Effect of temporal resolution of wind data on wind erosion prediction with the Revised Wind Erosion Equation (RWEQ)

In wind erosion modelling and assessment, wind speed is a crucial variable. Available records for large regions of the world generally show relatively low temporal resolution. The effect of using wind data of different temporal resolutions in RWEQ discrete and continuous versions was assessed. Wind erosion was measured during 82 high-wind events occurring between 2005 and 2008. Simulated and measured erosion values were compared. For wind erosion simulation during discrete periods, the model was loaded with wind speeds averaged in 5 minutes and 1 hour- intervals. For continuous simulation, a weather file for RWEQ/ 97 was developed and Weibull factors were calculated using both hourly and daily wind speeds. When the discrete version of RWEQ was used with hourly wind speeds instead of five-minute averages, the total simulated soil loss was reduced by 44%. The model efficiency was not significantly affected by wind speed data resolution. RWEQ continuous version, loaded with monthly Weibull parameters using hourly wind speeds, calculated zero erosion. Monthly Weibull distribution scale factors calculated using daily wind speeds were reduced by 32% on average with respect to hourly data. Increasing the Weibull scale parameter by up to 50% slightly improved the monthly simulated erosion rates. Using low resolution wind speed data reduces the model outputs. This may be corrected but a large amount of field information is needed.Fil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Instituto D/cs D/l/tierra y Ambientales D/l/pampa; Argentina;Fil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Invest.cientif.y Tecnicas. Instituto D/cs D/l/tierra y Ambientales D/l/pampa; Argentina

Wind erosion and PM10 emission in two agricultural soils of La Pampa Province, Argentina

El objetivo de este estudio fue evaluar la erosión eólica y la emisión de partículas finas (PM10) en dos suelos agrícolas de textura Franca (F) y Arenosa franca (AF) respectivamente. Se realizaron mediciones durante dos años consecutivos sobre dos parcelas experimentales de 80x 200m ubicadas en sentido norte-sur. El transporte horizontal de masa promedio (Q) en el suelo F (6,95E-05 kg m-2 s-1) fue mayor que en el AF (4,19E-06 kg m-2 s-1), posiblemente debido a las mayores velocidades de viento en F y a la mayor cobertura vegetal en AF. En F,Q aumentó de forma lineal con la distancia, mientras que en AF se estabilizó entre los 100 y 150m, indicando que en suelos de textura fina el máximo Q puede alcanzarse a una distancia mayor que en suelos de textura más gruesa. La emisión de PM10 fue mayor en F (5,05E-09 kg m-2 s-1) que en AF (6,64E-10 kg m-2 s-1), debido por un lado al alto Q ocurrido en F y, por el otro, a la diferente composición del material transportado por saltación, compuesto predominantemente por agregados de partículas finas en el suelo de textura más fina (F) que se fragmentan progresivamente emitiendo PM10. Por el contrario, en el suelo de textura más gruesa (AF) el material de saltación está compuesto predominantemente por partículas individuales que se fragmentan en menor medida. Esto causó que la eficiencia de emisión fuera mayor en F en todas las tormentas. Sin embargo, este parámetro mostró cambios en función de las condiciones meteorológicas (velocidad media del viento) y edáficas (distribución del tamaño de agregados superficiales) predominantes durante cada evento erosivo, inclusive en el mismo suelo.The objective of this study was to evaluate the wind erosion and emission of fine particles (PM10) on two agricultural soils: a loam soil (F) and sandy loam soil (AF). Measurements were made during two consecutive years at two experimental plots of 80 x 200m oriented north-south. The horizontal mass transport (Q) and the PM10 emission were quantified. The average Q in F (6.955E-05 kg m-2 s-1) was higher than in AF (4.19E-06 kg m-2 s-1) due to the higher wind speeds and lower vegetation cover in F. In F the mass transport increased linearly with distance, while in AF it stabilized between 100 and 150m, indicating that on fine-textured soils the maximum Q could be reached at greater distances than at coarser textured soils. The PM10 emission was higher in F (5.05E09 kg m-2 s-1) than in AF (6.64E-10 kg m-2 s-1), probably on one hand due to the high Q occurred in F and on the other hand, to the different composition of the material transported by saltation, composed predominantly by aggregated fine particles that were progressively fragmented, emitting PM10. On the contrary, in AF the material transported by saltation is predominantly composed of individual particles that are fragmented to a lesser extent. For this reason, the emission efficiency was also higher in F for all the wind-erosion events. However, we found that this parameter changes depending on the weather (average wind speed) and soil conditions (aggregates size distribution of topsoil) that prevail during each erosive event, even on the same soil.Fil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

Desing of a portable wind tunnel for the wind erosion study

La erosión eólica (EE) es un proceso de degradación irreversible de suelos de regiones áridas y semiáridas. Con el uso de túneles de viento portátiles es posible simular la EE controlando variables críticas como la velocidad y dirección del viento, la duración de los eventos erosivos; además de parámetros del suelo en condiciones naturales como los niveles de humedad, rugosidad y cobertura. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) describir los principales aspectos del diseño y la operación de un túnel de viento portátil para estudios de erosión eólica, y 2) Calibrar el túnel para cumplir con los criterios aerodinámicos relacionados con el desarrollo de un perfil vertical de viento y de distribución de material erosionado similares a las condiciones naturales. Los principales componentes del túnel son: chasis, motor, hélice, sección curva, placa cribada y las secciones del túnel propiamente dicho. Cada una de estas secciones tiene 2 m de largo; 0,5 m de ancho y 1 m de alto. El túnel fue calibrado en un Haplustol Éntico con una superficie lisa y sin cobertura vegetal. La velocidad máxima alcanzada medida a 0,6 m fue de 22,5 m s-1. Esto significa que el túnel permite simular velocidades consideradas erosivas a campo. El perfil vertical de viento y la distribución de material erosionado son similares a los producidos en condiciones naturales. El túnel de viento desarrollado cumple con las condiciones de diseño para la simulación de eventos de erosión eólica a campo. El uso del mismo mejorará el estudio de procesos básicos y el desarrollo de tecnología para el control de la erosión eólica en suelos de Argentina, además de ser una fuente de consulta para la construcción de futuros túneles de viento para el estudio de la erosión eólica.Wind erosion (WE) is an irreversible soil degradation process of arid and semiarid regions. With portable wind tunnels it is possible to simulate WE controlling critical variables such as wind speed and direction, duration of erosive events; and soil surface parameters under natural conditions as moisture, roughness and cover level. The objectives of this study were: 1) to describe the main aspects of the design and operation of a portable wind tunnel to study WE, and 2) to calibrate the wind tunnel to fit the aerodynamics criterions related to the development of a vertical wind profile and an eroded material distribution similar to natural conditions. The main components of wind tunnel are chassis, engine, wind fan, s-shaped section, honeycomb diffusor, the stabilization section and the working sections. These sections have 2 m length; 0.5 m width and 1 m height. The wind tunnel was calibrated in an Entic Haplustoll in a bare and flat surface. The maximum measured velocity reached at 0.6 m was 22.5 m s-1, implying that the wind tunnel allows simulating field erosive wind velocities. The vertical wind profile and eroded material distribution are similar to those produced under natural field conditions. The use of this wind tunnel will improve the study of basic processes and technology for wind erosion control of soils of Argentina, also it will serve as a guide for future wind tunnel developments to study wind erosion.Fil: Colazo, Juan Cruz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional La Pampa-San Luis. Estación Experimental Agropecuaria San Luis; ArgentinaFil: Mendez, Mariano Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: de Oro, Laura Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

Mass flux decay timescales of volcanic particles due to aeolian processes in the Argentinian Patagonia steppe

We investigate the timescales of the horizontal mass flux decay of wind remobilised volcanic particles in Argentina, associated with the tephra-fallout deposit produced by the 2011–2012 Cordón Caulle (Chile) eruption. Particle removal processes are controlled by complex interactions of meteorological conditions, surface properties and particle depletion with time. We find that ash remobilisation follows a two-phase exponential decay with specific timescales for the initial input of fresh ash (1–74 days) and the following soil stabilisation processes (3–52 months). The characteristic timescales as a function of particle size shows two minimum values, identified for sizes around 2 and 19–37 μm, suggesting that these size-range particles are remobilised more easily, due to the interaction between saltation and suspension-induced processes. We find that in volcanic regions, characterised by a sudden release and a subsequent depletion of particles, the availability of wind-erodible particles plays a major role due to compaction and removal of fine particles. We propose, therefore, a simple and reproducible empirical model to describe the mass flux decay of remobilised ash in a supply-limited environment. This methodology represents an innovative approach to link field measurements of multi-sized and supply-limited deposits with saltation erosion theory.The authors are grateful to Paul Jarvis for his comments and corrections of a previous version of this manuscript as well as his insightful discussions. Sampling collection is part of the National Soil Research Program of INTA. This work was supported by the Swiss National Science Foundation (#200021 – 163152).Peer ReviewedPostprint (published version

Aeolian Remobilisation of the 2011-Cordón Caulle Tephra-Fallout Deposit: Example of an Important Process in the Life Cycle of Volcanic Ash

Although volcanic eruptions represent short periods in the whole history of a volcano, the large amount of loose pyroclastic material produced, combined with aeolian processes, can lead to continuous, long-lasting reworking of volcanic products. Driven by wind, these processes significantly influence the geomorphology and prolong the impacts of eruptions on exposed communities and ecosystems. Since such phenomena are of interest to scientists from a range of disciplines (e.g., volcanology, atmospheric and soil sciences), a well-defined, common nomenclature is necessary to optimise the multidisciplinary characterisation of both processes and deposits. We, therefore, first describe ash wind-remobilisation processes and provide definitions for appropriate terms consistent with the World Meteorological Organisation’s (WMO’s) classification of lithometeors. Second, we apply these definitions to investigate aeolian remobilisation of the 2011 Cordón Caulle (Chile) tephra-fallout deposit, which has strongly impacted rural communities in the Argentinian Patagonia steppe. We combine field observations and a physical characterisation of systematically collected ground and airborne material in order to identify the secondary deposits associated with: (i) non-erodible surface roughness elements (e.g., vegetation and rocks) and (ii) pre-existing mounds or similar erodible bedforms. Grainsize analysis shows that wind-remobilised particles have a specific size range, from <0.4 to 500 mm, with a 95% of the material between 1 and 255 mm, median values of 25–135 mm and modes of 30–95 mm. We find that 15– 40% of the remobilised material ranges from 63–125 mm, coinciding with the size range which minimises the wind threshold friction velocity. Interestingly, particle shape analysis shows that for this size fraction, remobilised particles display the largest differences in shape descriptors (convexity, solidity and circularity) with respect to the primary ash, indicating abrasion and rounding due to saltation. Although particle (size and shape) and deposit features (morphology and structures) alone are insufficient to interpret transport mechanisms, their combination suggests that whilst saltation is the most common particle transport mechanism, suspension and creep also play an important role. As well as inferring transport mechanisms from this combined approach, we also demonstrate how the correlation of the primary volcanic source with the associated remobilised deposits is fundamental to our understanding of the life cycle of volcanic ash.Estación Experimental Agropecuaria BarilocheFil: Dominguez, Lucia. University of Geneva. Department of Earth Sciences; SuizaFil: Bonadonna, Costanza. University of Geneva. Department of Earth Sciences; SuizaFil: Forte, Pablo. Universidad Nacional de Buenos Aires. Departamento de Ciencias Geologicas; ArgentinaFil: Jarvis, Paul Antony. University of Geneva. Department of Earth Sciences; SuizaFil: Cioni, Raffaello. University of Florence. School of Mathematical, Physical and Natural Sciences. Department of Earth Sciences; ItalyFil: Mingari, Leonardo. Barcelona Supercomputing Center; SpainFil: Bran, Donaldo Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche; ArgentinaFil: Panebianco, Juan Esteban. Universidad Nacional de La Pampa. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Consejo Nacional de Investigaciones Cietíficas y Técnicas; Argentin

Diseño de un túnel de viento portátil para el estudio de la erosión eólica

La erosión eólica (EE) es un proceso de degradación irreversible de suelos de regiones áridas y semiáridas. Con el uso de túneles de viento portátiles es posible simular la EE controlando variables críticas como la velocidad y dirección del viento, la duración de los eventos erosivos; además de parámetros del suelo en condiciones naturales como los niveles de humedad, rugosidad y cobertura. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) describir los principales aspectos del diseño y la operación de un túnel de viento portátil para estudios de erosión eólica, y 2) Calibrar el túnel para cumplir con los criterios aerodinámicos relacionados con el desarrollo de un perfil vertical de viento y de distribución de material erosionado similares a las condiciones naturales. Los principales componentes del túnel son: chasis, motor, hélice, sección curva, placa cribada y las secciones del túnel propiamente dicho. Cada una de estas secciones tiene 2 m de largo; 0,5 m de ancho y 1 m de alto. El túnel fue calibrado en un Haplustol Éntico con una superficie lisa y sin cobertura vegetal. La velocidad máxima alcanzada medida a 0,6 m fue de 22,5 m s-1. Esto significa que el túnel permite simular velocidades consideradas erosivas a campo. El perfil vertical de viento y la distribución de material erosionado son similares a los producidos en condiciones naturales. El túnel de viento desarrollado cumple con las condiciones de diseño para la simulación de eventos de erosión eólica a campo. El uso del mismo mejorará el estudio de procesos básicos y el desarrollo de tecnología para el control de la erosión eólica en suelos de Argentina, además de ser una fuente de consulta para la construcción de futuros túneles de viento para el estudio de la erosión eólica.EEA San LuisFil: Colazo, Juan Cruz. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria San Luis; ArgentinaFil: Méndez, Mariano Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: de Oro, Laura Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentina.Fil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentina.Fil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

Effect of temporal resolution of wind data on wind erosion prediction with the Revised Wind Erosion Equation (RWEQ) = Efecto de la resolución temporal de los datos de viento en la predicción de la erosión eólica con el modelo RWEQ

In wind erosion modelling and assessment, wind speed is a crucial variable. Available records for large regions of the world generally show relatively low temporal resolution. The effect of using wind data of different temporal resolutions in RWEQ discrete and continuous versions was assessed. Wind erosion was measured during 82 high-wind events occurring between 2005 and 2008. Simulated and measured erosion values were compared. For wind erosion simulation during discrete periods, the model was loaded with wind speeds averaged in 5 minutes and 1 hour- intervals. For continuous simulation, a weather file for RWEQ/ 97 was developed and Weibull factors were calculated using both hourly and daily wind speeds. When the discrete version of RWEQ was used with hourly wind speeds instead of five-minute averages, the total simulated soil loss was reduced by 44%. The model efficiency was not significantly affected by wind speed data resolution. RWEQ continuous version, loaded with monthly Weibull parameters using hourly wind speeds, calculated zero erosion. Monthly Weibull distribution scale factors calculated using daily wind speeds were reduced by 32% on average with respect to hourly data. Increasing the Weibull scale parameter by up to 50% slightly improved the monthly simulated erosion rates. Using low resolution wind speed data reduces the model outputs. This may be corrected but a large amount of field information is needed.El viento es la variable fundamental en la simulación de la erosión eólica. A partir de los registros de velocidad de viento, los modelos calculan la energía eólica disponible para producir erosión. En vastas regiones del mundo, los registros de viento presentan una resolución temporal relativamente baja. Se evaluó el efecto del uso de registros de viento de diferente resolución temporal en la versión discreta y continua del modelo RWEQ. La erosión eólica se midió en una parcela experimental durante 82 eventos de viento fuerte ocurridos entre 2005 y 2008. Los valores de erosión simulados y medidos fueron comparados. Para la simulación de la erosión eólica durante períodos discretos, se utilizó una hoja de cálculos conteniendo las ecuaciones del modelo RWEQ. El modelo se cargó con velocidades de viento registradas cada 5 minutos, y promediadas en intervalos de 1 hora. Para la simulación continua se utilizó el modelo RWEQ/97, para el cual se elaboró una base de datos climáticos utilizando registros de viento horarios, y otra utilizando registros diarios. Cuando la versión discreta de RWEQ se utilizó con velocidades del viento horarias en lugar de promediadas cada 5 minutos, la pérdida total del suelo simulada se redujo en un 44%. La eficiencia del modelo no se vio afectada significativamente por la resolución temporal de los registros de viento. La versión continua RWEQ/97 cargada con los parámetros de Weibull mensuales calculados utilizando registros horarios simuló cero erosión. Los factores de escala de la función de Weibull se redujeron en promedio un 32% al utilizar velocidades de viento diarias en lugar de horarias. El incremento de los parámetros de escala de la función de Weibull en un 50% mejoró ligeramente los valores mensuales de erosión simulados. El uso de registros de velocidad de viento de menor resolución temporal redujo los valores simulados. La corrección de estos valores es factible, pero requiere de una gran cantidad de mediciones de campoEEA AnguilFil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Anguil; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

A study on the fragmentation of saltating particles along the fetch distance during wind erosion

PM10 emission largely depends on the characteristics of the saltation process, which involves the movement of aggregate and isolated particles. Studies analyzing the relationship between the fragmentation of saltating aggregates and the dust emission along the fetch distance are very scarce. The objective of the present study was to analyze, on a loamy texture soil, the changes in the size distribution of the eroded sediment along the fetch distance under field conditions. Changes in the particle size distribution of the transported material were measured at four different heights above the soil surface every 25 m on a 200 m plot, during three strong wind erosion events. Statistically significant differences were found both for particle size distribution and aggregation when comparing the eroded sediment at the windward and leeward sides of the experimental plot. A greater proportion of coarser particles was found as the distance traveled by the eroded sediment increased. From the change in average particle size distribution at the beginning and at the end of the 200 m experimental plot, it was estimated that around 12% of the particles smaller than 62.5 μm were lost by vertical transport (dust plume) producing an average concentration of 48 µg m−3 at 2 m height and 200 m fetch. Under the conditions of this experiment, a soil aggregate transported by saltation was fragmented at a rate of 38% every 100 m traveled (R2 = 0.88; p < 0.001). Particle size analysis of the eroded sediment and open-air PM10 concentration measurements indicated that the fragmentation of aggregates during saltation can be considered as the main mechanism of dust emission on this soil.EEA AnguilFil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Anguil; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

A wind-tunnel study on saltation and PM10 emission from agricultural soils

PM10 emission depends on the texture and the aggregation state of a soil. A decisive but less studied factor is the saltation fraction of the soil (fraction between 100 and 500 μm). Six soils of contrasting textures were selected, and a wind tunnel study was carried out under three different saltation conditions: increased saltation, in which a sample of the saltation fraction was added to the air stream prior to the soil bed; no saltation added, in which the soil bed eroded without the addition of extra saltation fraction; and only saltation, in which the saltation fraction was injected into the air stream in the absence of the soil bed. Results indicated that the saltation efficiency for PM10 emission increased with the fine fraction content of the soil and decreased with the sand content, but this process showed a complex behavior depending on the cohesion and stability of the aggregates. An index for describing the saltation efficiency of the studied soils was proposed based on the combination of three parameters: the PM10 content, the amount of saltation fraction available in the soil surface, and an aggregation parameter (clay × organic matter content). Increasing the saltation rate increased the PM10 emission from the eroding soil bed, except for the sandy soil. Results suggest that the main mechanisms of PM10 emission under saltation conditions differ according to the soil texture: detachment of the PM10 adhered to the grains of sand predominates on sandy soils and fragmentation on finer soils, but both processes occur together on high-emitting soils of intermediate textures.EEA AnguilFil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentina.Fil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Anguil; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin

Variable effects of saltation and soil properties on wind erosion of different textured soils

Wind erosion largely depends on saltation. Nevertheless, the effect of the composition of the saltation fraction of different textured soils is poorly understood, as is the relative influence of both saltation and soil properties on wind erosion. In order to answer these questions, wind erosion of six differently textured soils were simulated with a wind tunnel. The following saltation conditions were considered: injected saltation, in which the saltation fraction of each soil was added to the soil bed; no saltation, in which the soil eroded naturally, without injection of its saltation fraction; and only saltation, in which the saltation fraction was injected in absence of the soil bed. Results indicated that total erosion amounts increased as a function of the abrasion energy of the saltating particles but also with decreasing aggregation rate of the saltation fraction. The aforementioned agrees with a lower aggregate stability and higher amounts of the erodible fraction of sandy soils. Though saltation of individual sand grains produced impacts of higher kinetic energy on the soil surface of sandy soils than of fine textured soils, the relative erosion (quotient between the erosion occurred with and without saltation) was higher in finest soils, indicating a larger effect of saltation, probably due to the larger fragmentation of aggregates in these soils. Results of this study indicated that both the composition of the saltating fraction and also the intrinsic properties of the soil determined wind erosion.Fil: Avecilla, Fernando. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Panebianco, Juan Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; ArgentinaFil: Buschiazzo, Daniel Eduardo. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional La Pampa-San Luis. Estación Experimental Agropecuaria Anguil; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa. Universidad Nacional de La Pampa. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Ciencias de la Tierra y Ambientales de La Pampa; Argentin