Über den Zusammenhang zwischen Großwetterlagen und Eisbildung im Finnischen Meerbusen

Zusammenfassung

Die Großwetterlage wird im Hinblick auf die mit ihr im Untersuchungsgebiet verbundene Temperatur der bodennahen Luftschicht in den Monaten Januar bis März durch den AusdruckH+λΔP beschrieben, worinH die mittlere Temperatur der unteren Troposphäre von Helsinki, ΔP die Luftdruckdifferenz im Meeresniveau zwischen Mittel- und Nordeuropa und der Faktor λ=0,65 ist. Der Zusammenhang zwischen dem Ausdruck H+0,65 ΔP und der Lufttemperatur in der Wetterhütte von Helsinki wird für die Zeit der Eisbildung von Januar bis März durch den Korrelationskoeffizientenr=0,799 angegeben (Abb. 2).

Die Eisbildung läßt sich am zweckmäßigsten durch den Eiszuwachs an der Unterfläche des Eises ausdrücken. Mit Hilfe der langjährigen Beobachtungen der Eisdicke und Schneehöhe von Barösund (Finnischer Meerbusen) und der Lufttemperatur von Helsinki konnte aus der Wachstumsgleichung des Eises von M. A. Bilello [1961] der Koeffizient

$$k_s = \frac{{W\ddot armeleitf\ddot ahigkeit des Eises}}{{W\ddot armeleitf\ddot ahigkeit des Schnees}} = 5,7$$

empirisch bestimmt werden (Abb. 4).

In den Gebieten der gemäßigten Breiten ändert sichk _s stark in Abhängigkeit von der Wärmeleitfähigkeit des Schnees, wie die Anwendung der Wachstumsgleichung von A. G. Kolesnikov [1946] (Abb. 6) zeigt. Mit geeigneten Werten fürk _s, deren Wahl auf Grund möglicher Schneedichtewerte vorgenommen wurde, konnte nach der Gleichung von Kolesnikov [1946] die Mächtigkeit des in den Wintern 1946/1947 bis 1961/1962 an der Eisoberfläche gebildetenfrozen slush abgeschätzt werden. Die Kenntnis der entstandenenfrozen slush-Schicht ermöglichte es, aus dem beobachteten Eisdickenwachstum den Eiszuwachs an der Eisunterfläche zu ermitteln. Eine Mehrfachkorrelation ergab, daß der Gesamtbedingungskomplex, der den Eiszuwachs an der Eisunterfläche bestimmt, mit dem als Temperatureinfluß der Großwetterlage definierten AusdruckH+0,65 ΔP und der Schneehöhe und Eisdicke zu 75% erfaßt ist.

Summary

Considering the temperature of the atmospheric layer near the bottom during the months from January to March the large scale weather situation (Großwetterlage) associated with it in the area studied is described by the termH+λΔP, whereH is the mean temperature of the lower troposphere of Helsinki, ΔP the pressure difference on the sea level between Central and Northern Europe and λ=0,65 the factor. The relation between the termH+0,65 ΔP and the air temperature in the weather shelter at Helsinki is given by the correlation coefficientr=0,799 for the period of ice formation from January until March inclusive (fig. 2).

The ice formation can most suitably be expressed by the accretion of ice at the lower surface of the ice cover. Long years' observations of ice thickness and depths of snow at Barösund (Gulf of Finland) and of the air temperature at Helsinki made it possible to empirically derive the coefficient

$$k_s = \frac{{thermal conductivity of ice}}{{thermal conductivity of snow}} = 5,7$$

(fig. 4) from the equation of growth of ice by M. A. Bilello [1961].

In the zones of temperate climate,k _s is considerably dependent on the thermal conductivity of snow as is evident of the application of the equation of growth by A. G. Kolesnikov [1946] (fig. 6). The proper values ofk _s that were chosen with regard to possible values of density of snow, permitted to estimate the thicknes of “frozen slush” that might have been formed on the ice surface during the winters of the years from 1946/1947 until 1961/1962, with the aid of Kolesnikov's [1946] equation. The knowledge of the layer of “frozen slush” that had been formed, permitted to infer the accretion of ice at the lower side of the ice cover from the observed growth of ice thickness. A multiple correlation showed that the termH+0,65ΔP, defined as temperature influence of the large scale weather situation (Großwetterlage) together with the depth of snow and the thickness of ice covers 75% of the total complex of conditions that determines the accretion of ice at the lower side of the ice sheet.

Résumé

Comme la situation météorologique à grande échelle (Großwetterlage) est en rapport avec la température de la couche atmosphérique au sol pendant les mois de janvier, février et mars, on la décrit par le termeH+λΔP, oùH déśigne la température moyenne de la troposphère inférieure de Helsinki, ΔP la différence de la pression atmosphérique dans le niveau de la mer entre l'Europe Central et l'Europe du Nord, et oú le facteur est λ=0,65. Le rapport entre le termeH+0,65 ΔP et la température de l'air dans l'abri météorologique à Helsinki est indiqué par le coefficient de correlationr=0,799 (figure 2) pour la période de la formation des glaces pendant les mois de janvier, fevrier et mars.

La formation des glaces peut être le plus convenablement exprimée par l'accroissement de la glace au-dessous de la couche de glace. Des observations de longues années concernant l'épaisseur de la glace et la hauteur de la neige à Barösund (Golfe de Finlande) et la température de l'air à Helsinki permettent de dériver empiriquement de l'équation de l'accroissement de la glace d'après M. A. Bilello [1961] le coefficient

$$k_s = \frac{{conductibilit\acute e calorique de la glace}}{{conductibilit\acute e calorique de la neige}}$$

(figure 4).

Dans les zones tempérées,k _s varie à un haut degré en dépendance de la conductibilité calorifique de la neige, comme le montre l'emploi de l'équation de l'accroissement d'après A. G. Kolesnikov [1946] (figure 6). Les valeurs requisses dek _s que l'on a choisies en considération des valeurs éventuelles de densité de la neige, permettaient d'estimer à l'aide de l'équation de Kolesnikov [1946] la profondeur dufrozen slush qui se serait formé sur la surface de la couche de glace pendant les hivers de 1946/1947 jusqui'à 1961/1962. La connaissance de la couche dufrozen slush permettait de dériver de l'accroissement observé de l'épaisseur de la glace, l'accroissement de la glace qui s'était formé au-dessous de la couche de glace. Une corrélation multiple montre que le termeH+0,65 ΔP, défini comme l'effet de la température de la situation météorologique à grande échelle (Großwetterlage), ainsi que la hauteur de la neige et l'épaisseur de la glace comprennent 75% de toute la complexité des conditions déterminant l'accroissement de la glace audessous de la couche de glace.