是什么使沙丘形状不对称?

Question

我一直在做一个模拟来近似沙丘的形成过程。我知道它们的形成是跃变和风成过程的结果，但我不明白造成它们形状的确切的小尺度机制。

大多数沙丘的背风面是陡峭而笔直的，因为沙子从背风面滑下来，超过了静止的角度。那么到底是什么促成了迎风面平缓的曲线呢?

• 在沙丘的更陡的部分，更多的沙子被移走了吗?
• 在沙丘上跳跃的距离会发生变化吗?
• 表面上的砂通量是什么样子的?

Answer 1

在特定沙丘形成过程中盛行的风条件下，跳跃无法沿着陡峭的斜坡进行。沙丘基本上是由风吹起的沙粒堆积起来的，沙丘的滑移面几乎完全由构成沙丘结构的沙粒的休息角度决定。迎风面是新颗粒堆积的地方，重要的因素是平均而言，风能够将组成沙丘的颗粒吹起的距离有多远。

跳跃是有效的风辅助颗粒跳跃;在光滑平坦的表面上，风可以将单个颗粒推向无限远的距离，它不时地从表面反弹，而不会阻碍它前进的过程。在平坦的地面上，一颗颗粒撞击另一颗颗粒的可能性较高，但在斜坡上，一颗颗粒撞击另一颗颗粒的可能性较高将遇到另一粒谷物，而且要快，因为跳跃的谷物不会离地很高。

沙丘通常围绕着原有的障碍物形成，虽然它们可能会在景观中移动，甚至在它们变大时扫除潜在的障碍物，但它们本身就是阻碍沙粒堵塞的障碍。

回答你的问题的最后:

• 在沙丘的更陡的部分，更多的沙子被移走了吗?
  是的，但不是;实际上，沙丘中的大部分颗粒都是从迎风方向旋转到背风方向，再到沙丘的底部，任何区域的沙子都不会从沙丘中移走。然而，沙丘背风边缘的颗粒垂直运动速率要大得多。
• 在沙丘上跳跃的距离会发生变化吗?
  是的，跳跃距离是风力和“平均停止距离”的函数，沙丘的坡度越陡，停止距离就越短，因为跳跃实际上是一种水平流动，沙丘的坡度在颗粒撞击地面之前拦截了它们非常平坦的弹道。
• 表面上的砂通量是什么样子的?
  就谷物数量而言，在给定的米方格内移动相当均匀。在沙丘表面的移动方面，随着时间的推移也非常均匀，但迎风坡的移动缓慢而稳定，而背风坡的移动往往更不稳定，其特征是大面积的不规则滑动。就颗粒加入和离开沙丘而言，这是你如何定义一个颗粒是否是沙丘的一部分的问题，但我倾向于使用一个模型，该模型显示了迎风边缘的新颗粒的涓涓细流，背风脚趾处损失的颗粒数量甚至更少，大部分流出集中在顶部。