粉塵釋放模型對(duì)風(fēng)蝕粉塵氣候、生態(tài)效應(yīng)的評(píng)價(jià)和沙塵天氣的預(yù)報(bào)有重要意義。條件試驗(yàn)表明,MB模式和SL模式存在高估或低估起動(dòng)摩阻風(fēng)速的情形,但未得到觀測(cè)數(shù)據(jù)的支持。鑒于此,利用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同密度（0.0072～0.51）、方向比率（4～25）、孔隙率（0.15～0.75）的粗糙元覆蓋的中粗沙床面的起動(dòng)摩阻風(fēng)速。結(jié)果表明:當(dāng)空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度大于1 mm時(shí),MB模式存在高估（相對(duì)誤差率80%～100%）起動(dòng)摩阻風(fēng)速而失效的情形,SL模式存在低估（相對(duì)誤差率-50%～-20%）起動(dòng)摩阻風(fēng)速的情形�；谟^測(cè)數(shù)據(jù)本文提出了一個(gè)基于粗糙元方向比率、粗糙和光滑床面空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度比值及裸沙起動(dòng)摩阻風(fēng)速的新模式,可以模擬低、中、高密度的粗糙元覆蓋床面的起動(dòng)摩阻風(fēng)速,模擬的誤差在±0.1 m·s^-1以內(nèi)。 

【文章來源】：中國(guó)沙漠. 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

孔隙粗糙元的結(jié)構(gòu)示意圖

光滑床面的空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度Z0s用中性層結(jié)下的對(duì)數(shù)風(fēng)廓線方程（公式2）擬合計(jì)算，其中k為卡門常數(shù)，取0.4,U*為摩阻風(fēng)速，Z0s為空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度，UZ為高度為Z處的平均風(fēng)速。利用風(fēng)廓線儀分別測(cè)定自由風(fēng)速為6、8、10、12、14、16、18、20 m·s-1情況下的風(fēng)廓線，利用公式（2）擬合可得到Z0s并取平均值。同樣的，粗糙床面的空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度Z0也是對(duì)公式（2）擬合并取平均值。起動(dòng)摩阻風(fēng)速Ut*也是根據(jù)對(duì)數(shù)風(fēng)廓線公式（2）擬合并取平均值[21]:評(píng)估MB模式[8-9]和SL模式[10]的相對(duì)誤差率Er，采用公式（3）來表述，其中U*tm為模擬的起動(dòng)摩阻風(fēng)速，U*t0為風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的起動(dòng)摩阻風(fēng)速。

當(dāng)Z0從0.02 mm增加到26.5 mm時(shí)，Ut*約從0.30 m·s-1以對(duì)數(shù)函數(shù)形式增加到1.45 m·s-1（圖3），但Ut*明顯的分散性意味著床面的某些結(jié)構(gòu)參數(shù)可能對(duì)其有著重要的影響。鑒于粗糙元密度、高度對(duì)氣流的阻滯效應(yīng)可以通過Z0來表征[21]，而粗糙元間距與起動(dòng)摩阻風(fēng)速成負(fù)相關(guān)關(guān)系，則意味著方向比率可能是造成摩阻風(fēng)速數(shù)據(jù)分散性的主要原因。在相近的或相同的AR情況下，Ut*與Z0具有更高的相關(guān)系數(shù)，則意味著方向比率對(duì)起動(dòng)摩阻風(fēng)速有重要的影響（圖4）。當(dāng)AR從0.25增加到8時(shí)，Ut*均隨著Z0以對(duì)數(shù)函數(shù)Ut*=a ln Z0+b增加，且經(jīng)驗(yàn)系數(shù)a、b因AR的不同而有輕微的變化（圖4A）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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