概述
風蝕,即風的侵蝕作用,指在風力作用下地表物質(zhì)被侵蝕、磨蝕并被帶走的過程。 風蝕作用的強度取決于風速和地表物質(zhì)結(jié)構(gòu)及地形狀況。
全球遭受風蝕危害的地區(qū)分布范圍非常廣,囊括了全世界 2/3 的國家和地區(qū)、1/4 的陸地面積和 9 億多人口。全球風蝕沙化造成的土壤風蝕面積達 3600 萬平方千米,約等于俄羅斯、加拿大、美國和我國國土面積的綜合,并且仍在不斷擴展。 風蝕也是我國北方干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田土壤質(zhì)量退化和沙漠化的主要過程之一。因此風蝕觀測變得非常重要。
風蝕顆粒物測量方法
懸移的土壤顆粒在空氣中飄浮一段時間之后可能以干沉降或者各種大小的懸浮物存在,形成如 TSP,PM10, PM2.5 等。可以采用環(huán)境觀測測量的干沉降移或者各種懸浮固體的儀器來測量。
而依然在風蝕地或者不遠處產(chǎn)生的蠕移和躍移的顆粒的可以采用美國 Sensit Inc 公司的風蝕探頭 FP5 (測量蠕移),H14-LIN(測量躍移)來實現(xiàn)。
應(yīng)用
風蝕監(jiān)測站根據(jù)美國風蝕研究網(wǎng)絡(luò)(www.winderosionnetwork.org)的風蝕研究和模型開發(fā)的標準方法來對風蝕形成機制進行研究。
通過在農(nóng)田、牧場和沙漠系統(tǒng)中建立觀測站點,針對廣泛的環(huán)境條件和管理實踐進行模型開發(fā),用量化控制風蝕的地表和氣象特性的方法,使人們能夠更好地了解土地利用和管理對風蝕和風蝕模型校準的影響,以及不同土地覆蓋類型的測試。
農(nóng)田標準的風蝕監(jiān)測站各個測量和采樣儀器的分布如右圖。氣象塔在觀測場的下風向。而對于草地和荒漠站,氣象塔,躍移通量和雨量計則安裝在觀測場的中間。
其中 MWAC 采樣器是改型的 WILSON 和 COOK 采樣器(Modified Wilson And Cook)的簡稱。新的標準用這個來替代 BSNE 采樣器,是因為 MWAC 更容易制作,更便宜,適合更多組的布置。通常不管是農(nóng)田還是草地站,都需要布置 27 組,108 個采樣瓶。
對于存在移動沙丘的荒漠站,建議在沙丘移動的方向加裝若干個 FP5 蠕移風蝕探頭。
氣象要素
測量導致風蝕的氣象因素:降雨量、相對濕度、風和溫度廓線。這些參數(shù)來估算表面的氣動粗糙度高度(Z0)、摩擦風速(u*)和夾帶土壤顆粒的臨界摩擦風速(u*t)。
對于科研級的研究,在預(yù)算充足時可以在 2.5 米處安裝三維超聲來測量湍流的強度和摩擦風速。