Detailed Information on Publication Record

FAIMON, Jiří and Marek LANG. Variances in airflows during different ventilation modes in a dynamic U-shaped cave. International Journal of Speleology. Tampa, FL (USA): Union Internationale de Spéléologie, 2013, vol. 42, No 2, p. 115-122. ISSN 0392-6672. Available from: https://dx.doi.org/10.5038/1827-806X.42.2.3.

Other formats: BibTeX LaTeX RIS

Basic information
Original name	Variances in airflows during different ventilation modes in a dynamic U-shaped cave
Name in Czech	Rozdíly v proudění vzduchu během různých ventilačních módů v dynamické jeskyni U-tvaru
Authors	FAIMON, Jiří (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution) and Marek LANG (203 Czech Republic, belonging to the institution).
Edition	International Journal of Speleology, Tampa, FL (USA), Union Internationale de Spéléologie, 2013, 0392-6672.

Other information
Original language	English
Type of outcome	Article in a journal
Field of Study	Geochemistry
Country of publisher	United States of America
Confidentiality degree	is not subject to a state or trade secret
Impact factor	Impact factor: 1.275
RIV identification code	RIV/00216224:14310/13:00068437
Organization unit	Faculty of Science
Doi	http://dx.doi.org/10.5038/1827-806X.42.2.3
UT WoS	000320166200004
Keywords (in Czech)	hustota vzduchu; jeskyně; koncepční model; proudění vzduchu; teplotní rozdíl; teplotní profil; ventilační mód
Keywords in English	airflow; air density; cave; temperature difference; temperature profile; ventilation mode; conceptual model
Tags	AKR, rivok
Tags	International impact, Reviewed
Changed by	Changed by: Ing. Andrea Mikešková, učo 137293. Changed: 10/4/2014 19:20.

Abstract
Airflow dynamics were studied in Císařská Cave (Moravian Karst, Czech Republic) under different seasonal conditions. The dependence of airflows on the difference between external and cave temperatures is nonlinear and roughly obeys the Darcy-Weisbach equation. The upward airflows were found to be systematically higher than the downward airflows under comparable driving forces. The principle reason is nonlinearity between air temperature and air density. U-shaped cave geometry magnifies this effect by feedback between external temperature and airflow driving forces. Whereas this feedback is positive during the upward airflow ventilation mode, it is negative during the downward airflow mode. To discuss the behavior in detail, a simplified model based on balancing the masses of two equivalent air columns of different temperatures and densities is proposed. The results contribute to a better understanding of cave microclimate evolution, cave CO2 dynamics, and speleothem growth.

Abstract

Airflow dynamics were studied in Císařská Cave (Moravian Karst, Czech Republic) under different seasonal conditions. The dependence of airflows on the difference between external and cave temperatures is nonlinear and roughly obeys the Darcy-Weisbach equation. The upward airflows were found to be systematically higher than the downward airflows under comparable driving forces. The principle reason is nonlinearity between air temperature and air density. U-shaped cave geometry magnifies this effect by feedback between external temperature and airflow driving forces. Whereas this feedback is positive during the upward airflow ventilation mode, it is negative during the downward airflow mode. To discuss the behavior in detail, a simplified model based on balancing the masses of two equivalent air columns of different temperatures and densities is proposed. The results contribute to a better understanding of cave microclimate evolution, cave CO2 dynamics, and speleothem growth.

Abstract (in Czech)
Dynamika proudění vzduchu byla studována v Císařské jeskyni (Moravský kras, Česká republika) za různých sezónních podmínek. Závislost proudění vzduchu na rozdílu venkovních a jeskynních teplot je nelineární a zhruba se řídí Darcy-Weisbachovou rovnicí. Při srovnatelných hnacích silách odpovídalo vzestupné proudění vzduchu systematicky vyšším hodnotám než sestupné proudění vzduchu. Výsledkem je nelinearita mezi teplotou vzduchu a hustotou vzduchu. Geometrie jeskyně U-tvaru zvyšuje tento efekt zpětnou vazbou mezi venkovní teplotou a hnacími silami proudění vzduchu. Zatímco během ventilačního módu se vzestupným prouděním je zpětná vazba pozitivní, během ventilačního módu se sestupným prouděním je zpětná vazba negativní. Pro detailní popis chování je navržen zjednodušený model založený na vyrovnávání hmot dvou ekvivalentních sloupců vzduchu s odlišnými teplotami a hustotami. Výsledky přispívají k lepšímu pochopení vývoje jeskynního mikroklimatu, dynamiky CO2 v jeskyni a růstu speleotém.

Abstract (in Czech)

Dynamika proudění vzduchu byla studována v Císařské jeskyni (Moravský kras, Česká republika) za různých sezónních podmínek. Závislost proudění vzduchu na rozdílu venkovních a jeskynních teplot je nelineární a zhruba se řídí Darcy-Weisbachovou rovnicí. Při srovnatelných hnacích silách odpovídalo vzestupné proudění vzduchu systematicky vyšším hodnotám než sestupné proudění vzduchu. Výsledkem je nelinearita mezi teplotou vzduchu a hustotou vzduchu. Geometrie jeskyně U-tvaru zvyšuje tento efekt zpětnou vazbou mezi venkovní teplotou a hnacími silami proudění vzduchu. Zatímco během ventilačního módu se vzestupným prouděním je zpětná vazba pozitivní, během ventilačního módu se sestupným prouděním je zpětná vazba negativní. Pro detailní popis chování je navržen zjednodušený model založený na vyrovnávání hmot dvou ekvivalentních sloupců vzduchu s odlišnými teplotami a hustotami. Výsledky přispívají k lepšímu pochopení vývoje jeskynního mikroklimatu, dynamiky CO2 v jeskyni a růstu speleotém.

Links
MSM0021622412, plan (intention)	Name: Interakce mezi chemickými látkami, prostředím a biologickými systémy a jejich důsledky na globální, regionální a lokální úrovni (INCHEMBIOL) (Acronym: INCHEMBIOL)
MSM0021622412, plan (intention)	Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR, Interactions among the chemicals, environment and biological systems and their consequences on the global, regional and local scales (INCHEMBIOL)