Ein einheitliches phänomenologisches Modell erfasst Wasser-Gleichgewicht und kinetische Prozesse im Boden

Zusammenfassung Bodenwasser erhält das Leben auf der Erde, und wie man das Wasser-Gleichgewicht und die Kinetik im Boden quantifizieren kann, bleibt trotz erheblicher Bemühungen seit über einem Jahrhundert eine Herausforderung. Verschiedene Modelle wurden vorgeschlagen, um den nicht-Darcyschen Fluss in gesättigten Böden zu interpretieren, aber keines davon kann das gesamte Spektrum des nicht-Darcyschen Flusses erfassen. Um die verschiedenen Modelle in einen gesamten Rahmen zu vereinen und sie gegebenenfalls zu verbessern, schlägt diese technische Anmerkung eine Theorie vor, die auf der Annahme der temperierten stabilen Dichte (TSD) für die Verteilung der boden-hydraulischen Eigenschaften basiert und erkennt, dass die zugrunde liegenden hydrologischen Prozesse alle im gleichen, wenn auch sehr komplexen und nicht bei allen relevanten Skalen messbaren, Boden-Wassersystem auftreten. Die TSD-Annahme bildet eine einheitliche fraktionale Ableitungsgleichung (FDE) durch Subordination. Vorläufige Anwendungen zeigen, dass vereinfachte FDEs mit vorgeschlagenen hydrologischen Interpretationen und TSD-dis tribuierten Eigenschaften die Kern-Gleichgewicht- und kinetischen Wasserprozesse effektiv erfassen, die den nicht-Darcyschen Fluss, die Wasserretention, die Feuchtigkeitsbewegung, die Infiltration und das Nassen/Trocknen im Boden-Wassersystem mit verschiedenen Graden und Skalen der Systemheterogenität umfassen. Modellvergleiche und Bewertungen legen nahe, dass die TSD als eine einheitliche Dichte für die Eigenschaften einer breiten Palette von Boden-Wassersystemen dienen könnte, die vielfachen Massen-, Impuls- und Energie-Gleichgewichts- und kinetischen Prozessen unterliegt, die oft von klassischen Modellen als Einzelrate-Prozesse zu stark vereinfacht werden.