本文件的目的是定义风蚀研究和模型开发的标准方法,作为国家风蚀研究网络的一部分。该网络有三个总体目标:(1)提供数据以支持了解不同土地利用和土地覆盖类型以及不同管理实践的风蚀率,(2)支持开发全土地风蚀模型作为管理风蚀及其影响的决策支持工具(图 1),以及(3)鼓励网络和研究界合作解决这些研究挑战。使用这些标准方法的研究将增加对管理和模型开发所必需的风蚀过程的理解。这些数据将有助于建立预计将成为最大、地理分布最广泛的风蚀模型校准标准化数据库(https://winderosionnetwork.org)。
风蚀是世界各地众多景观面临的威胁,直接和间接影响可促进或抑制风蚀。近年来,人们做出了巨大努力来确定不同环境条件和管理实践下风蚀土壤的强度。随着风蚀模型的出现,更好地了解风蚀的动力学和潜在机制不仅为评估土壤可蚀性提供了基础,也为评估不同的保护管理实践提供了基础,旨在控制风蚀土壤。不同的风蚀模型具有不同的复杂程度和具体能力,以及一系列空间和时间应用尺度。由于它们的不确定性和局限性,它们对不同地区和研究问题的适用性仍在争论中。本文回顾了几种常用的风蚀模型,以比较风蚀动力学的基本概念,并就模型的适用性、预期有效性、所需数据库、可用输出和建模研究的未来方向提供了一些指导。
- = 不适用。1/ 估计每单位粮食产量的残留量。例如。生产 1 吨冬小麦会产生 1.7 吨残留物。来源:W.E.Larson。R.F.Holt。和 C.W.Carlson 的“土壤保护残留物”。作物残留物管理系统,美国农学会,威斯康星州麦迪逊,1978 年。页。1-15。2/ 谷物产量乘以适当的比率。3/ 可在不因风蚀和水蚀而造成土壤严重损害的情况下清除的作物残留物比例。适用于大平原的小麦。费率来自 W.G.Held, Jr.,将大平原作物残留物和其他产品转化为能源。AER-523。美国农业部。ERS。1984 年。对于小麦,在其他州,税率假定为 50%。对于大米。假定去除率为 100%。4/ 包括硬粒小麦。5/ 1,000 短吨,粗略基础。
霍普港地区计划是一个为期 10 年的项目,代表了加拿大政府对确保清理和长期安全管理历史低放射性废物的承诺。它涉及在附近的地点建造一个人工地上土丘,以便长期安全地管理它,远离其当前的湖岸位置。“历史废物”是指在制定控制此类活动的立法之前的活动产生的低放射性废物。在霍普港,它始于 1932 年,当时私营的 Eldorado Gold Mines 在湖边开设了一家镭精炼厂。当时镭的价值比同等重量的黄金高出数千倍。在精炼高价值镭时,废品之一是无价值的铀。十年后,铀的价格飞涨——它已成为一种战略材料。出于安全和其他原因,加拿大政府接管了该公司。不幸的是,在 1932 年至 1970 年间,Port Hope 镇因运输过程中的泄漏、受污染填料的转移以及储存区域的风蚀和水蚀而受到污染。从地下挖出岩石并将其转化为宝贵资产的历史由来已久。这对包括 Port Hope 在内的许多城镇来说都是一项经济上的成功。因为需要大约一吨沥青铀矿和十吨化学品才能生产出几克镭,所以有很多废物被掩埋、堆积或用作垃圾填埋场。遗憾的是,这次污染引发了争议,并成为海伦·卡尔迪科特博士等反核活动人士散布恐慌的素材,她已向居民发出警告
提案人指南 1.0 NASA 行星风成实验室 (PAL) 1.1 什么是 PAL?行星风成实验室 (PAL) 是一种用于在不同行星大气环境下进行风成过程(风吹粒子)控制实验和模拟的设施,包括地球、火星和土星的卫星土卫六。PAL 目前由 NASA 的行星科学部门提供支持(2014 年之前,PAL 由 NASA 的行星地质和地球物理学 (PG&G) 计划提供支持)。PAL 包括位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德的 NASA-Ames 研究中心 (ARC) 的设备和设施,亚利桑那州立大学 (ASU) 位于亚利桑那州坦佩,拥有单独的设备来支持 PAL 活动。PAL 包括美国最大的压力室之一,用于进行低压研究。PAL 可在受控实验室条件下对风成过程进行科学研究,并可对 NASA 太阳系任务的航天器仪器和组件进行测试和校准,包括需要大量低气压的任务。PAL 包括:(1) 火星表面风洞 (MARSWIT) 和 (2) 土卫六风洞 (TWT),位于加利福尼亚州山景城 NASA ARC 的结构动力学大楼 (N-242) 内,由亚利桑那州立大学管理。MARSWIT 和 TWT 由 NASA-Ames 的商店、仪器设施和成像服务提供支持。ARC 的 PAL 设施还配备了一名全职技术人员(在 ARC 工作的 ASU 员工),为行星用户提供服务。亚利桑那州立大学坦佩校区的配套设施包括环境压力/温度风洞 (ASUWIT)。ASU 还拥有涡流(尘卷风)发生器 (ASUVG),但目前归富尔顿工程学院所有(可协商用于行星研究)。ASUWIT 是 ASU 地球与空间探索学院 (SESE) 的一部分,由 SESE 教授 Ian Walker 负责运营。ASUWIT 由 ASU 的 Ronald Greeley 中心的工作人员提供支持。NASA-Ames 的火星表面风洞 (MARSWIT) 于 1976 年投入运行,用于研究陆地和火星条件下风夹带粒子的物理学,进行流场建模实验以评估从小岩石到地貌(缩放)如陨石坑等尺度上的风蚀和沉积,并在火星大气条件下测试航天器仪器和其他组件。MARSWIT 是一个 13 米长的开路边界层风洞,位于一个大型环境室内,在 1 巴至 5 毫巴的大气压下运行,在 1 巴时最大速度为 10.5 米/秒,在 5 毫巴时最大速度为 100 米/秒。该风洞采用开路设计,但位于一个大型压力室的地板上,内部高度为 30 米,内部容积为 13,000 立方米。对于低压风洞运行,将腔室密封并抽空,内部的开路风洞在低压环境中运行。抽空如此大腔室的内部压力需要大量电力,这通常非常昂贵。PAL 从热物理设施的蒸汽真空系统获取真空能量,大约 45 分钟内即可抽真空至火星模拟压力 (4 托)。由于真空系统运行成本高,双方达成协议,PAL 几乎只在与其他赞助 NASA-Ames 蒸汽工厂活动的 NASA-Ames 项目/设施合作时才抽真空。这种安排非常经济高效,但需要提前安排低压运行(需要抽空)。除了此协议外,还提供预留真空服务,前提是提供足够的资金并且没有时间安排冲突。