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TN-MWAC 风蚀监测站方案

作者: 天诺基业时间:2022.09.27

概述

风蚀,即风的侵蚀作用,指在风力作用下地表物质被侵蚀、磨蚀并被带走的过程。 风蚀作用的强度取决于风速和地表物质结构及地形状况。

全球遭受风蚀危害的地区分布范围非常广,囊括了全世界 2/3 的国家和地区、1/4 的陆地面积和 9 亿多人口。全球风蚀沙化造成的土壤风蚀面积达 3600 万平方千米,约等于俄罗斯、加拿大、美国和我国国土面积的综合,并且仍在不断扩展。 风蚀也是我国北方干旱半干旱地区农田土壤质量退化和沙漠化的主要过程之一。因此风蚀观测变得非常重要。

风蚀颗粒物测量方法

悬移的土壤颗粒在空气中飘浮一段时间之后可能以干沉降或者各种大小的悬浮物存在,形成如 TSP,PM10, PM2.5 等。可以采用环境观测测量的干沉降移或者各种悬浮固体的仪器来测量。

而依然在风蚀地或者不远处产生的蠕移和跃移的颗粒的可以采用美国 Sensit Inc 公司的风蚀探头 FP5 (测量蠕移),H14-LIN(测量跃移)来实现。

应用

风蚀监测站根据美国风蚀研究网络(www.winderosionnetwork.org)的风蚀研究和模型开发的标准方法来对风蚀形成机制进行研究。

通过在农田、牧场和沙漠系统中建立观测站点,针对广泛的环境条件和管理实践进行模型开发,用量化控制风蚀的地表和气象特性的方法,使人们能够更好地了解土地利用和管理对风蚀和风蚀模型校准的影响,以及不同土地覆盖类型的测试。

农田标准的风蚀监测站各个测量和采样仪器的分布如右图。气象塔在观测场的下风向。而对于草地和荒漠站,气象塔,跃移通量和雨量计则安装在观测场的中间。

其中 MWAC 采样器是改型的 WILSON 和 COOK 采样器(Modified Wilson And Cook)的简称。新的标准用这个来替代 BSNE 采样器,是因为 MWAC 更容易制作,更便宜,适合更多组的布置。通常不管是农田还是草地站,都需要布置 27 组,108 个采样瓶。

对于存在移动沙丘的荒漠站,建议在沙丘移动的方向加装若干个 FP5 蠕移风蚀探头。

气象要素

测量导致风蚀的气象因素:降雨量、相对湿度、风和温度廓线。这些参数来估算表面的气动粗糙度高度(Z0)、摩擦风速(u*)和夹带土壤颗粒的临界摩擦风速(u*t)。

风速:0.5,1,1.5,2.5,5 米(具体高度要考虑到地表的粗糙度)
风速风向仪:10 米
温度:2 米 和 10 米
温湿度:5 米
雨量: 1.5 米地面以上
风蚀探头: 风蚀探头的头部离地 2-3 厘米。(对于存在移动沙丘的沙漠站)

对于科研级的研究,在预算充足时可以在 2.5 米处安装三维超声来测量湍流的强度和摩擦风速。 

 

TN-MWAC 风蚀监测站方案