مقاله مقایسه چهار روش محاسبه آستانه انتقال رسوب بادی از روی داده میدانی (2011 الزویر)

1.مقدمه

2. مطالعه فیلدهای داده (مطالعه ی میدانی) و جمع آوری داده ها

2.1 منطقه مطالعاتی

2.2 روش های جمع آوری داده ها

3. روش های محاسبه آستانه

3.1 روش هم ارزی کسر زمانی

3.2 روش هم ارزی کسر زمانی گوسی

3.3 روش لحظه ای

3.4 روش رگرسیون

4. روش های پیش گویی انتقال جرم

5. نتایج

5.1 پیش گویی های انتقال جرم

5.2 تغییرات بازه اندازه گیری

6 بحث

6.1 قابلیت مقایسه و اعتبار آستانه های به دست آمده از TFEM و GTFEM

6.2 اعتبار آستانه به دست آمده از روش لحظه ای

6.3 اعتبار آستانه به دست آمده از روش رگرسیون

6.4 تغییرات بازه اندازه گیری

6.5 استراتژی های بالقوه برای پیگیری غیرقابل قیاس بودن آستانه

6.5.1 ایضاح (شفاف سازی) معنایی

6.5.2 استانداردسازی اندازه گیری آستانه

6.6. مفهوم سازی مجدد آستانه های مبتنی بر فیلدهای داده (یا داده های میدانی)

7. نتایج

Aeolian sediment transport threshold is commonly defined as the minimum wind speed (or shear stress) required for wind-driven sediment transport. Accurate and consistent quantification of this threshold is essential because it is an input variable in models used to predict wind erosion, dune activity, and dust emissions. The majority of threshold quantification has been performed with analogs (analytical models or wind tunnels); however, in the past few decades field-based approaches to threshold parameterization have become more common. Although several methods of calculating transport threshold from field data are available, their comparability is unknown. To address this issue we collected high resolution sediment transport and wind measurements (1 Hz) on an active sand dune for 11 days and compared four different methods of calculating threshold: (i) time fraction equivalence method (TFEM); (ii) Gaussian time fraction equivalence method (GTFEM); (iii) instantaneous method; and (iv) regression method. Time-paired measurements from the two most widely used methods (TFEM and GTFEM) were strongly correlated (r= 0.977); however, correlations between other methods varied (from r= 0.861 to r= 0.261). To demonstrate the implications of using different threshold calculation methods we predicted mass transport, which ranged from 63.6 (instantaneous method) to 126.6 kg per crosswind meter (regression method). This inconsistency suggests that the threshold calculation method could have an appreciable impact on transport predictions. Threshold values are similarly inconsistent when the measurement interval is modified. As such, we do not recommend comparing any measured threshold with another. We discuss several strategies that may mitigate the impact of this issue such as clarification of semantics and method standardization. We also discuss several criticisms of field-based threshold measurements and re-conceptualizations that could allow investigators to develop a better understanding of field-based measurements. Overall, results from this study could allow future investigators to improve threshold (and transport) predictions.

آستانه ی انتقال رسوب بادی، معمولا به صورت حداقل سرعت باد (یا تنش های برشی) که برای انتقال رسوب مورد نیاز است، تعریف می شود.یک تعریف ثابت و دقیق از این آستانه ضروری است چون آن، یک متغیر ورودی در مدل هایی که برای پیش گویی فرسایش بادی، فعالیت تلماسه (ریگ روان)، و انتشار گردو غبار استفاده می شوند، می باشد. اکثریت تعاریف آستانه، به صورت قیاسی ایجاد شده اند (مدل های تحلیلی یا تونل های بادی)؛ با این حال، در چند دهه گذشته، روش های مبتنی بر فیلد (یا روش های میدانی) برای پارامتردهی آستانه معمول تر شده اند. اگرچه چندین روش، برای محاسبه ی آستانه ی انتقال از فیلدهای داده در دسترس هستند، اما قابلیت قیاس (یا قیاسی بودن) آنها نامشخص می باشد. برای پیگیری این موضوع، ما اندازه گیری هایی با قدرت تفکیک بالا را از انتقال رسوب و باد (1Hz) روی یک تپه شنی فعال به مدت 11 روز جمع آوری کردیم و 4 روش مختلف که برای محاسبه ی آستانه وجود داشت را با هم مقایسه کردیم: (i) روش هم ارزی کسر زمانی (TFEM)؛ (ii) روش هم ارزی کسر زمانی گوسی (GTEFM)؛ (iii) روش لحظه ای؛ و (iv) روش رگرسیون. اندازه گیری های جفت شده با زمان(TFEM و GTFEM)، از دو روشی هستند که به مقدار گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند که قویا همبسته هستند (r=0.977) با این حال، همبستگی بین سایر روش ها متفاوت می باشد (از r=0.861 تا r=0.261). برای اثبات (نشان دادن) دلالت های استفاده از روش های مختلف محاسبه ی آستانه ، ما پیش گویی کردیم که انتقال جرم، محدوده ای بین 63.6 (روش لحظه ای) تا 12606 کیلوگرم در هر متر باد مخالف (روش رگرسیون) داشته باشد. این تناقض پیشنهاد می کند که روش محاسبه ی آستانه می تواند دارای یک تاثیر محسوس روی پیش گویی های انتقال باشد. زمانی که بازه ی اندازه گیری تغییر داده می شود، مقادیر آستانه نیز متناقض هستند. از این رو، ما مقایسه ی یک آستانه ی اندازه گیری شده با موارد دیگر را توصیه نمی کنیم. ما درباره ی چندین استراتزی مختلفی که می تواند تاثیر این موضوع را کاهش دهند، مانند ایضاح (روشن سازی) معناشناسی و استاندارد سازی روش ها، بحث می کنیم. ما همچنین درباره ی چندین انتقادی که درباره ی اندازه گیری های آستانه از روی فیلدهای داده (یا داده های میدانی) وجود دارد، بحث می کنیم و تصور می کنیم که محققین این اجازه را دارند که یک روش بهتر را برای درک اندازه گیری های مبتنی بر فیلد داده ها (یا داده های میدانی) گسترش دهند. به طور کلی، نتایج به دست آمده از این مطالعه می تواند به انجام بررسی های بیشتر در آینده برای بهبود پیش گویی های آستانه (و انتقال) کمک کند.