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Establishing the threshold for intermittent aeolian sediment transport.

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Abstract:

A key variable to be determined in a wind-erosion scheme is the threshold wind speed – the wind speed at which soil movement is initiated. Under typical field conditions with gusty turbulent winds and mixed sediment soils, the correlation between wind speed and soil movement is weak. To accurately establish a single representative value of threshold, the time fraction equivalence (TFE) method is compared with a wind speed fractionating method for a single event with constant sediment conditions but with varying wind parameters and for synthetic time series modeled with an autoregressive Markov process. The TFE method provides a varying threshold with varying wind conditions. The discrepancy between constant sediment conditions and varying threshold is caused by the dependence of the threshold on varying wind statistics and the absence of only one threshold. Periods with wind accelerations and periods of wind delay provide two threshold conditions: the fluid threshold, which is defined as the wind speed at which particles start moving due to the forces of wind only, and the impact threshold, which is the wind speed at which the combined action of wind forces and saltation impacts can just sustain movement. These two thresholds were determined by analysis of gust intervals where the wind speed rises and the saltation begins and lull intervals with falling winds and stopping saltation.

German
Eine Grundgröße, die für ein Winderosionsvorhersagemodul bestimmt werden muss, ist die Schwellenwindgeschwindigkeit, die Windgeschwindigkeit, bei der die Bewegung von Bodenmaterial beginnt. Unter typischen Feldbedingungen mit böigem turbulentem Wind und durchmischten Bodenmaterialien ist die Korrelation zwischen der Windgeschwindigkeit und der Bewegung von Bodenmaterial schwach. Um einen genauen repräsentativen Schwellenwert festlegen zu können, wird die Methode der äquivalenten Zeitanteile (TFE) mit einer Methode der Fraktionierung der Windgeschwindigkeiten für ein einziges Ereignis mit gleich bleibenden Sedimentbedingungen aber mit sich ändernden Windparametern und an mit einem autoregressiven Markov Prozess erzeugten synthetischen Zeitreihen untersucht. Die Methode der äquivalenten Zeitanteile liefert einen sich ändernden Schwellenwert mit sich ändernden Windbedingungen. Die Diskrepanz zwischen den gleich bleibenden Sedimentbedingungen und der sich ändernden Schwelle wird durch eine Abhängigkeit der Schwelle von der sich ändernden Windstatistik zusammen mit dem Fehlen von nur einer Schwelle verursacht. Perioden mit ansteigendem Wind und Perioden mit abfallendem Wind liefern zwei Bedingungen für eine Schwelle, die strömungsbedingte Schwelle, die durch die Windgeschwindigkeit definiert ist, bei der die Teilchen sich ausschließlich aufgrund der Windkräfte zu bewegen beginnen und die Aufprallschwelle, die Windgeschwindigkeit, bei der die Kombination von Windkräften und das Aufprallen von Sandkörnern die Bewegung gerade noch aufrechterhalten können. Diese beiden Schwellen wurden durch Analysieren von Intervallen mit ansteigendem Wind mit beginnender Saltation und Intervallen mit fallendem Wind und aufhöorender Saltation bestimmt.

Document Type: Research Article

DOI: http://dx.doi.org/10.1127/0941-2948/2004/0013-0437

Publication date: October 1, 2004

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