Gunn, Terr. Mag. Atmos. Elec.51, (1946), 477.Google Scholar
  25. [25]
    C. Magono andK. Kikuchi,On the Positive Electrification of Snow Crystals in the Process of Their Melting (II). J. of Meteor. Soc. of Japan [Series II]43, No. 6 (1965).Google Scholar
  26. [26]
    C. Magono andY. Shiotsuki,On the Effect of Air Bubbles in Ice on Frictional Charge Separation, Journ of the Atmosph. Sciences21, No. 6, (1964), 666.Google Scholar
  27. [27]
    J. Latham andC. D. Stow, J. Atmos. Sci.22 (1965b), 320.Google Scholar
  28. [28]
    R. Mühleisen,Die Bedeutung der Luftelektrizität in der Meteorologie, Ber. d. Dt. Wetterdienstes Nr.91, 1962.Google Scholar
  29. [29]
    L. Latham andC. D. Stow,The Electrification of Blowing Snow, J. of Meteor. Soc. of Japan, Series II, Vol. 43, No. 1, 1965.Google Scholar
  30. [30]
    E. T. Workman andS. E. Reynolds, Phys. Rev.74, (1948), 709.Google Scholar
  31. [31]
    R. Reiter undW. Carnuth,An atmospheric-electric feed-back process as a possible contribution to thunderstorm electrification, Journ. of Atmosph. and Terr. Physics,27 (1965), 673.Google Scholar
  32. [32]
    R. Reiter,Further experimental evidence for the importance, with respect to thunderstorm electrification, of NO'a ions contained in precipitation, Journ. of Atmosph. and Terr. Physics28 (1966), 1965.Google Scholar
  33. [33]
    R. Reiter,Further experimental evidence for the importance, with respect to thunderstrom electrification, of NO'a ions contained in precipitation, Part II, Journ. of Atmosph. and Terrest. Physics30 (1968), 345.Google Scholar
  34. [34]
    R. Reiter,On the causal relation between nitrogen-oxygen compounds in the troposphere and atmospheric electricity Tellus21 (1970).Google Scholar
  35. [35]
    M. Misaki,Comments on “The Electrification of Blowing Snow”, Journ. of the meteorol. Soc. Japan43, No. 1 (1965).Google Scholar
  36. [36]
    R. Geiger,Das Klima der bodennahen Luftschicht (Verlag Vieweg u. Sohn. Braunschweig 1961).Google Scholar
  37. [37]
    R. Reiter, W. Carnuth undR. Slákovič,Atmospheric Aerosols Between 700 and 3000 m a.s.l., Part IV Final Techn. Report Contract DAJA 37-69-C-1357, July 1970.Google Scholar
  38. [38]
    R. Reiter,Eine Fernübertragungsanlage zur Registrierung Aerologischer Daten von Seilbahngondeln, Meteorol. Rundschau20, (1967), 38.Google Scholar
  39. [39]
    R. Reiter,Die erweiterte Fernübertragungsanlage zur Registrierung aerologischer Daten von Seilbahngondeln — Aerosolstudien on Inversionen, Meteorol.Rundschau21, (1968), 3.Google Scholar
  40. [40]
    R. Reiter,Die elektrische Ladung eines ausgedehnten, isolierten Cirrhus notus, PAGEOPH77 (1969/IV), 21.Google Scholar

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© Birkhäuser Verlag 1970

Authors and Affiliations

  • Reinhold Reiter

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