课题基金 / 基金详情

极地冻融风蚀机理与定量分析研究

批准号:
42106218
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
顿洪超
依托单位:
学科分类:
极地科学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
顿洪超

项目摘要

结项摘要

顿洪超的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
全球变暖与人类活动增加影响下,极地季节性冻土区冻融作用导致的风蚀灾害问题日益加剧,严重影响生态环境乃至区域气候变化。现有的研究有些集中在冻融作用对土壤结构影响的微观机理方面,或冻融条件下土壤风蚀量动态变化的宏观测量方面。本项目拟在野外样本分析与风洞实验的基础上,研究冻融作用下土壤结构变化规律;以此为基础构建土壤颗粒从地表释放的流体起动与冲击起动函数,实现冻融环境下粒-床相互作用过程的描述;进一步结合模拟复杂空气流动的大涡模拟算法与颗粒轨道模型,研究冻融风蚀近地表颗粒运动,探究冻融对土壤风蚀的影响规律,搭建连接土壤结构参数与风蚀量的桥梁,为区域与全球尺度土壤风蚀预报模式提供参数化方案,也为季节性冻土区风蚀过程的模拟、预测、风险评估以及灾害防治提供参考与工具。
英文摘要
Under the influence of global warming and the increase of human activities, wind erosion disasters caused by the freeze-thaw of seasonal tundra are increasingly serious in polar areas, affecting regional ecology and even climate change. Most of the related researches focus on the microscopic study of the effects of freeze-thaw on the physical and chemical properties of soil, or the macroscopic measurement of the dynamic changes of soil wind erosion under freeze-thaw conditions.On the basis of field sample analysis and wind tunnel.experiment, this project plans to construct a description scheme of soil structure changes under the action of freeze-thaw by combining the rod-bead model.Based on this, the fluid start and impact start functions of soil particles were constructed to describe the granular-bed interaction process in the freeze-thaw environment.Combining with large eddy simulation algorithm to simulate complex air movement and particle track model to calculate the movement of soil particles, we plan to study freeze-thaw wind erosion near surface, and research the interaction process of freeze-thaw and wind erosion, build the bridge links for soil physical and chemical properties and wind erosion rate, provide a parameterized scheme for soil wind erosion prediction model in regional and global scale, also provide the reference and tool for in seasonal frozen wind erosion process simulation and prediction, risk assessment, and disaster prevention and control.
全球变暖与人类活动增加影响下,极地及高寒地区的季节性冻土区冻融作用导致的风蚀灾害问题日益加剧,严重影响生态环境乃至区域气候变化。现有的研究集中在冻融作用对土壤结构影响的微观机理方面,或冻融条件下土壤风蚀量、输沙结构等动态变化的宏观测量方面。但目前仍缺乏从基础理论研究出发以建立微观结构与宏观输沙特性的机理研究。本项目开展野外实验观测复杂大气环境下降雪、积雪对真实的冻融因子的影响,为室内冻融实验和数值模拟提供模拟条件;室内实验研究冻融作用下的土壤结构变化规律,以此为基础构建土壤颗粒从地表释放的流体起动与冲击起动函数,实现冻融环境下粒-床相互作用过程的描述;探究冻融对土壤风蚀的影响规律,搭建连接土壤结构参数与风蚀量的桥梁,为区域与全球尺度土壤风蚀预报模式提供参数化方案,也为季节性冻土区风蚀过程的模拟、预测、风险评估以及灾害防治提供参考与工具。结果表明:(1)野外冻融循环在秋末冬初的始冻阶段和冬末春初的解冻阶段最为明显,冻融循环次数分别为40次和20次,冻融温差大小与循环次数影响的变化趋势存在差异,降雪、融雪后冻融循环的频率显著降低;(2)基于改进的冻融动态实验箱进行微观结构实时观测,发现土壤面孔隙度随着冻融循环次数增加出现先增加后不变的规律,采用微观图像处理算法发现土壤平均形状系数、面积周长分形维数、面积概率变化均在冻融循环次数达到5次时达到稳定,土壤颗粒排列的有序性增强;(3)研究不同水分条件下沙粒运动的规律,发现反弹系数、击溅速度与击溅粒子数遵循对数正态分布,反弹沙粒的恢复系数随着表面水分含量的增加出现先增加后减少趋势,水分的存在抑制了击溅颗粒数的增长;(4)通过粒-床碰撞实验得到不同冻融地表的击溅函数,发现冻结地表的反弹角度斜率最大且增长速率最明显,干土地表的反弹角度最小且变化速率也较小;(5)进一步嵌入风沙流模拟程序中进行计算,得到不同摩阻风速、冻融地表状态下,不同高度的输沙率、颗粒浓度等分布规律,发现含水率为12%的地表的单宽输沙率增长速率最大,风速超过0.38m/s时高含水率状态下冻融作用导致输沙率增长率显著增长。
风沙-雪复合输运下南极含雪沙丘形成与演化研究
  • 批准号:
    42376245
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    51万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    顿洪超
  • 依托单位:
国内基金
海外基金