概述
風(fēng)蝕,即風(fēng)的侵蝕作用,指在風(fēng)力作用下地表物質(zhì)被侵蝕、磨蝕并被帶走的過(guò)程。 風(fēng)蝕作用的強(qiáng)度取決于風(fēng)速和地表物質(zhì)結(jié)構(gòu)及地形狀況。
全球遭受風(fēng)蝕危害的地區(qū)分布范圍非常廣,囊括了全世界 2/3 的國(guó)家和地區(qū)、1/4 的陸地面積和 9 億多人口。全球風(fēng)蝕沙化造成的土壤風(fēng)蝕面積達(dá) 3600 萬(wàn)平方千米,約等于俄羅斯、加拿大、美國(guó)和我國(guó)國(guó)土面積的綜合,并且仍在不斷擴(kuò)展。 風(fēng)蝕也是我國(guó)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(guò)程之一。因此風(fēng)蝕觀測(cè)變得非常重要。
風(fēng)蝕顆粒物測(cè)量方法
懸移的土壤顆粒在空氣中飄浮一段時(shí)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??梢圆捎铆h(huán)境觀測(cè)測(cè)量的干沉降移或者各種懸浮固體的儀器來(lái)測(cè)量。
而依然在風(fēng)蝕地或者不遠(yuǎn)處產(chǎn)生的蠕移和躍移的顆粒的可以采用美國(guó) Sensit Inc 公司的風(fēng)蝕探頭 FP5 (測(cè)量蠕移),H14-LIN(測(cè)量躍移)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
應(yīng)用
風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)站根據(jù)美國(guó)風(fēng)蝕研究網(wǎng)絡(luò)(www.winderosionnetwork.org)的風(fēng)蝕研究和模型開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)對(duì)風(fēng)蝕形成機(jī)制進(jìn)行研究。
通過(guò)在農(nóng)田、牧場(chǎng)和沙漠系統(tǒng)中建立觀測(cè)站點(diǎn),針對(duì)廣泛的環(huán)境條件和管理實(shí)踐進(jìn)行模型開(kāi)發(fā),用量化控制風(fēng)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(duì)風(fēng)蝕和風(fēng)蝕模型校準(zhǔn)的影響,以及不同土地覆蓋類(lèi)型的測(cè)試。
農(nóng)田標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)蝕監(jiān)測(cè)站各個(gè)測(cè)量和采樣儀器的分布如右圖。氣象塔在觀測(cè)場(chǎng)的下風(fēng)向。而對(duì)于草地和荒漠站,氣象塔,躍移通量和雨量計(jì)則安裝在觀測(cè)場(chǎng)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(jiǎn)稱(chēng)。新的標(biāo)準(zhǔn)用這個(gè)來(lái)替代 BSNE 采樣器,是因?yàn)?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(gè)采樣瓶。
對(duì)于存在移動(dòng)沙丘的荒漠站,建議在沙丘移動(dòng)的方向加裝若干個(gè) FP5 蠕移風(fēng)蝕探頭。
氣象要素
測(cè)量導(dǎo)致風(fēng)蝕的氣象因素:降雨量、相對(duì)濕度、風(fēng)和溫度廓線(xiàn)。這些參數(shù)來(lái)估算表面的氣動(dòng)粗糙度高度(Z0)、摩擦風(fēng)速(u*)和夾帶土壤顆粒的臨界摩擦風(fēng)速(u*t)。
對(duì)于科研級(jí)的研究,在預(yù)算充足時(shí)可以在 2.5 米處安裝三維超聲來(lái)測(cè)量湍流的強(qiáng)度和摩擦風(fēng)速。