Der Wärmeaustausch an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre. (Q1530461)

Der Verf. hat sich die Aufgabe gestellt, das ebenso schwierige wie wichtige Problem der Bestimmung des Wärmeaustausches an der Erdoberfläche und in der Atmosphäre seiner Lösung näher zu bringen. Von den in Angriff genommenen Untersuchungen, in denen die von der Sonne gelieferten Wärmemengen von ihrem Eintritt in die Atmosphäre bis zu ihrem Wiederaustritt nach dem Weltenraum verfolgt werden sollen, wird hier die erste Mitteilung veröffentlicht. In einer Einleitung wird ein vergleichender Ueberblick gegeben über die zu den verschiedenen Wirkungen an der Erdoberfläche verbrauchten Wärmemengen, wobei besonders hervorgehoben wird, welchen bedeutenden Anteil die Verdunstung des Wassers beansprucht. Demnächst werden, indem der Wärmezustand der Erde als periodisch stationär angesehen wird, einige allgemeine Sätze aufgestellt und in Formeln gebracht. Die allgemeinen Betrachtungen führen zu dem Ergebnis, dass bei den Untersuchungen über den Wärmehaushalt drei wesentliche Vorgänge zu berücksichtigen sind: 1) Ein- und Ausstrahlung mit Einschluss der Reflexion, 2) Zu- und Abnahme der Energie an den einzelnen Teilen der Erdoberfläche und in der Atmosphäre, 3) die Convection, d. h. die Uebertragung der Wärme durch Luft und Wasser. Da der erste dieser Vorgänge schon öfter bearbeitet ist, so will der Verf. den zweiten und dritten näher untersuchen, und er behandelt in dieser ersten Mitteilung noch den ``Wärmeaustausch im Erdboden''. Es ergiebt sich die Formel \(u_2-u_1 = C. H (\varTheta_2-\varTheta_1)\), d. h. die Aenderung der Energie im Erdboden während eines bestimmten Zeitraumes, bezogen auf die Oberflächeneinheit, ist gleich der Aenderung der Mitteltemperatur \((\varTheta_2-\varTheta_1)\) des Bodens von der Oberfläche bis zu der Tiefe \((H)\), in der die Schwankungen unmerklich werden, multiplicirt mit dem Wasserwerte eines Prismas von der Grundfläche 1, das man sich bis zu dieser Tiefe aus dem Boden (dessen Wärmecapacität für die Volumeneinheit \(C\) ist) ausgeschnitten denkt. Die in dem Boden aufgespeicherte Energie erreicht demnach ihre Extremwerte gleichzeitig mit den Mittelwerten der Bodentemperatur, wenn bei deren Bestimmung die Temperaturen bis zu der Tiefe berücksichtigt werden, wo die Schwankungen aufhören. Durch Betrachtung der Curven, welche die zur selben Zeit in den verschiedenen Tiefen herrschenden Temperaturen darstellen, der ``Tautochronen'', wie sie der Verf. nennt, wird das Resultat gewonnen, dass es zur Bestimmung des jährlichen Wärmeaustausches genügt, wenn man die Temperaturverteilung zu jenen Zeiten des Jahres (und für den Tag gilt das Gleiche) kennt, wo die Wärmeaufnahme in Abgabe übergeht und umgekehrt. Eine grosse Schwierigkeit für die Bestimmung der ausgetauschten Wärmemengen (die im Vergleich zu den für die Verdunstung der Niederschläge erforderlichen Mengen nur klein sind) liegt darin, dass der Wert von \(C\) wenig bekannt und in den obersten Schichten wegen des wechselnden Wassergehaltes fortwährenden Schwankungen unterworfen ist.