Advertisement

Springer Nature is making SARS-CoV-2 and COVID-19 research free. View research | View latest news | Sign up for updates

Investigations of the 500mb level in relation to the general circulation

Untersuchungen der 500mb-Fläche in bezug auf die allgemeine Zirkulation. I. Transport des relativen Impulsmomentes auf der 500mb-Fläche bei Betrachtung von turbulenten Komponenten von Tages- und Monatsdauer unter Verwendung einer Verteilung nach Fisher

I. Transport of relative angular momentum at the 500mb level, by considering daily and monthly eddies that were obtained by applying Fisher's partitioning

Summary

For a region bounded by the parallels of 30° and 65° N and by the meridians of 100° W and 30° E, the meridional as well as the zonal component of the horizontal transport of angular momentum were calculated with geostrophic winds at 500 mb for the years 1966 and 1967. The transport of the transient eddies was divided into a transport of daily and a transport of monthly eddies. By comparing zonal and meridional means, dealing with the region of consideration or several subregions, it is shown that the participation of the monthly eddies is large especially at lower latitudes where it amounts to 40–50% of the total transient eddy transport. By comparing the proper maps that were composed it is shown that in 1966 above vast areas, also at higher latitudes, the meridional as well as the zonal transient eddy transport was to a large extent determined by the monthly eddies. Though of importance at higher latitudes too, the contribution of the monthly eddies was in 1967 nevertheless more restricted to the southwestern part of the Atlantic Ocean.

Some attention is given to Fisher's partitioning, that was used to separate the eddies, and it is advocated that this method might be applied more generally.

Zusammenfassung

Für das Gebiet zwischen 30 und 65° N und zwischen 100° W und 30° E werden aus den geostrophischen Winden in der 500mb Fläche die meridionalen und zonalen Komponenten des horizontalen Drehimplustransportes für die Jahre 1966 und 1967 berechnet. Der Transport durch die Wirbel von geringer Beständigkeit wurde in einen Transport mittels turbulenter Komponenten von Tagesdauer und von Monatsdauer aufgeteilt. Beim Vergleich zonaler und meridionaler Mittel in der in Betracht gezogenen Region oder in Teilgebieten zeigt sich, daß der Beitrag der Turbulenzkomponenten mit Monatsdauer groß ist besonders in den niederen Breiten, wo er 40–50 % des gesamten Transportes durch alle Wirbel geringer Beständigkeit ausmacht. Beim Vergleich von Kartendarstellungen zeigt sich, daß 1966 über weiten Gebieten auch in höheren Breiten sowohl der meridionale als auch der zonale Transport durch nicht beständige Wirbel durch die Turbulenzelemente von Monatsdauer bestimmt wird. Obwohl er auch in höheren Breiten von Bedeutung war, war der Beitrag der monatlichen Turbulenzkomponenten 1967 doch mehr auf den südwestlichen Teil des Atlantischen Ozeans beschränkt.

Besondere Aufmerksamkeit wird der Fisher-Verteilung geschenkt, die zur Trennung der Wirbel verwendet wurde, und es wird empfohlen, daß diese Methode allgemein mehr angewendet werden möge.

This is a preview of subscription content, log in to check access.

References

  1. 1.

    Buch, H. S.: Hemispheric Wind Conditions During the Year 1950. Final Report Part 2, General Circulation Project, No. AF 19-122-153. Dept. of Meteorology, Massachusetts, Inst. of Techn., 126 pp. (1954).

  2. 2.

    Chiu, W. C., and H. L. Crutcher: The Spectrums of Angular Momentum Transfer in the Atmosphere. J. Geophys. Res.71, 1017–1032 (1966).

  3. 3.

    Crutcher, H. L.: Meridional Cross-Sections, Upper Winds over the Northern Hemisphere. Weather Bureau Techn. Paper No. 41, U. S. Weather Bureau, Washington, D. C., 307 pp. (1961).

  4. 4.

    Der Deutsche Wetterdienst: Die Großwetterlagen Europas19 and20 (1966 and 1967).

  5. 5.

    Dixon, W. J., and F. J. Massey: Introduction to Statistical Analysis. 3rd ed., 638 pp., New York: McGraw-Hill (1969).

  6. 6.

    Van den Dool, H. M., and W. Van Dijk: Investigations of the 500mb Level in Relation to the General Circulation, II. Shortperiod and Longperiod Eddying Associated with Zonal and Meridional Transport of Kinetic Energy at 500 mb. Arch. Met. Geoph. Biokl., A (in the following issue) (1973).

  7. 7.

    Van Dijk, W.: Investigations of the 500mb Level in Relation to the General Circulation, III. Conversion of Kinetic Energy between Meridional and Zonal Transient Eddies and the Mean Zonal Motion. (To be published soon.)

  8. 8.

    Fisher, R. A.: On the Distribution Yielding the Error Functions of Several Well-Known Statistics. Proc. Internat. Math. Congress, Toronto, 805–813 (1924).

  9. 9.

    Fisher, R. A.: Statistical Methods for Research Workers. 13th ed., 365 pp. Edinburgh: Oliver and Boyd (1963).

  10. 10.

    Hald, A.: Statistical Theory with Engineering Applications. 760 pp. New York Wiley (1952).

  11. 11.

    Helmert, F. R.: Die Genauigkeit der Formel von Peters zur Berechnung des wahrscheinlichen Beobachtungsfehlers direkter Beobachtungen gleicher Genauigkeit. Astronom. Nachr.88, 113–132 (1876).

  12. 12.

    Henning, D.: Untersuchungen zur regionalen Verteilung von Transporten atmosphärischer Feldgrößen über den Äquator. Teil I: Die Verfrachtung von relativem Drehimpuls. Beitr. Physik Atmosphäre41, 289–335 (1968).

  13. 13.

    Holopainen, E. O.: Investigation of Friction and Diabatic Processes in the Atmosphere. Soc. Scient. Fennica. Comm. Physico-MathematicaeXXIX/9, 47 pp. (1964).

  14. 14.

    Jeffreys, H.: On the Dynamics of Geostrophic Winds. Q. J. Roy. Meteor. Soc.52, 85–104 (1926).

  15. 15.

    Lorenz E. N.: The Nature and Theory of the General Circulation of the Atmosphere. World Meteorological Organization, Geneva, 1967.

  16. 16.

    Mieghem, J. van: Zonal Harmonic Analysis of the Northern Hemisphere Geostrophic Wind Field. U. G. G. I. Helsinki (Presid. address), 57 pp. (1960).

  17. 17.

    Priestly, C. H. B.: Heat Transport and Zonal Stress between Latitudes. Q. J. Roy. Meteor. Soc.75, 28–40 (1949).

  18. 18.

    Priestly, C. H. B., and A. J. Troup: Strong Winds in the Global Transport of Momentum. J. Atm. Sci.21, 459–460 (1964).

  19. 19.

    Scherhag, R.: Berliner Wetterkarte. Bemerkungen zur Welt-Wetterlage im meteorologischen Jahr (1965-)1966 und (1966-)1967. Inst. Meteorol. u. Geoph. Freie Universität Berlin. 1966 und 1968.

  20. 20.

    Starr, V. P.: Note Concerning the Nature of the Large-Scale Eddies in the Atmosphere. Tellus6, 494–498 (1953).

  21. 21.

    Starr, V. P.: Further Statistics Concerning the General Circulation. Tellus11, 481–483 (1959).

  22. 22.

    Starr, V. P.: Physics of Negative Viscosity Phenomena. 256 pp. New York: McGraw-Hill (1968).

  23. 23.

    Starr, V. P., and R. M. White: A Hemispherical Study of the Atmospheric Angular-Momentum Balance. Q. J. R. M. S.77, 62–69 (1951).

  24. 24.

    Starr, V. P., and R. M. White: Schemes for the Study of Hemispheric Exchange Processes. Q. J. R. M. S.78, 407–410 (1952).

  25. 25.

    Starr, V. P., and B. Saltzmann: Observational Studies of the Atmospheric General Circulation. Dep. of Met., M. I. T. Scient. Report No. 2, Planetary Circulation Project Contract No. AF 19(628)-5816, 698 pp. (1966).

  26. 26.

    White, R. M., and G. H. Jung: Large-Scale Exchange Processes af Diffusion Phenomena. J. Meteor.8, 356–358 (1951).

Download references

Author information

Additional information

With 25 Figures

Rights and permissions

Reprints and Permissions

About this article

Cite this article

van Dijk, W., van den Dool, H.M. Investigations of the 500mb level in relation to the general circulation. Arch. Met. Geoph. Biokl. A. 22, 169–203 (1973). https://doi.org/10.1007/BF02247544

Download citation

Keywords

  • Angular Momentum
  • High Latitude
  • Atlantic Ocean
  • Lower Latitude
  • Southwestern Part