Untersuchungen über den Anteil bestimmter Atmosphärenschichten am Zustandekommen von Bodendruckänderungen

Zusammenfassung

Um den Beitrag verschiedener atmosphärischer Schichten am Zustandekommen der Bodendruckänderungen zu studieren, wird mit Hilfe der Kontinuitätsgleichung und der Vorticitygleichung die sogenannte reziproke Wirbelgleichung abgeleitet. An Hand eines konkreten Falles wird das Integral über diese Gleichung über die ganze Atmosphäre numerisch ausgewertet. Der Integrand kann hiebei als “Beitrag” einer bestimmten Schicht zur Bodendruckänderung angesehen werden, da nur die lokale und zweidimensional-konvektive Änderung der reziproken Vorticity maßgeblich ist. Im Zusammenhang mit dieser Analyse werden auch Aussagen über das kompensierende Verhalten der Schichten der freien Atmosphäre gemacht. Die Schwierigkeiten und Ungenauigkeiten der Wirbelanalyse werden dann durch Einführung einer skalaren Größe (potentielle Temperatur) zu umgehen versucht. Hiebei wird die Divergenz auf denp-Flächen aus entsprechenden Änderungen der potentiellen Temperatur abgeleitet. Qualitativ zeigen beide Methoden im wesentlichen dieselben Ergebnisse, nämlich daß im Mittel den größten Beitrag zu den Bodendruckänderungen die höheren Schichten der Troposphäre liefern; allerdings wurde der Einfluß der bodennahen Schicht in der Untersuchung nicht berücksichtigt.

Summary

The so-called reciprocal vorticity equation is derived with the aid of the continuity equation and the vorticity equation to study the part the different atmospheric layers have in Bringing about surface pressure variations. By a concrete example the integral of this equation over the entire atmosphere is numerically evaluated. Therein the integrand can be considered as “contribution” of a determined layer to the variation of the surface pressure, as only the local and two-dimensionally convective variation of the reciprocal vorticity is to be referred to. In connection with this analysis the compensating effect of the layers of the free atmosphere is discussed, too. An attempt has been made to avoid difficulties and inaccuracies in analyzing the vorticity by introduction of a scalar quantity (potential temperature). Thereby the divergence on thep-surfaces is deduced from corresponding variations of the potential temperature. Qualitatively, both methods lead practically to the same results which means that, on the average, the higher layers of the troposphere contribute mostly to the variations of the surface pressure; it is true, however, that the influence of the surface layer was not considered in this investigation.

Résumé

Pour déterminer la part des différentes couches de l'atmosphère dans les variations de pression au sol, on a établi l'équation dite tourbillonnaire réciproque à l'aide de l'équation de continuité et de celle de vorticity. Sur la base d'un cas concret on calcule l'intégrale de cette équation, étendue à toute l'atmosphère. On peut considérer l'intégrande comme apport d'une couche déterminée à la variation de pression au sol, puisque seule la variation convective à deux dimensions de la vorticity réciproque est déterminante. Cela amène aussi à considérer l'effet compensateur des couches de l'atmosphère libre. On tente d'éviter les difficultés et les inexactitudes de l'analyse tourbillonnaire en introduisant une grandeur scalaire (température potentielle). La divergence sur les surfacesp peut alors se déduire des variations correspondantes de la température potentielle. Du point de vue qualitatif les deux méthodes fournissent à peu près les mêmes résultats, c'est à dire qu'en moyenne ce sont les couches supérieures de la troposphère qui fournissent le plus grand apport aux variations de pression au sol; il est vrai que le rôle de la couche voisine du sol n'a pas été considéré.