Über systematische Fehler in den beobachteten Wasser- und Lufttemperaturen auf dem Meere und über ihre Auswirkung auf die Bestimmung des Wärmeumsatzes zwischen Ozean und Atmosphäre

Zusammenfassung

An Hand eines umfangreichen Schiffs- und Stationsmaterials werden in den Beobachtungen der Oberflächentemperatur der Handelsschiffe systematische Fehler nachgewiesen, die einen deutlichen jährlichen Gang besitzen. Sie bestehen hauptsächlich aus drei Anteilen: Verstrahlung der Wasserprobe, Wärmeaustausch der Wasserprobe mit der umgebenden Luft und ungenügende Anpassung der Thermometer. Die abgeleiteten Korrektionsausdrücke in °C, bezogen auf das Gesamttagesmittel, lauten für den Fehler durch: Verstrahlung der geschöpften Wasserprobe in ihrem jährlichen Gang fürϕ - 55°: Δt _SW=− 0,08−0,04 sin (294° +α), Wärmeaustausch der geschöpften Wasserprobe mit der umgebenden Luft: Δt _AW=−0,033 (θ _W −θ _L), ungenügende Anpassung des Thermometers beit _L<10° C: Δt _VW=−0,7 (1−t_L/10)^3/2. Darin bedeutenα: Phase bezogen auf den 1. Januar,θ _W: Äquivalenttemperatur, bestimmt durch die Wassertemperaturt _W an der Oberfläche und den Sättigungsdruck des Wasserdampfes bei dieser Temperatur,θ _L: Äquivalenttemperatur, bestimmt durch die Lufttemperaturt _L und den beobachteten Dampfdruck.

Systematische Fehler in den Beobachtungen der Lufttemperatur durch Handelsschiffe entstehen durch Verstrahlung und Beeinflussung durch den Schiffskörper. Korrektur des Verstrahlungsfehlers des Gesamttagesmittels ist fürϕ=55°: Δt _SL=−0,1° C im Jahresdurchschnitt, Korrektur des übrigen Fehlers=-0,5° C im Jahresdurchschnitt; im Winter höher, im Sommer niedriger, im ganzen aber etwas unsicher, da eventuelle systematische Fehler des Stationsmaterials nicht bekannt sind.

Die Angaben wurden aus Unterlagen zwischen Skagerrak und westlicher Ostsee abgeleitet. Abgesehen von der Verstrahlung, die von der Breitenlage und den lokalklimatischen Verhältnissen abhängt, kann angenähert eine allgemeine Gültigkeit der Korrektionsausdrücke für die Wassertemperatur angenommen werden.

Die einschneidende Beeinflussung der systematischen Temperaturfehler auf die Ergebnisse der quantitativen Bestimmungen des Wärmeumsatzes zwischen Ozean und Atmosphäre wird an zwei numerischen Beispielen gezeigt.

Summary

Discussing an extensive material of observations of surface temperatures amassed by merchant vessels and stations (e. g. light vessels) systematic errors with a distinct seasonal variation are demonstrated in these observations. They are mainly due to three causes; viz: falsification of the temperature of the water samples caused by radiation effects, heat exchange between the water samples and the surrounding air, and insufficient adaptation of the thermometers. The following corrections (in ° C and referred to the total diurnal mean value) have been derived for the error caused by: annual variation of radiation effects on water samples: Δt _SW=−0,08−0,04 sin (294° + α), heat exchange between the water sample when in bucket and the surrounding air: Δt _AW=−0,033 (θ _W−θ _L), insufficient adaptation of thermometer fort _L<10° C: Δt _VW=−0,7 (1−t _L/10)^3/2 (α: phase referred to January 1st,θ _W: equivalent temperature as determined by the water temperaturet _W at the surface and the saturation pressure of water vapour corresponding to this temperature,θ _L: equivalent temperature as determined by the air temperaturet _L and the observed vapour pressure).

Systematic errors of air temperature observations on board merchant ships arise from radiation effects and from the influence of the ship's hull. The correction of the radiation error of the total diurnal mean value is in latitude 55°: Δt _sL=−0,1° C (annual mean). The correction of the residual error is −0,5° C (annual mean), higher in winter and lower in summer, on the whole somewhat unreliable owing to possible but unknown errors of the stations' observations.

The aforequoted data were derived from observations in the waters between the Skagerrak and the western Baltic. Except for the radiation effect dependent on latitude and local climatic conditions, the corrections may be regarded as approximately valid for all ocean areas.

The incisive influence of the systematic temperature errors on the results of the quantitative determination of the heat exchange between sea and air is demonstrated by two numerical examples.