策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿近地表沙尘水平通量观测

沙漠地区近地表水平输送的沙尘物质通量及其随高度的变化是沙尘输送过程的重要表现特征。在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-荒漠过渡带风沙前沿平坦沙地的风沙观测场,利用BSNE集沙仪对近地表（2 m）不同高度沙尘物质的水平输送进行了观测,对其随高度变化特征进行了分析,并对近地表水平运动的沙尘通量进行了计算。结果表明：观测点沙尘物质的水平通量随高度的增加而减小,与高度的关系可用幂函数和指数函数表示;55%～58%的沙尘量在地表0.5 m高度以内传输;73%～75%在地表1 m高度以内传输;87%～89%在地表1.5 m高度以内传输;2010年5月25日至2011年5月24日,通过0～2 m高度的单宽总输沙量为1 846.7 kg•m^-1;其中PM80、PM50的输送量分别为1 192.0 kg•m^-1、387.9 kg•m^-1。     

新疆策勒河下游塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动特征

通过对策勒风沙前沿风况及输沙数据统计分析,采用回归分析方法,初步揭示了其风沙活动特征。结果表明:单方位0-100cm高度集沙仪每层高度输沙量随高度变化服从指数或幂函数关系,0-10cm和0-20cm高度范围累积输沙量分别占总输沙量的12.43-42.88%和23.43-64.16%。全方位跃移输沙量主要集中在WNW、W、SW、WSW、NW方位上,每个观测阶段的输沙势与BSNE水平输沙通量呈多项式函数关系,相关性极好,输沙势大小与40cm高全方位跃移总输沙量呈线性正相关关系。单方位集沙仪在0-100cm高度累积输沙量与输沙势大小呈明显的指数函数关系。通过塔克拉玛干沙漠南缘风沙前沿风况大小可以预测BSNE输沙通量和近地表全方位跃移总输沙量,对于防沙工程的设计具有重要的理论意义。     

浑善达克沙地不同植被下的土壤水分状况

浑善达克沙地的中东段阳坡近裸的流动风沙土 0 - 1 0cm土层整个生长季内平均含水量较低、波动也比较大 ,而在 1 0cm以下则基本稳定在 3%左右 ,尤其是深层。丘间低地草本群落下的土壤湿度随深度增加变化较大 ,2 0cm以上土层含量较高 ,40 - 5 0cm土层的含水量最低 ,波动也剧烈 ,90cm以下达裸沙含水量水平。阴坡灌丛下 ,最低土壤含水量出现在 70 -90cm土层 ,深层土壤含水量长期稳定在 1 .5 %左右。这说明植物的生长使根层土壤含水量下降 ,而且不同植物利用水的土层及利用土壤水的量不同。这可能是引起流动风沙土向固定风沙土转变过程中地表植被演替及决定地区顶级群落的主要原因。在干旱半干旱地区 ,植被影响着降水在土层中的分布及地表的蒸散条件 ,使土壤有效水向浅层分配。而降水在土壤不同深度的分配及入渗深度 ,决定着地表植被的生活型 ,从而影响地表植被的演替方向及顶级类型。需水量较大的灌丛在沙丘阴坡能形成稳定的群落 ,是由于沙丘为植物避免干旱胁迫 ,延长在干旱季节的生存时间创造了条件 ,因此 ,沙丘是沙地的重要环境资源 ,尤其是高大沙丘 ,在这类地区的防风固沙中具有重要的作用。     

策勒沙漠-绿洲过渡带不同下垫面的输沙通量及粒度差异特征

沙漠-绿洲过渡带天然植被具有良好的防风阻沙效益,对绿洲内部农田起到重要保护作用。在策勒4个不同下垫面风动力条件研究基础上,结合地表和BSNE积沙仪沙样粒度进行分析,探讨不同下垫面水平输沙通量差异及沙物质粒度特征及形成原因。结果表明:平均风速及地表输沙率从流沙前沿经半固定沙地、固定沙地、进入绿洲后大幅度减少。沿主风向随着与流沙前沿距离的增加和搬运高度的增加,地表裸平沙地和输沙沙粒平均粒径都有变细的趋势,流沙前沿和绿洲边缘地表沙粒平均粒径相差30μm,BSNE跃移输沙沙粒粒级分布范围比过渡带平沙地地表沙粒粒级分布范围较窄。     

采煤塌陷对固定沙丘土壤水分动态的影响研究

通过对毛乌素沙地东南边缘沙地采煤塌陷对固定沙丘的水分时空动态分布规律影响的研究表明,沙土含水量的时空变化与降雨季节和降雨量有密切关系。沙丘0-80cm土层为土壤水分受降雨影响的活跃层,其中0-40cm土层变化最为明显。沙丘的迎风坡和坡顶含水量低于沙区的其他部位,但受沙丘高度以及植被和土壤质地的影响这种差异并不明显。在沙区采煤引起的地表塌陷对土壤水分的时空变化影响较小。     

乌海市沿黄河两岸沙丘风沙流结构差异与冰面风沙特征

为了研究乌海市沿黄河两岸沙丘风沙流结构差异与冰面风沙特征,开展以黄河西岸-黄河冰面-黄河东岸为路径的风沙观测实验,通过对比分析黄河两岸沙丘风沙流结构、沙尘粒度特征,为黄河沙尘防控问题提供理论依据。研究表明:两岸沙丘总输沙率均随着高度增加而减小,东岸输沙率垂直拟合优度较西岸差,风沙流比西岸更容易达到非饱和状态。黄河冰面裂缝滞留沙尘粒径大于0. 19 mm,较小颗粒则输移到东岸,东岸沙丘受矿采区粉尘影响,极细砂粒(0. 05～0. 1 mm)含量增加,极细砂平均含量东岸西岸,沙尘平均粒径东岸西岸。沿黄河两岸沙丘与冰面沙尘的粒度参数峰度均为宽峰态,沙物质来源相似。     

毛乌素沙地东南缘不同类型沙丘土壤水分分布特征

通过对横山县境内毛乌素沙地东南缘的实地考察,根据植被类型和植被覆盖度,将沙丘分为裸露流动沙丘、灌木覆盖沙丘、乔木覆盖沙丘,分别在各类沙丘不同地貌部位实施4 m深度钻孔取样,并进行含水量测试和粒度分析,研究沙地土壤含水量变化。结果表明:对于垂直方向0～4m深度的沙地、灌木和乔木覆盖沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>迎风坡>背风坡,而裸露流动沙丘平均含水量变化为:丘间洼地>背风坡>迎风坡;不同类型沙丘在各地貌部位不同层段含水量变化差异明显,变化趋势不统一。沙丘的地貌部位相同,地表的植被类型和覆盖度差异是影响沙地土壤含水量的重要因素,测试结果显示,迎风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘;背风坡含水量为:灌木覆盖沙丘>裸露流动沙丘>乔木覆盖沙丘;丘间洼地含水量为:灌木覆盖沙丘>乔木覆盖沙丘>裸露流动沙丘。灌木覆盖沙丘土壤含水量变异系数最大,水分含量在不同层位波动较大,裸露流动沙丘和乔木覆盖沙丘含水量波动差异较小。沙丘上生长的灌木和乔木明显地改变了沙丘含水量的变化特征,灌木比乔木对沙丘含水量及其垂向变化的影响更显著。灌木对地表大气中的粉尘有较强的拦截能力,灌木沙丘平均的粉砂和黏土含量高,灌木的覆盖有利于沙地的土壤化进程和保持沙地水分,在沙地绿化过程中,应充分考虑灌木植物的作用。     

基于涡度相关的半干旱区沙丘-草甸水热通量对比分析

为了解科尔沁地区不同下垫面地-气界面的能量收支、水汽交换过程及其与气象要素的响应关系,利用涡度相关法开路系统、常规微气象观测系统等进行长期定位观测,选取流动半流动沙丘和草甸2种下垫面下的观测资料进行对比分析。结果表明:草甸与沙地潜热通量日变化差异明显,且春秋两季典型晴天更为显著,沙地约为草甸的26.2%和30.5%;夏季沙丘与草甸潜热极值大体持平,冬季2个站点差距缩小,互为上下波动;在冬、春、夏季3个典型晴天中,草甸与沙地感热通量差异显著的起始与终止时间不断提前,累积大于时长分别为19.5 h、16 h、6 h,秋季二者差异的时间不断推后,累积时长缩短;观测通量源区随风向改变而发生变化,风频比例越大,通量源区的贡献距离越长;草甸、沙地蒸散量与降雨呈负相关,雨后日蒸散值分别较晴天偏低14%和40%,晴天,沙地日蒸散量随风速波动呈规律性变化,而较大风速对草甸蒸散发不利。     

风速对海岸沙丘表面风沙流结构影响的实证研究

在河北昌黎黄金海岸形态典型的横向沙脊顶部,对不同风速下的风沙流结构进行了观测。结果表明:随着风速的增加,风沙流中40 cm高度内的绝对输沙量增加,40~60 cm高度内各层的绝对输沙量减少;相对输沙量,在0~4 cm高度内减少,4~20 cm高度内增加,20~44 cm高度内变化较小,44~60 cm高度内减少;风沙流结构模式在0~40 cm高程内为指数分布,但在0~60 cm高程内随风速增大由幂函数分布转变为指数函数分布,在40~60 cm高程内则转变为相关性更强的多项式函数分布。风速变化对风沙流结构的上述影响,主要与随风速增加增大了沙粒的搬运高度以及气流搬运沙物质的粒度组成有关。     

科尔沁沙地坨甸交错区土壤水分的空间变异规律

科尔沁沙地沙丘-草甸相间地区,地貌形态多样、土地利用类型众多,从而导致土壤水分空间分布的复杂性。通过对科尔沁沙地典型沙丘-草甸相间地区的调查取样与试验分析,运用统计学理论和方法,研究土壤水分的空间变异性及其空间分布规律。结果表明：水平方向上,土壤水分总体表现为草甸地大于沙丘地,过渡带介于两者之间。就草甸地而言,植物生长越好,其土壤水分越高,保水持水性能也越好;沙丘地则与之相反,植被最稀疏的流动沙丘,其土壤含水量大于半流动半固定沙丘与固定沙丘,且有良好的储水条件。垂向上,高覆盖草甸、低覆盖草甸和农田（草甸）土壤含水量在地表下0～40 cm波动最大,40～160 cm随深度增加而递增;流动沙丘、半流动沙丘和固定沙丘土壤含水量随深度增加呈微弱加大趋势。林地、撂荒地、农田（沙丘）变化程度居中。从空间分布看,研究区中东部土壤水分偏大,且向南北两侧区域递减。     

陕北毛乌素沙地土壤水分时空变异规律研究

对陕北毛乌素沙地流动、固定、半固定沙丘的土壤水分进行的长期动态观测结果表明,含水量排序为流动沙丘(8.47%)＞半固定沙丘(8.40%)＞固定沙丘(8.39%).沙地含水量随土壤深度的变化存在着分布上的差异,随着深度的增加呈现先增加再减少的趋势,在0～60 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.08%、8.00%和8.03%,差异不显著;在60～200 cm土层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.65%、8.57%和8.53%,差异显著(P>0.05),其中60～140 cm层,流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘土壤水分含量分别为8.76%、8.62%和8.54%,差异极显著(P>0.01).固定沙丘、半固定沙丘大部分背风面的土壤含水量高于迎风面的含水量,但在流动沙丘上迎风面的土壤含水量却明显比背风面的高.在沙丘的不同部位含水量也存在差异,土壤含水量坡顶部＜坡中部＜坡底部,在沙丘下部的丘间土壤含水量明显高于丘顶部.另外,沙地水分还受季节变化的影响,具有明显的季节变异性.     

浑善达克沙地榆种子扩散及成苗影响因素分析

以浑善达克沙地榆为研究对象,以种子扩散规律及成苗率为主要研究内容,采用样线法调查了平沙地、沙丘迎风坡、丘间草地、稀疏灌木地、灌木地5种不同地表类型下沙地榆种子数量.分析种子分布数量与母树距离、地表状况、植被种类、盖度和高度及成苗率与土壤含水率的关系.结果证明:影响种子分布数量的主要因子是母树的距离,其他因子对沙地榆种子...     

塔克拉玛干沙漠北缘荒漠过渡带风沙流结构特征分析

利用多种集沙仪,通过野外实时输沙观测,对塔克拉玛干沙漠北缘荒漠过渡带的地表风沙流特征进行了分析,结果表明：① 100 cm高度范围内,总输沙量的47.3%分布在30 cm高度内,这一比例小于前人的研究结果;输沙量随高度的变化比较符合幂函数分布。② 风沙流输沙的粒径以细砂、极细砂与粉砂为主,各高度层所占比例均达99%以上;风沙流输沙平均粒径随高度增加而减小,沙尘的含量随高度增加呈现“象鼻”状分布。③ 风沙流中贴地层风速廓线受风沙相互作用的影响,不再符合对数分布,更加符合幂函数u=az^b分布。     

DPM模型计算中国北方沙漠地区粉尘释放通量

本文利用DPM(Dust Production Model)模型模拟计算了我国北方沙漠地区不同的土壤微团粒在不同的地表粗糙度和地表摩擦风速下的水平跃移通量、粉尘释放通量、粉尘释放效率以及在特定量中粉尘粒子的质量和数浓度的分布,并对上述计算结果进行了讨论和分析。通过与实际观测结果进行对比的粗糙度和地表摩擦风速下粉尘释放通量后发现二者基本一致,从而证明了DPM模型是可以用来初步模拟中国北方沙漠地区的粉尘释放过程,这将有利于进一步较准确得模拟沙尘的输送、沉降以及气候效应。     

简单横向沙丘表面物质组成、气流分布及其在动力学过程中的意义

对简单横向沙丘的形态特征、气流、表面以及被输移的沙物质组成的观测和分析表明 ,沙丘形态特征和表面物质组成的分异是导致沙物质在迎风坡坡脚不能沉积并向下风向输送的主要原因。对沙丘背风坡气流观测表明 ,在沙丘背风坡贴近地面的一定高度气流仍能保持一定的强度 ,其输沙方向与沙丘走向近似于垂直 ,并有相当强的输沙能力 ,但其作用被限制在背风坡范围内 ,这对保持沙丘形态有重要的作用。在野外风沙观测中气流的湍流和波动被忽略 ,平均风速并不能完全反映野外气流的性质。在低 -中强度风沙活动过程中 ,被输送的沙物质的粒度组成与下垫面物质有明显的差异 ,被输送沙物质的平均粒径小于下垫面沙平均粒径 ,输沙过程是一典型的随机过程。特定区域内 ,一定粒径范围内的沙物质不断被堆积而形成沙丘 ,经过一系列的动力学过程 ,最终形成处于动态平衡的区域沙丘地貌分布格局     

毛乌素沙地南缘沙丘水分的时空分布特征

在2003年4～10月,通过对毛乌素沙地南缘沙丘0～100 cm沙层水分含量的定点观测,结果表明:不同季节水分含量为秋季＞春季＞夏季,春、秋季节为沙丘水分的积累期,夏季为水分亏缺期;沙丘水分垂直变化小,近地表水分含量低,普遍存在一层干沙层,厚度约为10～20 cm.沙丘各部位水分由高到低依次为丘间＞背风坡＞迎风坡＞丘顶,夏季由于地表出现干沙层,故迎风坡水分高于背风坡.     

民勤地区沙尘暴近地面风速特征及其与环境因子的关系

作为沙尘暴发生必不可少的动力条件,风是判定沙尘暴强度的主要指标,也是沙尘暴预测预报的依据。虽然人类对风的认识很早、研究很多,但是对沙尘暴过程中的风速特征仍然在不断的探索中。文中研究了民勤荒漠区、绿洲边缘和绿洲内部三种下垫面近地面50m沙尘暴风速特征及其与环境因子的关系。主要研究结果是:1)在三种不同的下垫面条件下,沙尘暴风速在近地面50m范围内风速均随高度遵循幂函数关系递增。2)从荒漠区到绿洲边缘近地表0-50m内风速平均削减4.11%,再从绿洲边缘到达绿洲内部风速平均削减30.45%。风穿越研究断面,随高度增加风速削减率逐渐减小。3)不同季节,沙尘暴平均风速没有明显差异,但地表粗糙度越小沙尘暴平均风速的季节性差异越大,高度越高季节差异越大。4)绿洲内部地表粗糙度为2.121 cm,绿洲边缘为0.082 cm,荒漠区为0.023 cm。5)根据每次沙尘暴过程中30m in平均风速随时间的振荡曲线的轮廓可将沙尘暴归纳为三类,分别为单峰型、双峰型和多峰型。这三种不同类型的沙尘暴在大气环流背景、沙尘暴的发生时间、沙尘暴过程中风速的时空变化等均有明显的不同。在一次沙尘暴过程中,从垂直梯度看,随着高度的增加风速随时间曲线的振幅增大,而振荡频率降低;从水平梯度看,沙尘暴流场从荒漠区经绿洲边缘到达绿洲内部,风速曲线振幅逐渐减小,振荡频率逐渐增加。     

塔中地区一次沙尘暴过程的输沙通量估算

以塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区为研究区,对2008年7月19日11;2923:56时一次沙尘暴天气过程进行野外实时输沙观测,利用经典输沙经验公式,对此次沙尘天气的输沙通量进行估算.确定了塔中地区的临界摩擦速度为0.24m/s,建立了塔中地区2m高度风速与输沙率的关系,发现Lettau输沙率公式的计算结果与实测值最为接近,塔中地区此次沙尘暴发生期间的水平输沙通量和垂直输沙通量分别为258.67x10-4kg/(m·s),40.07x10-7kg/(m2·s).     

锡林郭勒典型草原区平坦草地风雪流结构特征

通过对锡林郭勒典型草原区平坦草地积雪全覆盖状况下风雪流野外观测,分析了近地表100 cm高度内的风雪流结构。结果表明:风雪流结构表现为移雪强度随距离雪面高度增加而急剧减弱。风雪流活动范围随着2 m处风速增强而逐步增大。风雪流结构函数在低风速条件下(4~7 m·s~(-1))符合对数函数关系衰减,高风速条件下(8 m·s~(-1))呈幂函数关系衰减;风雪流搬运高度主要集中在近地表20 cm范围内,该高度内移雪量达到总移雪量的80%以上;近地表100 cm高度范围内的平均移雪强度与2 m处风速符合极显著的幂函数关系,关系式为Q=3.378 6×10~(-7)·V~(5.5390)(P0.001,R~2=0.972 9)。近地表风速的增加,会导致风雪流搬运能力的急剧增强。相关结论可为典型草原区风雪流防治提供理论依据。     

策勒不同下垫面风速廓线时空差异研究

通过对新疆策勒4个下垫面10m高风速廓线及粗糙度、摩阻风速等分析,探讨不同时空条件下植被和地形对风场的影响。结果表明:在中性层结下,从流沙前沿到半固定沙地、固定沙地扬沙天气风速廓线斜率依次降低,风速较大时基本符合对数关系,其拟合程度依次是半固定沙地﹥固定沙地﹥流沙地,绿洲内部2m以上高度的风速较大时与高度基本符合对数关系。春季沙尘暴期间风速较小时半固定沙地0-10m高及绿洲内部2m以上高度风速与高度变化接近对数关系,当夏季沙尘暴风速较大时,4个下垫面不同高度风速与高度之间都不呈现对数关系。随着地表植被覆盖度的增加,粗糙度和摩阻风速也迅速增加,绿洲内部夏季沙尘暴天气近地表粗糙度比春季地表粗糙度增加较为显著。