Improvement and Application of the Similarity Saltation Model: Wind-Tunnel Experimental Investigation and Numerical Simulation of the Vertical Sand Mass Flux Distribution in the Saltation Layer     

Wan-Yuan Li  Shi-Hua Lü  Zhi-Bao Shen 《Boundary-Layer Meteorology》2008,127(2):313-332

Based upon comparisons between published experimental data and simulated results on the vertical sand flux distribution in the saltation layer, Shao’s similarity saltation model has been greatly improved by correcting the average vertical particle lift-off velocity and using a more suitable universal roughness length. By the improved model, the vertical sand flux profile over the bare, dry and loose uniform sandy surface, which is quite representative of real desert surfaces, can be reproduced very well. Meanwhile, the surface transport rate and the characteristic and average saltation heights have been simulated and analyzed in detail, disclosing their relationships with friction velocity, particle size and roughness length, and the possible underlying mechanisms. Besides, the average particle lift-off velocity and the average mean vertical aerodynamic action upon the ascending particle, which determine the saltation process, are explicitly expressed by parameters involved in the similarity model, and their relationships with friction velocity, particle size and roughness length are also described concisely. The corrected average particle lift-off velocity makes it possible to investigate the characteristic particle trajectory, whose initial velocity equals the average lift-off velocity, so as to estimate the average particle against surface impacting velocity and the average aerodynamic action upon the saltation process.  相似文献   

Assessment of Atmospheric Boundary-Layer Processes Represented in the Numerical Model MM5 for a Clear Sky Day Using LASPEX Observations     

J. Sanjay 《Boundary-Layer Meteorology》2008,129(1):159-177

Data collected during the Land Surface Processes Experiment (LASPEX) in a semi-arid region of the state of Gujarat in north-west India for a clear sky day (16 May 1997) are used to assess the performance of the atmospheric boundary-layer (ABL) and land- surface parameterizations in the fifth-generation Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research (PSU-NCAR) Mesoscale Model (MM5). The ABL turbulence parameterizations examined are the Blackadar scheme coupled to a simple soil slab model (SSM), and the Troen-Mahrt scheme coupled to SSM or to the more sophisticated Noah land-surface model (NSM). The comparison of several two-way nested high resolution (9-km) MM5 short term 24-h simulations indicate that, although the model is able to capture the trend in the observed data, the computed results deviate from observations. The NSM with a modest treatment of vegetation outperforms the SSM in capturing the observed daily variations in surface heat fluxes and aspects of ABL structure over the tropical land surface at local scales. Detailed analysis showed that, with the incorporation of observed local vegetation and soil characteristics, the NSM reproduced a realistic surface energy balance and near-surface temperature. It is further found that the coupling of the NSM with the Troen-Mahrt ABL scheme leads to excessive ABL mixing and a dry bias in the model simulations.  相似文献   

三维城市地表反射率计算模式   总被引：1，自引：1，他引：0  

王建凯  王开存  王普才 《大气科学》2008,32(5):1119-1127

地表反射率是控制地表能量平衡的一个重要参数。城市建筑物的分布具有较大的不均一性,这不仅给地基观测城市地表反射率带来了很大困难,数值模拟城市地表反射率也是非常困难的。作者开发了一个三维城市地表反射率模式city_photo,该方法结合了蒙特卡洛方法和几何光学方法的优点,具有较高的精度和较快的计算速度。通过引入城市地图的概念,该模式能够计算具有不同结构的城市的地表反射率。2002至2004年晴空MODIS（MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer,中分辨率成像光谱辐射计）1~7通道可见光和近红外通道地表反射率资料被用来检验模式的有效性,位于北京朝阳区的中国科学院大气物理研究所的AERONET站点观测得到气溶胶光学特性和水汽资料,6S（Second Simulation of Satellite Signal in the Solar Spectrum）大气辐射传输模式被用来对其进行大气订正。模式计算的北京城市地表反射率个例与MODIS 7个通道地表反射率观测结果具有很高的相关性,相关系数在0.80~0.93之间,说明模式能够较好地模拟城市地表反射率随太阳和观测角度的变化情况。最后讨论了城市结构对城市地表反射率的影响。  相似文献   

香河地区光合有效辐射观测分析研究   总被引：3，自引：0，他引：3  

余予  陈洪滨  夏祥鳌  王普才  Zhanqing Li 《高原气象》2008,27(5)

利用中国科学院大气物理研究所香河大气综合观测实验站(39°47′N,116°57′E)2004年10月至2005年12月共15个月的太阳辐射观测资料,分析了该地区光合有效辐射与太阳总辐射比值的(PAR/Rs)日变化和季节变化特征,得出月平均PAR/Rs值变化范围在1.808~2.048μE.J-1之间,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季,年平均值为1.948μE.J-1。提出了一个利用太阳总辐射观测值计算光合有效辐射瞬时值的参数化算式,用该算式计算得到的PAR与实际观测值的均方根误差为19.28μE.m-2.s-1,有96%的计算值与观测值偏差在±10%以内。比较了香河地区与太湖地区、额济纳地区光合有效辐射瞬时最大值、小时累积最大值及日累积最大值的差异。  相似文献   

种植不同作物对农田N2O和CH4排放的影响及其驱动因子   总被引：3，自引：0，他引：3  

陈书涛  黄耀  郑循华  陈玉泉 《气候与环境研究》2007,12(2):147-155

以种植玉米(Zea mays)、大豆(Glycine max)和水稻(Oryza sativa)的农田生态系统为研究对象,于2003年6~10月系统观测了N2O和CH4的排放、土壤温度和湿度以及相关的生物学因子。玉米和水稻分别施化肥氮300 kg.hm-2,大豆未施氮肥。研究结果表明,作物类型对农田N2O和CH4排放具有显著的影响。土壤-玉米系统、土壤-大豆系统和土壤-水稻系统的N2O季节性平均排放通量分别为620.5±57.6、338.0±7.5和238.8±13.6μg.m-2.h-1(N2O)。种植作物促进了农田生态系统的N2O排放,玉米地土壤和裸地土壤的N2O平均排放通量分别为364.2±11.7和163.7±10.5μg.m-2.h-1(N2O)。土壤-玉米系统、土壤-水稻系统、玉米地土壤和裸地土壤N2O排放受土壤温度的影响,与土壤湿度无显著统计相关,但受土壤温度和水分的综合影响。土壤-大豆系统N2O排放随作物绿叶干重的增加而指数增加,与土壤温度和水分条件无统计相关,由大豆作物自身氮代谢所产生的N2O-N季节总量约为6.2 kg.hm-2(N)。土壤-水稻系统CH4平均排放通量为1.7±0.1 mg.m-2.h-1(CH4),烤田抑制了稻田CH4的排放。烤田前影响稻田CH4排放的主要因素是水稻生物量,烤田后的浅水灌溉及湿润灌溉阶段的CH4排放与土壤温度和水稻生物量无关。本研究未观测到旱作农田有吸收CH4的现象。  相似文献   

广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统—乐平统界线剖面元素和同位素地球化学研究及地质意义   总被引：4，自引：0，他引：4  

杨振宇  沈渭洲  郑连弟 《地质学报》2009,83(1):1-15

广西来宾蓬莱滩二叠系瓜德鲁普统-乐平统界线剖面已被国际地质科学联合会确定为国际界线层型标准剖面,在该界面附近发生了一次重要的全球性生物绝灭事件。蓬莱滩剖面样品采自乐平统合山组底部(由硅质岩和透镜状灰岩组成)和瓜德鲁普统茅口组上部来宾灰岩(由硅质灰岩、灰岩和少量硅质岩组成)。它们具有高的SiO2含量(除3个样品低于10%以外,其余样品均大于17%,平均为43.44%)、m值(>50)与Sr/Ba值(>1.0)和低的MgO/CaO(绝大部分低于02)与 V/(V+Ni)值(<046); Ce和Eu亏损明显。这些地球化学特征反映它们是在相对氧化的浅海环境中形成的,硅的来源非常丰富。样品的εNd(t)值(-7.5~-3.3)和(87Sr/86Sr)i值(0.70705~0.70739)都位于全球大洋Nd、Sr同位素演化曲线晚二叠纪时期区域内。有机碳的δ13Corg值变化明显(-26.7‰~-23.2‰),尤其是在瓜德鲁普统与乐平统以及茅口组与合山组界线附近发生显著的负漂移(达34‰),而且与无机碳的δ13C值呈现大致平行的变化趋势,证实在该界线附近发生过生物绝灭事件。虽然对瓜德鲁普统—乐平统交替时期发生的生物绝灭事件已提出过包括海平面下降在内的多种假设,但本文认为,由地幔柱上升引起的、以峨嵋山玄武岩喷发为代表的超级火山活动以及由此引起的环境效应是该时期生物绝灭的主要原因。  相似文献   

测定堆石体密度的附加质量法理论分析研究          下载免费PDF全文

张智  凡友华  蔡加兴  李旭  马圣敏  刘杨 《地球物理学报》2015,58(1):257-266

附加质量法是一种新兴的堆石体密度检测方法,它具有方便、无损等优点,近年来有较为广泛的应用,但该方法的应用效果会受到震源、雨水、双峰频谱等因素的影响.本文则考虑堆石体系统振动的阻尼因素,以及附加质量块与堆石体之间的非刚性连接,分别基于质弹阻模型以及双自由度-质弹阻模型对这些因素的影响进行了理论分析.结果表明,质弹阻模型可以解释主频随震源频率和雨水而变化的现象;而双自由度-质弹阻模型则可以解释主频随质量块偏移距和触地面积而变化的现象.在此基础上,本文对附加质量法的测试过程提出了几点改进建议.  相似文献   

Mass rig system for shaking table tests of slender columns          下载免费PDF全文

Pedro F. Silva  Arash Sangtarashha  Rigoberto Burgueño 《地震工程与结构动力学》2015,44(15):2717-2736

A new mass rig system is proposed to minimize the deficiencies in current shaking table testing setups. This is accomplished by placing the inertial mass on a convex path designed to impose P‐Delta demands on slender cantilever columns. The design and performance of the mass rig system, and the principles used in deriving the equations of motion and their analytical validation against results obtained from shaking table tests, are presented. Formulation of the governing equations of motion was based on Lagrangian mechanics and solved using an implicit linear acceleration method with an adaptive time step formulation. Friction developed in the sliding system was also incorporated in the equations of motion. Experimental results validated the accuracy in the derivation and solution of the equations of motion. Validated by analytical and experimental results, P‐Delta effects were found to increase the displacement demands on slender columns in the low‐frequency range of acceleration input, while in the high‐frequency range P‐Delta effects led to no increase and in some cases even a reduction in displacement demands. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

陕西省子午岭生态功能区水源涵养能力研究   总被引：8，自引：0，他引：8  

李盈盈  刘康  胡胜  吴磊 《干旱区地理》2015,38(3):636-642

应用InVEST模型和SCS模型,计算得出研究区多年平均水源涵养量约为3×108 m3,涵养深度69.79 mm,表明研究区具有比较突出的水源涵养服务功能,特别是在森林和灌丛分布相对集中的子午岭自然保护区内,水源涵养能力处于较高水平。不同土地利用类型的水源涵养能力有较大差别。由于灌丛具有较好的降水截留能力和较小的蒸腾作用,水源涵养能力最强;而森林由于蒸腾旺盛,加之冠层截留的大部分降水用于蒸发而无法积累,使其水源涵养能力稍低于灌丛;草地和农田覆盖地区,降水极易流失,因而草地和农田的水源涵养能力较差,对区域总水源涵养量的贡献也最小。此外,研究区多年平均产水深度139.4 mm,整体趋势是从东南向西北方向减小,与区域降水量空间变化趋势一致,在土地利用类型的影响下,这一趋势更加明显;多年平均径流深度71.1 mm,空间上大致由南向北减少,同时,由于径流深度还受到降水时间分配、土地利用类型、土壤质地的影响,因此呈现出较为复杂的空间分布特征。  相似文献   

基于紧凑存储的任意四边形网格有限元法地震波场数值模拟     

刘瑞合  周建科  周学锋  印兴耀  曹丹平 《CT理论与应用研究》2015,24(5):667-680

采用有限元法精确模拟复杂介质条件下的地震波场,一般采用三角单元,但在节点数相同的情况下,三角单元的计算精度不如矩形单元高,采用三角单元模拟复杂界面时,编制确定结构刚度矩阵非零元素位置的程序也较为麻烦。采用矩形单元离散含有倾斜或起伏界面的地质模型时,无法避免绕射噪声,若加密网格又会增加计算量。为此,本文基于任意四边形单元模拟声波的传播,在倾斜或起伏界面条件下,可以有效避免因离散引起的“阶梯状”界面,在不增加计算量以及内存占用的前提下,有效地消除离散绕射噪声。采用对角的集中质量矩阵代替一致质量矩阵,避免矩阵的求逆运算,从而提高显式有限元法的计算效率;对结构刚度矩阵采用紧凑存储格式,每一行需要存储的元素最多为5个,同时零元素不参与运算,既减少内存的占用,又极大地提高计算效率。   相似文献