Sne og sand erosion forklaret

Forskere ved EPFL og SLF beskriver med præcision, hvordan sne og sandoverflader eroderer, når de udsættes for vind. Deres beskrivelse kan bidrage til bedre forudsigelser af støvemissioner fra ørkener og snetransport i Antarktis, og kan tilpasses andre planeter.

Vind og vand transporterer et væld af partikler med sig, fører til erosion eller aflejringer, som støvemissioner fra Sahara -ørkenen, der kan nå Europa og snetransport, der kan ... blokere trafik.

Francesco Comola og Michael Lehning fra EPFL og SLF beskriver præcist, hvordan vindstrøm påvirker en generisk overflade af ikke-homogene partikler, som sne eller sand, ved hjælp af en ny teori, der en dag vil hjælpe med at forbedre vejrforudsigelser. Resultaterne er nu tilgængelige i bind. 44, Nr. 3 af Geofysiske forskningsbreve .

Der findes allerede beskrivelser af vind- eller vandtransport, men det er første gang, at grundlæggende love - Newtons anden lov og energibesparelse - bruges til at beskrive, hvordan partikler skubbes ud fra en bund af partikler.

"Det er en milepæl, da det er overraskende, at partikeludstødningsprocessen aldrig er blevet beskrevet hidtil ved hjælp af de grundlæggende bevaringslove, "siger Lehning, "i hvert fald ikke for en lang række sedimenter fra heterogent sand til sne."

Den nye teori er kraftfuld nok til, at de statistisk kan forudsige antallet af partikler, der skubbes ud fra overfladen af ​​partikellejet og løftes ind i strømmen, selv for varierende partikelstørrelser og varierende materiale eller strømningsegenskaber.

Teorien kan ses som en generalisering af, hvordan billardbolde spredes af den hvide kugle under det første slag. Men på mange måder, billardbordet er et trivielt tilfælde sammenlignet med senge af partikler i naturen. I stedet for at have en seng på kun 15 billardkugler, modellen kan håndtere et stort antal partikler og kan derfor anvendes på store områder på Jorden eller andre planeter. I stedet for kun at have en hvid kugle, der kan være mange indfaldende partikler. I stedet for at have billardkugler alle af samme form og størrelse, partiklerne kan være en blanding af former og størrelser som det, vi ser i en håndfuld sand eller sne. I stedet for billardbolde, der hverken tiltrækker eller frastøder hinanden, partiklerne kan være klæbrige på grund af kohæsionskræfter, som vådt sand eller fugtig sne.

Forskerne mener, at deres nye model vil fremme studiet af klit- og krusningsudvikling, både i tørre og polare områder. Det vil også bidrage til at forbedre forudsigelser om støvemissioner fra ørkener og snetransport i Antarktis, hvis virkninger strækker sig fra global sundhed til vejr og klimaændringer. Modellen kan også hjælpe med at finde årsagen til den intense sandtransportaktivitet, der observeres på Mars, hvor den lave densitet af atmosfæren tyder på, at vinden ikke er tilstrækkelig stærk til at tære overfladepartikler.