尺度效应的分类定义

更确切的说，尺度效应是指土壤特征(水分和盐分)的变化对采样网格尺度大小的依赖，某一种采样尺度只能揭示相应的变化规律，某一种空间结构特征只能在一定采样尺度下才能表现出来。源自：土壤水盐空间变异尺度效应的研究 《农业工程学报》 2004年 徐英、陈亚新、史海滨、魏占民。

该文利用空间信息科学——地质统计学、根据设计的各种田间网格,在一维和二维(平面)空间中初步研究了黄河河套平原长胜试验区中小尺度的土壤水分和盐分随采样尺度所表现出的空间变异(结构性)的某些规律，表明采样尺度的划分和选取与水分和盐分的空间变异性大小有密切关系，尺度效应的研究对于指导农业技术研究中野外采样系统设计、节省外业调查的工作量及科学地进行内业计算、评估和揭示农业工程中具有地学特征的区域性自然规律有重要作用。 概括地讲，尺度效应就是指:在微成形过程中，由于制品整体或局部尺寸的微小化引起的成形机理及材料变形规律表现出不同于传统成形过程的现象。源自：面向微细制造的微成形技术 《中国机械工程》 2004年 张凯锋、雷鹍来源文章摘要：综述了近年来微成形 (微尺度金属零件和微结构金属零件成形 )技术的发展概况 ，包括微成形工艺系统、成形中的微尺度效应、微尺度冲裁、挤压、拉深、超塑成形等工艺的试验和研究结果，以及已经提出和发展的考虑微尺度效应的各种力学本构模型 ，并简要介绍了微成形相关的工艺装备系统的发展现状，分析了微成形技术的发展趋势和经济潜力。 船模与实船之间的运动差异是由于模型与实物之间相似条件不能全部满足而给换算带来误差，故称为“尺度效应”.3.2.�船舶操纵性的尺度效应由于通航船模的航行试验除水工模型、船模要求满足相似准则中提到的要求外，还必须使船模的操纵性能与实船的操纵性能相似。

源自：通航船模试验方法及其在工程中的应用 《交通部上海船舶运输科学研究所学报》 2000年 倪士龙!运输系统部来源文章摘要：通航船模航行试验的优点是实际航道实船航行试验无法比拟的 ，但要使模型试验能较精确地表征实际航道实船航行试验的特性，就必须对模型试验中可能产生的误差进行分析并找出修正误差的方法。本文首先推导出船舶运动的方程和操纵性指数 k′、t′,然后引入船模与实船之间的相似理论 ，分析指出船模与实船的操纵性由于尺度影响而不相似 ，即存在尺度效应 ，接着介绍几种尺度效应的修正方法 ,最后以配合水工模型的通航船模航行试验的几个实例验证上述的尺度效应修正方法。结果表明 ，本文介绍的几种修正方法实用有效，可为大型水利枢纽和港湾设计提供有价值的依据。

起的称为尺度效应（3）.在（3）式中弥散系数与流速的方差成正比.类同于饱和介质弥散系数的表达（13设弥散系数与平均流速成正比。源自：野外非饱和土壤水流运动速度的空间变异性... 《水科学进展》 1994年 杨金忠，叶自桐来源文章摘要：根据野外非饱和溶质运移试验资料，分析了港质运移速度的空间变异性，求得了呈对数正态分布的流速分布函数，并依此推导出有效弥散系数α=0．068t。根据流速的随机分布特征，分别用带有随机参数的对流模型、对流一弥散模型和传统的对流－弥散模型，求得了区域平均浓度分布及其方差．计算结果与实测结果拟合良好。

通过分析得到，浓度方差与浓度梯度成正比，与孔隙弥散系数成反比，方差最大值分布在浓度锋面附近。 当空间数据经聚合而改变其单元面积的大小、形状和方向时，分析结果也随之变化的现象。

尺度效应的尺度效应

介观性能度效应的结构特征介观（Mesoscopic）是指介乎与原子结构对应的微观尺度和连续介质理论适用的宏观尺度之间的尺度范畴。介观尺度并非一个确定的尺度区间，而应随具体材料的结构种类和所需要表征的材料性质而发生变化，这个尺度的基本特征是量子状态和经典状态的交叉和混合，因而赋予材料或器件许多优异的结构和功能特性。

材料的微结构特性是导致性能尺度效应的内禀原因，与材料中原子或分子键合状态有关，其敏感性从离子键到金属键到不同键合程度的高分子键到软物质。材料的此类微结构与晶体的最小结构单元（例如晶粒尺度、薄膜厚度等）、晶体缺陷（含缺陷复合体）及各种界面（晶界、相界）与表面有密切关联，同时强烈地受到材料服役外场条件的影响。尺度效应可引起主要相互作用力的不同，导致材料内禀性能及其规律和原理的质的区别。例如，薄膜材料发生形态演化的时间尺度在同等条件下远低于相应的体材料；随着线宽的降低，Cu膜蠕变行为发生的温度可由相应块体材料的高温区间逐渐降至室温；电子或声子的特征散射长度系纳米量级，当纳米微粒的尺度小于此平均自由途径时，电流或热的传递方式就发生质的改变；铁电与介电薄膜的介电响应、相变及疲劳机制对尺度效应亦极其敏感；纳米金属的重要力学性质如强度、延性等具有典型的尺度效应；铁磁材料的磁学性能及非线性光学材料的非线性参量也会随着材料尺度的变化而发生显著的改变。

内陆河灌区土壤水分空间变异的尺度效应采用经典统计学和地统计学Kriging插值法研究了内陆河灌区土壤水分空间变异的尺度效应.结果表明，尺度对经典统计学参数中的中值和平均值的影响很小，对方差和变异系数的影响较大.在垂直剖面上，不同水平层次土壤含水量的方差和变异系数的变化规律随尺度而不同.土壤水分的等值线在垂直剖面上的分布规律在相同的尺度下是不同的，并且与经典统计学参数所反映的垂直变化规律也不相同，但相邻层次上具有相似性.在尺度变化的情况下，随着尺度的变大，土壤水分的等值线变得越来越稀疏，闭合中心的数量逐渐减少，位置发生移动.说明土壤水分空间变异性与采样点数目和采样尺度密切相关，随着采样尺度的增加，土壤性质的结构等级发生转变，不同结构性等级中，影响土壤水分的过程、因素不同。

天气系统的尺度效应

各类天气系统的空间尺度（水平的和铅直的）和时间尺度，以及特征的水平风速,都是根据实际观测确定的。但有些量到21世纪初还无法直接观测，只能按大气动力方程进行计算。

比如天气系统的特征铅直运动速度，可以根据连续方程由水平尺度和特征水平风速推算出来。各类天气系统的铅直运动速度有一定的特征数值，如行星尺度天气系统为10-1厘米/秒，天气尺度天气系统为10°厘米/秒，小尺度天气系统的铅直速度约为天气尺度天气系统100倍，即102厘米/秒。自40年代末期出现尺度分析方法以后，人们常常将完全的运动方程，按照各类天气系统的特征尺度进行简化，研究各类系统大气运动的规律以及系统的移动。如研究天气尺度天气系统可以应用准地转平衡近似和静力学关系，而中小尺度天气系统则不满足地转平衡和静力平衡。

如何理解反演计算中的尺度效应(Scale Effect)问题？

洒家认为你所说的尺度效应应该是在利用结果推出原因时的原因的范围问题，因为科学中的某一结果往往对应的原因很多，但知道原因往往只能推出一个结果（用正推法），所以所谓尺度效应就是得考虑结果所对应的原因范围问题，做反演前都得考虑到其导致的原因尺度范围问题。至于楼上所说的根本是无稽之谈，物理学中的坐标反演是为找出不变量，或是找到确定的因果关系。

小尺度效应是什么？

小尺度效应确实是一种泛称. 一般是说,当物质的凝聚态达到比较小的尺度级别的时候,由于集中基本作用力的对比发生巨大变化而导致的与宏观世界所迥异的理化性质. 比如说: 导线在细到一定程度之后,电子将不再局限与沿导线的定向移动.还有在大尺度下完全可以忽视的场效应. 静电可以在小尺度世界发挥巨大的作用,而在宏观世界,则只能起点缀的作用. 张力由于只能影响边界,所以在大尺度下没有太大影响力.但是尺度缩小后表面的比例迅速增大,张力的作用举足轻重. 其他的小尺度效应则基本是基于量子力学中的量子化概念,不确定性概念,波粒二相概念而导致的.

流域时空尺度效应

喀斯特流域水文结构和流域水文过程不仅受到流域地貌结构的作用，而且随着流域面积的变化也将产生变异。由于喀斯特流域二元流场的耦合作用，将产生流域水量的不平衡效应，常常使其河流中的实际年径流量（y实）与流域降水所形成的年径流量（y本）不相等，而存在一个流域之间的水量交换值（△u）（汪德麟，1983；杨明德等，1992），即：y实＝y本±△u这里，我们定义交换值△u与流域平均降雨量P之比γ＝△u/P为流域不平衡系数，当流域为盈水流域时，γ为负值；当流域为亏水流域时，γ为正值；当流域为平衡流域时，γ等于零。

例如，安顺关口河七眼桥喀斯特峰林溶原流域，面积约25km2，其流域不平衡系数γ等于0.26，但当关口河流域汇流面积增大到793km2时（即黄猫村水文站），流域不平衡系数γ已等于零，即为平衡流域。因此，随着喀斯特流域面积的变化，流域的水文结构和水文功能都会发生改变。同时还可以证明，对于任意一个喀斯特流域，多年平均年径流系数α、蒸发系数β和流域不平衡系数γ三者之和等于1，即：a＋β＋7=1另外，喀斯特流域空间尺度效应，也与流域喀斯特化地块分布面积占流域总面积之比有关（此处流域总面积指地表、地下两流域面积重合与差数之和）。据研究（汤奇成等，1983），一般喀斯特分布面积占流域总面积的30%以下，流域面积超过3000km2时，喀斯特流域结构的水文效应将逐渐减小，甚至消失（见图7-5）。

这也就是表明喀斯特流域结构的水文效应存在一个面积比率的临界值和流域空间尺度临界值，且这两个临界值对于不同的流域地貌类型是有所变化的。图7-5.�径流模数比值与集水面积关系MK—喀斯特地区河流年径流模数；MC—非喀斯特地区河流年径流模数；——河流测站（共21站）表7-1.�关口河（七眼桥站）多年平均月径流系数对于一个喀斯特流域，如果我们改变水量平衡计算的时间尺度，则又会看到另一种水文效应。例如，关口河七眼桥喀斯特小流域，从年径流平衡计算来看，是一个亏水流域（见表7-1），但我们又根据水文长观资料（1966～1980年），则可以看出，年内多年平均月径流系数的变幅较大，洪水季节的月径流系数与贵州其他喀斯特地区平衡流域的年径流系数值（一般在0.45～0.55之间）较为接近，表明因降雨量和降雨强度较大，绝大部分径流以地表径流的形式通过地表水文观测断面流出，七眼桥小流域在雨洪季节可近似地视为一个非闭合型平衡流域，流域年径流的不平衡效应对暴雨洪峰值的影响较小；而在枯水季节，部分径流则以地下径流的形式不通过地表水文观测断面流出，从而又表现为一个非闭合型亏水流域。

因此，喀斯特流域二元流场的耦合效应不仅与流域地貌类型和空间尺度有关，而且还与降雨的输入过程和时间尺度有关。喀斯特流域空间尺度效应还反映在流域洪峰流量特征值上，因为流域洪峰值的大小，除了与降雨过程和流域地貌类型结构有关外，还与流域的汇水面积大小有关。通常，随着流域汇水面积的增加，在流域较均匀的降雨下，流域洪峰流量逐渐增大，但随着流域汇水面积的增大，也可能出现流域洪峰流量反而减小的现象。

譬如，1988年9月普定后寨河喀斯特流域降了一场暴雨，由于上游为喀斯特峰丛洼地（谷地）结构，地下发育有树枝状水道，且有较大的比降，流域地貌面的平均坡度也较大，因而形成陡涨陡落的洪水过程，汇水面积仅5km2的母猪洞峰丛洼地流域出口断面最大洪峰流量达23m3/s，但随着流域面积的增大，地貌类型也开始向喀斯特峰林盆地过渡，在下游汇水面积达76km2的后寨河断面，最大洪峰流量也低于上游母猪洞，仅有19.8m3/s，当然，随着流域面积的进一步增大，流域最大洪峰流量将会逐渐增加。又譬如，安顺龙宫喀斯特流域，其流域地貌类型的空间分布与普定后寨河喀斯特流域正好相反，上游是喀斯特峰林盆地，而下游逐渐从峰林谷地、峰丛谷地向峰丛洼地流域地貌过渡，在地貌上形成了一个逆向发育的反均衡剖面，从而使其上游地表河水逐渐向下游的地下河水转化，因在这两种水体的转化交接地带，常常又发育有许多坡立谷（梁虹等，1993），产生对上游洪水的调蓄作用，因此，从上游到下游，尽管流域面积逐渐增大，但流域最大洪峰流量还逐渐减小，当然，随着流域面积的更进一步增加，流域洪峰流量开始增大。1991年7月龙宫流域降了一场特大暴雨，上游喀斯特峰林盆地流域肖冲站控制断面（汇水面积80.8km2）最大洪峰流量为66m3/s，进入中、下游坡立谷地带的陇戛后冲断面（汇水面积202.6km2）最大洪峰流量为47.1m3/s，油菜河坡立谷出口断面（汇水面积210km2）最大洪峰流量减小为22.4m3/s，到下游峰丛洼地流域龙宫地下河出口断面（汇水面积297km2）最大洪峰流量又上升达49m3/s，以下随着流域面积的进一步增加，流域最大洪峰流量也随之增大。

由此可以看出，流域最大洪峰流量除了与降雨有关外，还与流域地貌和流域空间尺度有关。