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科研动态

土木工程与力学学校“甘肃省沙尘暴野外科学观测研究站(民勤)”获甘肃省立项建设

甘肃省沙尘暴野外科学观测研究站(民勤)

近日,甘肃省科技厅发文,确定建设14家省级野外观测研究站。依托威尼斯8040网站土木工程与力学学校建设的,以周又和教授为负责人的“甘肃省沙尘暴野外科学观测研究站(民勤)”在列。威尼斯8040网站共有8个观测研究站进入建设行列。

该观测研究站位于甘肃省武威市民勤县,地处西北方向季节性强风,沙尘暴自巴丹吉林沙漠向南移动的路径上,是国际上首次实现的沙尘暴观测网,已获多项国际专利和国家发明专利授权。学校将以此次省级野外观测台站建设为契机,努力将其建设成为国家级、国际化的野外观测台站,使之成为国内风沙环境力学与沙尘暴气候监测的主要站点,不仅可以极大推进基于野外观测的高雷诺数湍流及沙尘暴过程研究,提高国内对湍流与两相流这两个复杂科学问题的研究能力,巩固和提升威尼斯8040网站力学、环境、大气科学等研究领域的国内和国际影响力,同时也面向甘肃地区及“一带一路”建设中的重大环境和工程问题,为减轻和防治风沙运动形成的自然灾害提供有效的科学支撑,切实为甘肃省及“一带一路”建设服务。

校内链接:

威尼斯8040网站民勤沙尘暴科学观测研究站介绍

简介

1.

威尼斯8040网站民勤沙尘暴科学观测研究站,位于甘肃省武威市民勤县,地处中国西部地区巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠之间(39°12′27″N,103°40′03″E),位于西北方向季节性强风,沙尘暴自巴丹吉林沙漠向南移动的路径上。观测站建有1座主观测塔(高32 m),33座辅助观测塔(高5 m)以及11座移动观测塔(高5 m),实现了对沙尘暴多物理量的三维空间的实时同步观测。这是国际上首次实现的沙尘暴观测网,已获多项国际专利和国家发明专利授权。观测站现有科研人员10余人,包括中科院院士1人,“长江学者”特聘教授2人,“新世纪优秀人才”1人。

2.观测

观测站研制、集成了风场以及风沙流强度实时数据采集与分析系统,实现了在野外自然环境下对大气表面层的表三维风速、粉尘浓度、温湿度、能见度和风沙电场等可测物理量的高频率同步测量和实时数据采集。对该区域的大气表面层雷诺数约为1.77×106-5.74×106的近地表面层大气湍流流动进行了长时间、全方位观测,获得了大量可靠的观测数据。

实验装置布置

3.研究

观测站建成至今,开展了大气表面层流动的湍流统计特征研究,揭示了高雷诺数条件下湍流统计量的雷诺数效应;分析了大气表面层超大尺度结构的空间形态特征;大气表面层超大尺度的演化过程及机制;提出了基于风沙电场观测的沙尘暴预警策略;揭示了沙尘颗粒带电的饱和特性等。相关研究成果已在Journal of fluid Mechanics,Earth and Planetary Science Letters,Journal of Geophysical Research: Atmospheres, European Physical Journal E,Journal of Turbulence、Physics of Fluids、Physical Review Fluids、Boundary Layer meteorology等权威期刊发表。该观测站为国家自然科学基金创新研究群体、重大项目和重点项目,国家科技支撑计划项目,国家重点研发计划1级子课题等重要科研项目的立项和完成提供了重要支撑。

设备安装

埋设数据采集装置

观测塔采集数据

日常记录、维护

4.示范交流

民勤沙尘暴科学观测研究站的建成,促成了我校与美国明尼苏达大学机械工程系及圣安东尼瀑布实验室、美国农业部土壤风蚀与水土保持研究所、德国科隆大学地球物理与气象学研究所、澳大利亚墨尔本大学湍流实验室、甘肃省治沙所、中国科学校寒区旱区环境与工程研究所、宁夏大学等科研单位的长期互助。

相关研究成果受到了国内外学者的高度关注,并对观测站工作给予高度评价,促成了力学界最高级别学术会议IUTAM Symposium on the Dynamics of Extreme Events Influenced by Climate Change(气候变化导致的极端事件动力学IUTAM研讨会)、The 8th International Conference on Aeolian Research, ICAR8(第八届国际风沙科学大会)、International Workshop on High Reynolds Number Turbulence(高雷诺数湍流国际研讨会)等重要国际会议在我校成功举办。

郑晓静院士到观测站指导工作

高雷诺数湍流国际研讨会代表到观测站指导交流

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