Bagnold-Formel

Die Bagnold-Formel, benannt nach Ralph Alger Bagnold, setzt die vom Wind bewegte Sandmenge in Beziehung zur Windgeschwindigkeit durch Saltation. Sie besagt, dass der Massentransport von Sand proportional zur dritten Potenz der Reibungsgeschwindigkeit ist. Unter stabilen Bedingungen bedeutet dies, dass der Massentransport proportional zur dritten Potenz des Überschusses der Windgeschwindigkeit (in einer beliebigen Höhe über der Sandoberfläche) über die Mindestwindgeschwindigkeit ist, die einen kontinuierlichen Fluss von Sandkörnern aktivieren und aufrechterhalten kann.

Die Formel wurde 1936 von Bagnold abgeleitet und später in seinem Buch The Physics of Blown Sand and Desert Dunes (1941) veröffentlicht. Windkanal- und Feldexperimente deuten darauf hin, dass die Formel grundsätzlich korrekt ist. Sie wurde später von mehreren Forschern modifiziert, gilt aber immer noch als Referenzformel.

In ihrer einfachsten Form kann Bagnolds Formel wie folgt ausgedrückt werden:

q = C ρ g d D u ∗ 3 {\displaystyle q=C\ {\frac {\rho }{g}}\ {\sqrt {\frac {d}{D}}}u_{*}^{3}} {\displaystyle q=C\ {\frac {\rho }{g}}\ {\sqrt {\frac {d}{D}}}u_{*}^{3}}

wobei q den Massentransport von Sand über eine Fahrspur von Einheitsbreite darstellt; C eine dimensionslose Konstante der Ordnung Eins ist, die von der Sandsortierung abhängt; ρ {\displaystyle \rho } \rho ist die Dichte der Luft; g ist die lokale Gravitationsbeschleunigung; d ist die Referenzkorngröße für den Sand; D ist die nahezu einheitliche Korngröße, die ursprünglich in Bagnolds Experimenten verwendet wurde (250 Mikrometer); und schließlich ist u ∗ {\displaystyle u_{*}} u_{*} ist die Reibungsgeschwindigkeit, die proportional zur Quadratwurzel der Scherspannung zwischen dem Wind und dem sich bewegenden Sandblatt ist.

Die Formel gilt für trockene (Wüsten-)Bedingungen. Die Auswirkungen der Sandfeuchtigkeit, die in den meisten Küstendünen eine Rolle spielen, sind daher nicht berücksichtigt.