Turbulence-driven saltation in the atmospheric surface layer

$39.00 plus tax (Refund Policy)

Buy Article:

Abstract:

The relations between the turbulent structures that contribute to the Reynolds shear stress and the transport of saltating grains and between the wind speed and the saltation are studied. The saltation of sand particles and the turbulent flow field over a beach surface in the Western Baltic Sea are measured with a saltiphone, a sonic anemometer and cup anemometers. Continuous, synchronous measurements of horizontal sand transport at 0.1 m above ground and turbulent velocity fluctuations at 0.55 m were made with a sampling frequency of 1 Hz and 10 Hz, respectively. The stress is considered to be resulting from various turbulent structures including sweeps, ejections, inward interactions and outward interactions using the quadrant technique. The instantaneous horizontal drag force on grains, which initiates saltation, seems to be well represented by the instantaneous horizontal wind measured well above the surface. Results indicate an almost instantaneous response of transport to instantaneous horizontal wind velocity. A new method to establish the threshold friction velocity for intermittent aeolian sand transport is introduced. The observed threshold friction velocity varied between 0.28 ms-1 to 0.36 ms-1.



Der Zusammenhang zwischen den turbulenten Strukturen, die zur Reynolds-Schubspannung beitragen und dem Transport von durch Saltation bewegten Sandkörnern und der Zusammenhang zwischen der Windgeschwindigkeit und der Saltation wurden untersucht. Die Saltation von Sandkörnern und das turbulente Strömungsfeld über einer Strandfläche der Westlichen Ostsee wurden mit einem Saltifon, einem akustischen Anemometer und mit Schalensternanemometern untersucht. Es wurden kontinuierliche, synchrone Messungen des horizontalen Sandtransports 0.,1 m über Grund und turbulente Windgeschwindigkeitsfluktuationen 0,55 m über Grund mit einer Abtastrate von 1 Hz bzw. 10 Hz durchgeführt. Die Schubspannung wurde der Quadranten-Technik folgend in die Klassen verzögerte Aufwärtsbewegung (ejection), beschleunigte Aufwärtsbewegung (outward interaction), beschleunigte Abwärtsbewegung (sweep) und verzögerte Abwärtsbewegung (inward interaction) eingeteilt. Die unmittelbaren an den Sandkörnern wirkenden horizontalen Widerstandskräfte, die zur Saltation führen, werden offenbar gut durch die augenblickliche horizontale Windgeschwindigkeit etwas weiter über den Sandkörnern beschrieben. Die Ergebnisse zeigen fast eine augenblickliche Reaktion des Sandtransports auf die augenblickliche Horizontalwindgeschwindigkeit. Eine neue Methode zur Bestimmung der Schwellenschubspannungsgeschwindigkeit wird vorgestellt. Die beobachteten Schwellenschubspannungsgeschwindigkeiten variierten zwischen 0,28 ms-1 und 0,36 ms-1.

Keywords:

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2003/0012-0257

Publication date: October 1, 2003

More about this publication?
  • Meteorologische Zeitschrift (originally founded in 1866) is the joint periodical of the meteorological societies of Austria, Germany and Switzerland. It accepts high-quality peer-reviewed manuscripts on all aspects of observational, theoretical and computational research out of the entire field of meteorology, including climatology. Meteorologische Zeitschrift represents a natural forum for the meteorological community of Central Europe and worldwide.
  • Editorial Board
  • Information for Authors
  • Submit a Paper
  • Subscribe to this Title
  • ingentaconnect is not responsible for the content or availability of external websites
Related content

Tools

Favourites

Share Content

Access Key

Free Content
Free content
New Content
New content
Open Access Content
Open access content
Subscribed Content
Subscribed content
Free Trial Content
Free trial content
Cookie Policy
X
Cookie Policy
ingentaconnect website makes use of cookies so as to keep track of data that you have filled in. I am Happy with this Find out more