《Earth-Science Reviews》：Switch on tunnel vision: Portable wind tunnels to understand and quantify aeolian processes
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便携式风洞用于自然状态下研究土壤表面颗粒的搬运、再分配及排放，涉及阈值风速测定、侵蚀量量化、粉尘发展及污染物动态分析。其设计包含推/吸式风源、空气整流段和开放式测试区，并辅以盐跃层模拟、降雨模拟等扩展功能。研究需确保实验设置的可靠性及结果的可比性，未来需加强未 manipulated 表面、干旱环境及火灾后土壤等研究。
米里亚姆·布里特·马尔岑（Miriam Britt Marzen）|卡纳特·阿克沙洛夫（Kanat Akshalov）|卡洛斯·曼努埃尔·阿森西奥·格里马（Carlos Manuel Asensio Grima）|费尔南多·阿韦蒂利亚（Fernando Avecilla）|丹尼尔·布斯基亚佐（Daniel Buschiazzo）|胡安·克鲁斯·科拉索（Juan Cruz Colazo）|埃莉萨贝塔·德尔·贝洛（Elisabetta Del Bello）|拉尔斯·恩格尔曼（Lars Engelmann）|维肯·埃蒂梅齐安（Vicken Etyemezian）|迈克尔·雷蒙德·菲舍拉（Michael Raymond Fischella）|沃尔夫冈·菲斯特（Wolfgang Fister）|罗杰·芬克（Roger Funk）|托马斯·伊瑟洛（Thomas Iserloh）|伊扎克·卡特拉（Itzhak Katra）|莫里茨·科扎（Moritz Koza）|乔纳森·梅里森（Jonathan Merrison）|格雷戈里·奥金（Gregory Okin）|马赫鲁兹·雷扎伊（Mahrooz Rezaei）|约翰内斯·伯恩哈德·里斯（Johannes Bernhard Ries）|格尔德·施密特（Gerd Schmidt）|R·斯科特·范佩尔特（R. Scott Van Pelt）
德国特里尔大学（Trier University），物理地理学、空间与环境科学系
摘要
便携式风洞是一种高度专业化的设备，能够在其自然状态下独立于自然风事件来研究土壤表面。实地实验为理解风诱导的矿物和有机颗粒从土壤表面的卷入、输送、重新分布和排放过程提供了宝贵的见解，这些过程与地貌学、土壤学和生态学密切相关。最近的便携式风洞研究涵盖了广泛的研究目标，包括确定风速阈值、量化风蚀沉积物、研究粉尘排放以及风对营养物质和污染物的影响。便携式风洞通常采用直线隧道设计，配备推进式或吸力式风源、空气整流段和开放式测试区域。研究团队还开发并应用了各种附加功能，如沉积物进料器（用于模拟风蚀过程中的跳跃层）、集成降雨模拟器（用于风驱动降雨研究）以及微型风洞。为了收集和计数卷入的矿物和有机颗粒，采用了多种技术以实现定量和定性分析。本文基于风洞的物理限制及数据的时空特性，讨论了实验装置的有效性、可重复性和可靠性以及数据在推断和建模中的应用。同时总结了应用和维护的经验与建议，并提出了比较不同设备生成结果的方法。
部分内容摘录
方法论
风成过程涉及不同粒径和形状的颗粒在不同输送模式下的运动（Bagnold, 1941）。脱落的颗粒会随局部和区域气流、湍流、湿度和温度的变化而沉降、漂移或上升（Shao, 2008）。根据颗粒、空气和表面形态的特性，这些颗粒的输送可能导致局部重新分布、区域转移或全球扩散。
沙粒进料器
跳跃作用对风蚀过程具有决定性影响（Raupach and Leys, 1990）。风蚀过程中的“获取效应”表现为风下距离增加时沉积物输送率（Q）的增加，从而形成逐渐饱和的跳跃层（Gillette et al., 1996）。由于风驱动的撞击和空气中的碰撞对粉尘生成和排放具有关键作用，因此一个发育良好的稳态跳跃层是非常重要的。数据采集
便携式风洞研究的目标是获取风作用下被卷入和输送的物质的定性和定量数据。测量方法包括收集输送物质、电子颗粒传感、视频记录以追踪颗粒运动以及检测表面变化。这些方法可以单独使用或结合使用，选择时需考虑观察过程的空间和时间尺度、现场测试条件、目标颗粒大小等因素。比较与缩放方法的需求
只有当设备满足有效、可靠且可重复的测试条件时，才能通过特定地点的对比来研究、量化并推广研究结果。为了提高该方法的整体信息价值，可以对测试设备进行标准化，或者通过校正因子来比较基于相同空气动力学原理的其他设备获得的数据。便携式风洞已被广泛应用于土壤侵蚀研究等领域。
利用便携式风洞填补研究空白
颗粒被风卷入的过程受颗粒特性、表面特性、气流特性及其相互作用的影响。对未受人为干扰的土壤表面进行原位测试可能是理解相关过程和进行结果推广的重要手段；未来研究重点将包括复杂表面反应、干旱胁迫下的潮湿环境以及火灾后的土壤变化等问题。资金支持
米里亚姆·马尔岑的研究项目由德国科学基金会（DFG）资助（项目编号：MA-10611/3–1）。未引用的参考文献
Ford and Johnson, 2006
Greeley and Iversen, 1987
Loydi et al., 2020
Mendez and Buschiazzo, 2008
Raupach et al., 1993
Van Pelt et al., 2017
Varela et al., 2010
Zobeck and Fryrear, 1986利益冲突声明
作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益和个人关系：米里亚姆·马尔岑的研究工作由特里尔大学提供支持。若存在其他作者，他们声明自己没有可能影响本文所述工作的已知财务利益或个人关系。致谢
美国农业部（USDA）是一家平等机会的雇主和资源提供者。
