学术报告

张欢，男，汉族，工学博士，副教授，硕士生导师。2017年入选中国科协青年人才托举工程，任中国力学学会第9届青年工作委员会委员、《力学学报》和Acta Mechanica Sinica (AMS) 青年编委等。主要从事风沙环境力学、湍流-颗粒-电场多场耦合、力学中的反问题等研究。目前，相关研究成果发表在Nat. Commun.，Earth Planet. Sci. Lett.，Atmos. Chem. Phys.，J. Geophys. Res.-Atmos.，Eur. Phys. J. E等国际主流SCI期刊上。

沙尘暴是一种典型的含大量沙尘颗粒的大气湍流。由于颗粒起电，在沙尘暴期间经常产生超过100千伏/米的强电场。与普通湍流相比，这构成了一种新的独特的电动（electrohydrodynamic，EHD）湍流体系。自1913年Rudge（Nature, 91, 31-32）的开创性工作以来，研究者们对沙尘暴的电特性进行了大量探索，然而，目前该问题仍然没有被很好地解决。近2年，我们基于兰州大学青土湖大气表面层观测阵列的测量数据，采用变分正则化原理，建立了沙尘暴电结构的反演模型，揭示了空间电荷的“正负镶嵌”和电场方向的“正负交替变化”结构，并指出其物理机制为“不同极性带电颗粒对湍流脉动响应的不同所致”，这颠覆了百年来大气物理学对沙尘暴电结构的认知。此外，结合实验数据分析和理论推导，我们证实沙尘暴中湍流、粉尘、电场功率谱在中波数下表现出普遍的-5/3幂律，并发现它们均存在大尺度相干结构且近似具有一致的流向尺度。由于电场在当地和远程都比较容易测量，因此它可作为风速和粉尘浓度结构的指示物。