Gruppe 11c. Klimatologie.

Meteorological Observations with Kites

in the United States.

By A. Lawrence Rotch (Boston),

Director of the Blue Hill Meteorological Observatory, U. S. A., and American Member of the International Aeronautical Commitee.

(Vormittags-Sitzung vom 4. Oktober.)

Records in the free air with instruments carried by kites and simultaneous observations at the ground were first obtained at the Blue Hill Observatory in 1894. The results were so successful that not only has the United States Weather Bureau employed kites extensively, but the meteorological institutes of Germany and Russia are equipping special observatories with kites and balloons. My colleague, M. Teisserenc de Bort, at his observatory near Paris, using our kites, has already exceeded the highest flight at Blue Hill.

The advantages which kites present over any other method of exploring the air, whenever there is wind, up to a height of 3000 or 4000 metres, are these:

1. On mountains and in free balloons the meteorological observations are more or less influenced by local causes, whereas the records from kites give exactly the conditions of the free air, and are obtained simultaneously with similar data at the ground nearly vertically below.

2. Captive balloons, even when they lift self-recording instruments alone, have not reached nearly so great altitudes as kites.

3. The cost of installation and maintenance of both, mountain stations and balloons, is vastly greater than is the cost of kites.

During the year 1895 the mean height of all the kite-flights was only 375 metres above Blue Hill and the highest point reached by the self-recording instruments was 440 metres. This year the mean height has been 2065 metres and the maximum 3600 metres. The attainment of these extraordinary heights has been accomplished (1) by the use of steel wire; (2) by large kites, with curved lifting.

surface, so attached to the wire that this effective surface is diminished as the wind increases; and (3) by their attachment at different points of the wire to equalize the strain upon it. The kites are lowered by a steam engine which drives a specially constructed winch having devices for measuring the wire and the strain upon it.

The meteorograph records barometric pressure, temperature and humidity of the air and velocity of the wind, yet weighs only 1250 grammes. The kites can fly whenever the wind exceeds 6 metres per second and as the mean velocity on Blue Hill for the year is 8 metres per second there are few days when kites cannot be flown. By means of the automatic bridle referred to, the kites fly without damage to themselves or the wire in winds of 25 metres per second. The kites have been maintained at a nearly uniform height during a day and a night, but it is usually desirable to lower them and to ascend again in order to obtain the conditions throughout approximately a vertical section of the atmosphere, the observations in adjacent strata being practically simultaneous.

More than 200 records have been obtained at Blue Hill 'during the past four years, in all kinds of weather conditions, from the plain up to 3700 metres above it, and they have been reduced and discussed in the Annals of the Harvard College Observatory, Vol. 42, Part I, and in the Bulletins of the Blue Hill Observatory. They constitute, it is believed, the most thorough study of the lower air which has yet been made at a single station.

The vertical distribution of temperature and humidity has been investigated and six types have been deduced. Normally in fine weather, with increase of height the temperature decreases at the adiabatic rate for unsaturated air (1o, 8 C. per 100 m) up to a certain height, where there is a sudden rise of temperature and above that height the decrease is slower. This rise is caused by a warm current overflowing a colder current and was first noticed at greater heights by Welsh, the English aeronaut. Contrary to the observations on mountains the diurnal period of temperature usually disappears above 1000 metres, but the cold and warm waves", which are features of the climate of the United States, occur nearly simultaneously at all heights. The relative humidity generally is the reverse of what it is at the ground, so that at certain heights in the atmosphere the nights are warm and dry while the days are cold and damp. It frequently happens, especially at night, that it is warmer at a height of several hundred metres than at the ground itself. One of the most important results is the evidence afforded as to the cause of cyclones and anticyclones. The few observations obtained indicate that the cause of the cyclone at least in our latitude is its higher temperature

as compared with the surrounding air, supporting the theory of Espy and Ferrel, though it is possible that these shallow cyclones may have superposed on them other cyclones with cold centres.

During the year 1898 the United States Weather Bureau undertook to obtain daily, from 17 stations equipped with kites, automatic records at a height of about 1600 metres, wherewith to construct a synoptic chart of the upper air for weather forecasting in connection with the similar chart of surface observations. The high-level chart could not be drawn regularly on account of light winds at some stations but much data were obtained which are now being discussed.

There is no doubt that the kite should have a place in every meteorological observatory, in order to obtain automatic records several thousand metres in the free air, at the same time that observations are made at the ground. When the wind there is too light to raise the kite a captive balloon may lift it into a sufficiently strong current, as has been done by my colleague Prof. Dr. Assmann at Berlin. (Diskussion s. Theil 1, Vormittags-Sitzung vom 4. Oktober.)

VII. Int. Geogr.-Kongr. Thl. II.

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Gruppe 11b. Klimatologie.

Über die am Observatorium für dynamische Meteorologie in den Erforschungs-Methoden der Atmosphäre erreichten Fortschritte.

Von Léon Teisserenc de Bort (Paris).

(Vormittags-Sitzung vom 4. Oktober.)

Die höchst werthvollen Dokumente, welche die Sondirung der Atmosphäre durch Ballons der Geophysik und der Meteorologie liefert, lassen jegliche Verbesserung der dabei angewendeten technischen Verfahren als von nicht geringer Wichtigkeit erscheinen.

Einerseits sind die atmosphärischen Vorgänge so raschen Änderungen unterworfen, dass man sie mit möglichst geringen Unterbrechungen verfolgen sollte, was recht zahlreiche Ballonaufstiege erfordert, andererseits sind aber die Hülfsmittel, über welche die meteorologischen Anstalten verfügen, stets sehr beschränkt.

Unsere Kenntnisse könnten also um so schnellere Fortschritte machen, je weniger kostspielig die Untersuchungs-Methoden würden, ohne zugleich die Zuverlässigkeit der Resultate in Frage zu stellen. Von diesem Gedanken geleitet, haben wir an unserm Observatorium für dynamische Meteorologie Versuche angestellt über die Mittel und Wege, die Verwendung von Sondir-Ballons einer grösseren Anzahl von meteorologischen Instituten zugänglich zu machen. Diese Versuche erstrecken sich auf die Verfahren, die den Ballon selbst betreffen, dann aber auch seine wissenschaftliche Ausrüstung.

Unsere ganz besonderen Methoden sind nunmehr durch die Erfahrung sanktionirt; haben wir doch am Observatorium für dynamische Meteorologie allein in 18 Monaten mehr Sondir - Ballons abgesandt, als alle andern Institute zusammen, und besitzen wir doch die vollständigen Dokumente von über 100 Ballons, von denen 50 10000 m erreicht oder unter sich gelassen haben; und 27 haben

13000 m überschritten, zehn haben 14000 m und einer 15000 m erreicht.

Eben dies macht mir zur Pflicht, denjenigen, die sich mit der gleichen Frage beschäftigen, meine Methoden mitzutheilen, in der Meinung, dass dieselben die Verwendung der Sondir-Ballons bedeutend erleichtern und damit unsere Kenntnisse über Zustand und Wesen der freien Atmosphäre fördern können.

Es beschäftigte mich besonders der Umstand, dass die Ballonhülle entweder sehr schwer ist, wenn man Baumwolle verwendet, oder dann sehr theuer, wenn man sich der Seide bedient. Ich suchte deshalb Ersatz in einem zugleich leichten und sehr billigen Stoff, dem Papier. Seine Anwendung ist schon vor einigen Jahren von Colonel Renard vorgeschlagen worden. Doch hat er nicht die günstigen Resultate erreicht, die er sich davon versprach.

Meinerseits mit Ballons von geringem Durchmesser beginnend, gelangte ich bald dazu, Ballons von 5 m Durchmesser, darauf von 5,50 m abzusenden. Diese letztere Grösse ist noch recht günstig; denn die Widerstandsfähigkeit des Papiers ist noch gross genug, sodass der Ballon nicht zu leicht reisst.

Diese Ballons sind aus sogenanntem Pergamentpapier hergestellt, das etwa 65 Gramm auf den Quadratmeter wiegt. Dieses Papier wird wie die anderen Ballonstoffe gefirnisst, und es wird, selbst mit einem schwachen Überzug, noch undurchdringlich genug.

Ein solcher Ballon, mit reinem Wasserstoffgas gefüllt und etwa drei Kilogramm an Instrumenten tragend, kann bis zu einer Höhe von 1300 m steigen.

von

Bei Verwendung von Leuchtgas mit einem Auftrieb 600 Gramm kann er immer noch eine Höhe von 6000 erreichen, was genügt, um recht interessante Dokumente zurück zu bringen.

Der Preis eines solchen Ballons beläuft sich auf höchstens 65-70 Franken, und selbst wenn man ihn mit Wasserstoff füllt und den Kubikmeter zu I fr. 10 ct. anschlägt (in Anbetracht, dass es sich um Produktion im Kleinen handelt), so kommt doch ein Aufstieg auf nicht mehr als 150 Franken zu stehen. Es ist daher einleuchtend, welche bedeutende Ersparniss durch die Verwendung des Papiers erzielt wird.

In der That, gesetzt, man verliere einen seidenen Ballon, was mir persönlich vor einigen Wochen begegnet ist, so verliert man auf einen Schlag einen Gegenstand im Werth von mindestens 1200 Franken, für einen Ballon von 6 m, der etwa den gleichen Auftrieb besitzt, wie ein Papierballon von 5,50 m. (Das Papier ist nämlich etwas leichter als die Seide, obschon man, soweit es sich um die praktische Verwendung handelt, die erreichbare Leichtigkeit des Papiers sehr übertrieben hat.)