中国北方典型区域风蚀粉尘释放的实验观测和数值模拟研究

内容简介

《中国北方典型区域风蚀粉尘释放的实验观测和数值模拟研究》通过野外和室内风洞实验研究了地表微团粒粒度分布特征、空气动力学粗糙度、摩阻风速的时间变化趋势，建立了摩阻风速与跃移通量和粉尘释放通量的定量关系，验证了DPM粉尘释放模型可靠性；建立了空气动力学粗糙度的经验模式，阐明了粗糙副层和惯性副层空气动力学粗糙度差异，揭示了粗糙副层空气动力学粗糙度与跃移起动的关系，为完善粗糙床面的粉尘释放的数值模拟研究提供了依据。
　　《中国北方典型区域风蚀粉尘释放的实验观测和数值模拟研究》可供环境科学、自然地理学、第四纪地质学和大气科学等相关领域的研究人员和研究生参考。

目录

第1章 绪论
1.1 风蚀粉尘释放实验观测与数值模拟研究的进展
1.2 研究目的和内容
参考文献
第2章 中国北方风蚀区襄土微团粒的粒度分布特征及其对粉尘释放的影响
2.1 引言
2.2 研究方法
2.3 结果分析
2.4 讨论和结论
参考文献
第3章 空气动力学粗糙度对风沙输运和粉尘释放的影响
3.1 引言
3.2 研究方法
3.3 结果与分析
3.4 结论
参考文献
第4章 粉尘释放模型的比较与分析
4.1 引言
4.2 粉尘释放模型的比较分析
4.3 Marticorena和Alfaro应力分解模型的比较分析
4.4 结论
参考文献
第5章 中国北方风蚀区不同地表覆盖类型风蚀强度的数值模拟
5.1 引言
5.2 研究方法
5.3 结果与分析
5.4 结论和讨论
参考文献
第6章 中国北方典型粉尘源区不同地表覆盖类型下表土的起动摩阻风速
6.1 引言
6.2 研究区域概况
6.3 研究方法
6.4 结果与分析
6.5 讨论
6.6 结论
参考文献
第7章 中国北方典型粉尘源区摩阻风速的变化与分布
7.1 引言
7.2 研究方法
7.2 结果和分析
7.3 结论
参考文献
第8章 中国北方典型粉尘源区释放强度的数值模拟
8.1 引言
8.2 研究方法
8.3 结果和分析
8.4 讨论
8.5 结论
参考文献
第9章 研究结论与展望
9.1 研究结论
9.2 有关问题的讨论
9.3 研究展望
参考文献
后记

摘要与插图

作为一种重要的地表过程，干旱与半干旱地区土壤风蚀、沙漠化和和沙尘暴等影响了国民经济的发展、国家的生产建设以及生活环境质量，甚至威胁到人类的生存。地表风蚀过程对环境产生的影响主要包括以下几个方面：
　　。风蚀过程中塑造了干旱与半干旱地区各种风蚀和风积的地貌类型。形成了不同尺度的风蚀地貌格局。就太尺度格局而言，中国北方沙漠、戈壁与黄土的空间分异格局，是第四纪地表风蚀空间分异的结果。在区域尺度上，中国北方形成的九大沙漠以及戈壁区内形成各种形态的沙丘链、风蚀雅丹是地质历史期区域内风蚀差异的结果。在区域内，沙丘剖面形态、沙丘链尺度、沙丘表面沙波纹形态差异构成了风蚀风积地貌的中、小尺度的差异。风蚀风积地貌特征和格局对所在区域的工程建设、人类的生存和发展带来了直接的影响。。风蚀过程中对地表植被会造成切割、摧折作用，对表土肥力金造成影响（包括对物理性质、化学性质和生物学性质的改变），并造成的植被退化及生态系统退化的后果。
　　由地表风蚀而注入大气的粉尘已经成为气溶胶的主要组分之一。这些悬浮的粉尘在大气物理和大气化学过程以及气候和生态系统中扮演着重要的角色：通过太阳辐射吸收和散射、对地面红外辐射的吸收而改变地面一大气辐射平衡，进而引起气候系统的调整和变化；可以改变气溶胶的酸碱度，对对流层光化学反应过程、硫酸盐和硝酸盐的输送和沉降以及臭氧的浓度有着重要的影响；土壤风蚀与粉尘释放过程对区域和生态系统的生产率有着重要的影响，长距离输送而注入海洋的粉尘影响了海洋的生物地球化学过程和诲洋生物量，这一系列连锁反应可能引起气候系统和生态系统的变化。
　　为了定量评价粉尘气溶胶的气候和生态效应，控制土壤风蚀和沙尘暴的发生，在目前观测数据十分有限的情况下，模拟土壤风蚀和粉尘释放强度是很有必要的。
　　就粉尘释放模拟而言，在一些野外风蚀起尘观测和室内风洞的实验研究以及风沙物理学理论的支持下，提出了很多半经验的模型。尽管这些模型显得有些简单，但还是取得了令人鼓舞的进展。粉尘释放模型主要有Gillette粉尘释放模型、美国国家土环境保护局（EPA）的粉尘释放模型、邵亚平粉尘释放模型和DPM粉尘释放模型等（见表4。1）。从表4。1可知，目前的粉尘释放模型在物理原理、模型结构及输人参数等方面有明显的差异。已有的这些模型也开始被用于模拟中国北方的粉尘释放之中（见表4。2）。
　　本章主要目的在于通过比较分析现有粉尘释放模型在物理机制、模型结构等方面的优、缺点，为后面数值模拟筛选合适的模型。在此基础上，通过了解粉尘释放模型的发展趋势，为今后模型的发展提供参考的依据。
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