Collaborative Research: Dispersion of Particles Within and Above Plant Canopies

合作研究:植物冠层内部和上方的颗粒分散

基本信息

  • 批准号:
    1005480
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 37.23万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2011
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2011-09-15 至 2016-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The supported research will determine characteristics of atmospheric turbulence unique to near-surface airflow interaction with plant canopies, and in-turn identify mechanisms controlling the release and transport of small particles (e.g., pollen grains, spores, seeds, etc.) within such canopies. Dynamic interactions will be represented by a combination of field-observations, laboratory water-channel experiments and high-resolution numerical simulations advance the prediction of particle transport in boundary layers beyond current models, which represent turbulent transport via steady, homogenous diffusion coefficients. In this way, the role of individual coherent flow structures in releasing, capturing and transporting particles will be quantitatively determined. This research will combine flume experiments with artificial canopies under controlled laboratory conditions, field experiments in the context of actual crops (as facilitated by Pennsylvania State University's Rock Springs Farm research facility), and numerical experiments using large-eddy simulation (LES) models.The Intellectual Merit of this effort derives from improved understanding of vegetation-atmosphere interactions involving turbulent processes generated by agricultural crops typical of those across the Midwestern U.S., which has relevance both to atmospheric behavior and biological processes within plant canopies. Broader impacts of this research will center on improved representation and prediction of modes of atmospheric turbulence generated within and above plant canopies, and will involve strongly interdisciplinary work at the interface of the atmospheric and biological sciences. A variety of graduate and undergraduate educational opportunities will be provided within diverse field-experiment, laboratory and numerical analysis settings, and will include student participation in an Aerobiology Field Course to be conducted at the PSU field research facility.
支持的研究将确定近地表气流与植物檐篷相互作用所特有的大气湍流的特征,并在此类檐篷中识别控制小颗粒(例如花粉粒,孢子,种子等)的机制。 动态相互作用将由场外观察,实验室水道实验和高分辨率数值模拟的组合来表示,超越了当前模型的边界层中粒子传输的预测,这代表了通过稳定的,同质的扩散系数的湍流传输。 通过这种方式,将定量确定单个相干流结构在释放,捕获和运输颗粒中的作用。 这项研究将在受控实验室条件下,在实际农作物的背景下进行现场实验(宾夕法尼亚州立大学的岩石泉农场研究设施所促进的现场实验)以及使用大型工程模型(LES)模型涉及繁殖的构成阶层的构成阶段的构成阶层的构成阶层的阶段,将阶层的实验结合起来。美国中西部地区典型的农作物,这与植物檐篷中的大气行为和生物过程都相关。 这项研究的更广泛的影响将集中在改善植物檐篷内外产生的大气湍流模式的表示和预测,并将涉及大气和生物科学界面上强烈的跨学科工作。 在各种现场实验,实验室和数值分析环境中,将提供各种研究生和本科教育机会,并将包括学生参加PSU现场研究机构进行的有机生物学现场课程。

项目成果

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