浑善达克沙地西部新月形沙丘和抛物线沙丘共存区的地貌特征

新月形沙丘和抛物线沙丘可以相互转化和共存,对共存区地貌特征的研究有助于对其形成原因的理解和为防沙治沙提供科学依据。本文基于Esri历史影像服务,对浑善达克沙地西部新月形沙丘和抛物线沙丘共存区3个时期（2008年1月15日、2011年6月4日和2016年9月20日）的沙丘形态参数进行了提取,并计算了沙丘的移动方向和移动速度。结果表明：典型新月形沙丘集中分布于沙地西部的15个与干湖盆有关的区域,雏形新月形沙丘和雏形抛物线沙丘则依次分布在干湖盆外围,干湖盆的出现是浑善达克沙地典型新月形沙丘发育的关键因素,对湖泊干涸引起的沙漠化应引起足够重视。对共存区最典型的5区分析发现,典型新月形沙丘和雏形新月形沙丘在涉及到两翼的形态参数分布模式上与雏形抛物线沙丘有明显差异。进一步对沙丘形态参数间的相关性分析发现,从新月形沙丘向抛物线沙丘的转变过程中,迎风坡长、背风坡长和底面积的变化具有继承性,两翼在该过程中变化最大。此外,3类沙丘的移动方向在数值上差异不大并与合成输沙势方向（RDD）的变化一致,但三者的移动速度差异明显,且影响不同类型沙丘移动速度的因素也不相同。其中,植被对植被覆盖状况相对良好的雏形抛物线...     

策勒流沙前沿柽柳灌丛沙堆地表蚀积变化特征

为了研究柽柳灌丛沙堆表面蚀积变化特征及其风沙环境演变方向,采用插钎法对策勒流沙地半球形柽柳灌丛沙堆进行地表蚀积变化观测,结合同步气象数据,采用数理统计和函数拟合方法分析,结果表明:柽柳灌丛沙堆迎风坡和顶部为风积区,沙堆外围西北区、北翼区、南翼区均为年蚀积动态平衡区,在一年内既不风蚀也不风积。灌丛沙堆外围的西南区为严重的沙丘前移风蚀区,受多风向变化影响,沙堆外围的东侧背风区为轻微-中等程度的风蚀区。沙堆表面年净风积量为0.47 m3,风蚀量为0.004 8 m3,风蚀主要发生在背风坡坡底和裸露的坡脚上。沙堆表面风积量与每个阶段起沙风时间呈一定相关性,除了北翼区表面风积量与大于起沙风平均风速中等相关外,其余几个观测小区风蚀量、风积量与对应的大于起沙风的平均风速之间相关性较差,沙堆西区、北翼区、背风区表面风蚀量与起沙风时间为中等程度相关性,背风区的相关性最好,灌丛沙堆表面和外围南翼区风积量与每个阶段起沙风时间呈中等程度相关性。     

敦煌月牙泉景区沙丘表面沙物质的粒度特征

结合风况和蚀积监测数据,系统分析月牙泉南侧线性沙丘、北侧金字塔沙丘表面沙物质粒度特征及其环境指示意义。结果表明:(1)线性沙丘SW坡面以风蚀为主,NE坡面以风积为主,由此导致NE坡面表面沙物质较SW坡面细、分选性好。(2)月牙泉北侧金字塔沙丘SW坡面以风蚀作用为主,沙物质粒径最粗,分选最差。NW坡面也是主要的风蚀面,但由于靠近绿洲防护林,底部以风积为主。E坡面以风积作用为主,沙物质粒径最细、分选最好。(3)从风场、粒度和蚀积变化监测结果来看,对月牙泉危害最大的是南侧线性沙丘NE坡面的积沙。金字塔沙丘SW坡面中部的持续积沙也会对月牙泉构成潜在的威胁。因此,为了更好的保护月牙泉这一自然奇观,应该加强景区周边环境监测与管理。     

敦煌鸣沙山月牙泉景区高大沙丘短期动态变化特征

鸣沙山月牙泉以其独特的"沙丘抱泉,泉映沙丘"景观享誉中外,其形成与保存备受关注。通过野外气象站定位监测与全站仪测量等手段,对鸣沙山月牙泉景区短期沙山变化进行全面系统研究。结果表明:无论年内还是整年监测期,月牙泉周边高大沙丘变化趋势与多年航片解析下的南侧线性沙垄北移和北沙山南移形成的合围之势有所不同。首先,沙丘脊线来回摆动,并非一直朝单一方向移动。其次,沙丘坡面表现风蚀或风积,蚀积量与风况、沙源供给、下垫面以及周边障碍物等密切相关。并且,整年监测期内沙丘迎风坡面风蚀,背风坡面风积。此项研究揭示了月牙泉短期高大沙丘的移动规律,可为月牙泉保护提供新思路。     

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。     

新疆和田河流域单株柽柳灌丛流场的实验研究

柽柳是新疆和田河流域广泛分布的一种灌木,是影响柽柳灌丛沙堆发育的主要因素之一.依据风沙运动实验相似理论,以新疆和田河流域的柽柳灌丛为原型,用塑料制作成高(h)10 cm、冠幅10 cm×10 cm单株柽柳灌丛实验模型,在风洞中选用6,8,10,12 m/s和14 m/s5组不同风速,分别对单株柽柳灌丛模型作纯气流流场的模拟实验和在风沙流作用条件下单株柽柳灌丛周围沙粒蚀积特征的观测.模拟实验表明:在不同动力条件作用下,单株柽柳灌丛迎风侧的"足部"为一明显的气流减速区,但沙粒的蚀积特征表现为风蚀;在单株柽柳灌丛的上方一倍植株高度的范围内为气流加速区;在单株柽柳灌丛的背风侧顺风向为弱涡流区,表现为积沙、气流恢复区、风蚀;而在单株柽柳灌丛的两侧为气流的加速区,表现为强烈的风蚀;随着实验风速的增加,单株柽柳灌丛后涡流区内,积沙形成的沙条长短轴的长度经历了一个先减小后增大的变化过程;柽柳灌丛引发的风沙流流场结构的变化,干扰了风沙流的运行,对于维持柽柳灌丛沙堆的形态,促进柽柳灌丛沙堆的增长具有重要的作用.     

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.     

青藏铁路沱沱河路段流场特征及沙害形成机理

通过对青藏铁路沱沱河路段路基流场结构、风速廓线特征的风洞模拟实验研究,发现气流在途经铁路路基时,路基断面对近地表流场改变极大,在其两侧形成明显的遇阻抬升区、集流加速区、减速沉降区以及消散恢复区。铁路沙害的形成主要是路基迎风侧气流由于遇阻抬升和集流加速,对路肩和路基中上部产生风蚀;随着气流加速抬升,底层砂粒以跌落沉降的方式堆积在路基迎风坡坡脚,造成路基沙埋;当气流越过路基,在背风侧由于减速沉降和涡旋运动,风沙流处于过饱和状态,将所携带的大量砂粒堆积在背风坡。     

来流廓线对风沙流场和风沙堆积影响的数值模拟——以挡沙墙为例

来流风速廓线是控制与影响风沙流场变化的关键因素。基于CFD欧拉非定常模型,通过对不同来流廓线形式在特定粗糙度下垫面的数值分析,探究来流廓线对流场风速与积沙形态的影响。结果表明:2种来流廓线形式均在挡沙墙周围形成速度分区。其中,在背风侧,均匀流时回流区不明显,对数流时则回流区较明显;在迎风侧,均匀流时速度发生突变,对数流时则呈对数规律递增;不同来流形式下挡沙墙积沙分布不同,均匀流时只在背风侧形成积沙,而对数流时两侧均有积沙,且迎风侧积沙多于背风侧,来流速度越大,迎风侧积沙减小,而背风侧增多。     

塔里木河流域土地荒漠化现状分析

以塔里木河流域为对象,采用遥感与地理信息相结合的方法获取塔里木河流域土地荒漠化现状.结果表明,塔里木河流域土地荒漠化面积占调查区面积的73.60%.在荒漠化主导因素中,塔里木河流域以风蚀为主的荒漠化土地类型,占荒漠化土地面积的73.61%.在荒漠化程度中,以极重度为主,占荒漠化土地的35.41%;在荒漠化土地利用类型中,以未利用土地荒漠化为主,占荒漠化面积的48.45%;在空间分布上,以塔里木河流域中下游荒漠化土地所占比重最大.     

新月形沙丘及新月形沙丘链存在的环境条件——以甘肃河西沙区为例

新月形沙丘是一种主要的沙丘类型,一般存在于沙漠边缘亦即绿洲边缘.环境是新月形沙丘形成和存在的基础,不同环境的风沙活动规律不同.为了揭示新月形沙丘形成和存在的环境条件,文中在对甘肃河西沙区新月形沙丘和新月形沙丘链的分布状况调查的基础上,详细调查了甘肃河西沙区新月形沙丘和新月形沙丘链的形态特征和分布的环境条件,用方差检验了样本之间的差异显著性和指标之间的相关显著性.结果表明:甘肃河西沙区的新月形沙丘及新月形沙丘链均分布在沙漠边缘的下风向,一般为斑块状分布.分布区域为平坦的沙粘质或沙砾质滩地,丘间较为开阔,新月形沙丘上风向平均有246.4m的平坦沙砾质滩地或平坦粘砾质滩地,沙丘下风向平均有374.4m的平坦沙砾质滩地或平均粘砾质滩地;新月形沙丘链的上风向平均有236.6m的平坦粘砾质滩地或平坦的沙砾质滩地,下风向平均有958.1m的平坦粘砾质滩地或平坦的沙砾质滩地.新月形沙丘及新月形沙丘链的分布区都具有明显的主风向,其他方向的风速较小或偶尔有大风但频率较低;甘肃河西地区沙漠边缘的新月形沙丘相对较为高大,新月形沙丘链较新月形沙丘更高更大.分析结果认为,沙丘最高点与沙脊线重合或分离可能与主导风向与反向风的分布频率以及观测的季节有关.     

风沙地貌研究的若干新进展

最近研究表明：风棱石在重建古环境方面有重要作用,雅丹是以风蚀为主并在其它地貌过程参与下形成的。新月形沙丘沿垂直于丘脊的方向运动时常表现为动态均衡,运用合成风向假说能较好地阐明线形丘的动力过程的沉积构造,而复杂风信假说在解释星状沙丘的成因,动态和构造方面更具有说服力。     

基于数字图像的风蚀地表颗粒粒度特征及空间异质性

基于数字图像处理技术获取了吉兰泰盐湖北部风蚀粗粒化地表不同粒级风蚀颗粒的百分含量,并采用经典统计学和地统计学分析方法对各粒级颗粒的空间异质性进行了分析.结果表明:1)高度可蚀(＜0.42mm)、半可蚀(0.42～0.84mm)和不可蚀(＞0.84mm)颗粒百分含量的均值分别为17.20％、20.73％和47.38％,说明研究区地表物质组成以不可蚀颗粒为主.2)高度可蚀、半可蚀和不可蚀颗粒含量的变异系数分别为53.31％、32.75％和41.58％,3者的半方差函数最优拟合理论模型均为指数模型,变异系数和半方差函数模型说明地表物质组成中,颗粒越小,其空间分布的变异性越大.3)3类风蚀颗粒的空间分布格局均呈斑块状,说明颗粒空间分布格局是由结构因素和随机因素共同作用的结果.其中,成土母质、风蚀及植被分布状况是造成不同粒级颗粒分布出现差异的主要驱动力,此外,人为过程在一定程度上也影响了颗粒的再分布.     

内蒙古农牧交错带中部地区荒漠化与土地利用之关系分析

本文利用RS与GIS技术手段分析了内蒙古农牧交错带中部地区荒漠化情况,得 出结论如下:①研究区土地退化主要以草地、耕地退化为主。其中,草地退化严重。在2000 年,草地退化面积达3556516.9hm2,占总草地面积的75.3%;耕地退化面积为1905119.6 hm2,占总耕地面积的69.2%。②研究区土地荒漠化面积达5982412.2hm2,占研究区面积的 71.0%。其中风蚀荒漠化面积最大,占研究区总面积的38.6%;水蚀荒漠化面积次之,面积 2491597hm2,占研究区总面积的29.6%;盐渍化面积最小,为239296hm2,只占2.8%。     

塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垅表面沙物质粒度特征

本文对塔克拉玛干沙漠腹地纵向沙垅表面沙粒、丘间地沙粒进行了粒度分析。结果表明,沙垅以极细沙为主,平均粒径３．０６Φ,沙粒从沙垅迎风侧到背风侧逐渐变细。沙丘沙比丘间地沙分选好,沙垅背风侧比迎风侧分选好。沙粒属极负偏,偏度－０．２２,丘间地沙比沙丘沙更趋向负偏。峰度１．３８,属尖峰态。粒径与偏度和峰度成正相关,分选和偏度成良好负相关。沙丘沙以单峰态为主,累积频率曲线为２～３段式,丘间地以双峰态为主,累积频率曲线为３～４段。大尺度地形对沙粒段式没有影响,对各段组分含量相对大小有影响。     

流动沙丘区公路路基风沙流场数值模拟及路面沙害形成机制

基于CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟,以青海省中灶火省道303公路为研究区域,对流动沙丘区公路路基风沙流场进行了模拟分析,揭示了流动沙丘区路面沙害的形成机制,以期为流动沙丘区路面沙害的防治提供理论依据。数值模拟结果表明:当气流经过流动沙丘和路基时,气流速度产生分区;当存在流动沙丘时,路基周边的减速区范围明显增大,路基坡面和背风坡全部处于气流低速区的范围,沙丘高度以上,在沙丘顶部气流速度急剧增大,受障碍物自身形状的影响,风速变化由"Ω"型分布变为"M"型分布。当沙丘表面的原有防护体系疏于维护、更新,沙粒在沙丘附近大量堆积,沙丘会慢慢沿主风向移动,成为沙源,掩埋路基而形成沙害。数值模拟结果与现场实际相吻合,证实了数值模拟的准确性。对于流动沙丘区公路的沙害防治,应详细考察当地的地貌形态及风沙流运动规律,定期检查维护原有防护体系,及时清理积沙,既要阻止风沙流对沙丘进行沙源供给,又要防止沙丘本身成为沙源。     

塔克拉玛干沙漠南缘新月形沙丘移动特征

新月形沙丘的移动特征可以反映区域内风沙运移和地貌演化过程,对于科学开展风沙灾害防治具有重要意义。本文利用卫星遥感影像与气象再分析数据,研究了塔克拉玛干沙漠南缘6个新月形沙丘群2012—2022年的形态变化与移动特征。结果表明：(1)研究区域内新月形沙丘平均移动速率为6.86 m·a^-1,移动方向与对应区域内盛行风方向基本一致;(2)不同区域内新月形沙丘形态参数之间的关联性呈现显著差异;(3)沙丘高度、下垫面植被覆盖、年均降雨量以及地表温度与沙丘移动速率呈负相关关系,分区拟合结果有差异;(4)且末西南区域的年平均输沙通量约为77120.5 kg·m^-1。研究结果反映了新月形沙丘移动规律的复杂性,不同地理环境因子的影响程度或存在显著差异,需结合实地情况进行具体分析。同时,在沙丘演化过程中,形态参数的动态变化反映了沙丘迁移的内在机理,进一步为新月形沙丘的发育机理提供了实证数据,也为沙丘危害防治和土地规划提供了参考依据。     

塔克拉玛干沙漠腹地横向沙丘表面紧实度分异特征

沙丘表面紧实度是量化沙丘紧实程度的一个综合性指标,紧实度指标与沙丘的风蚀与堆积成因关系密切,对风成沙丘的形成具有重要意义。基于对塔克拉玛干沙漠腹地垄间平地的4种简单横向沙丘〔饼状沙丘(PD)、盾状沙丘(SD)、雏形新月形沙丘(PCD)、新月形沙丘(TCD)〕表面紧实度、容重、孔隙度和平均粒径的测量,通过最小显著差异法(LSD)分析和多重比较,对简单横向沙丘表面紧实度的空间分异特征及其形成机制进行了分析。研究结果表明:1 4种沙丘的沙面紧实度均具有较大的空间差异性,并且此差异性具有方向性,纵向差异性最大,横向差异较小;2 4种沙丘表面紧实度平均值表现为:盾状沙丘饼状沙丘雏形新月形沙丘新月形沙丘,而紧实度空间差异性却表现为:饼状沙丘盾状沙丘雏形新月形沙丘新月形沙丘,最大值和最小值点出现的位置也不同;3沙丘表面紧实度和容重、孔隙度具有很好的相关性,在质地相似的沙物质中,容重和孔隙度均可以作为衡量紧实度的指标。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合纵向沙垄间地沙丘空间分形及稳定性

塔克拉玛干沙漠的大地貌格局是高大复合沙垄和宽广垄间地相间分布,而垄间地是研究简单沙丘发育过程的良好试验场地。基于Google Earth影像,以分形理论为基础,对塔克拉玛干沙漠腹地复合纵向沙垄区垄间地上覆沙丘在主导风方向上的分形特征进行了分析,结果表明：① 垄间地沙丘形状指数（面积-周长关系）的标度-频度双对数关系非常显著,分形关系客观存在,并且不受统计时所用标度的影响;② 垄间地各类沙丘的分维值存在差异,其中,饼状沙堆和沙片分维值最大（1.337）,新月形沙丘次之（1.170）,简单线性沙丘最小（1.087）;③ 垄间地沙丘分维值的空间差异较大,在1.187~1.656,其分维数：背风坡脚（1.24）＜垄间地中部（1.40）＜迎风坡脚（1.50）,变异系数为0.106;④ 垄间地沙丘稳定性指数与分维值的空间分布相反,即背风坡脚（0.26）＞垄间地中部（0.16）＞迎风坡脚（0.10）;⑤ 垄间地沙丘分维值空间差异主要与沙丘发育程度有关,其中,风信是动力基础,沙源是物质基础。在流动沙漠,沙丘分形维数可以作为反映其风沙环境特征的定量指标。     

无人机载激光雷达(LiDAR)沙丘特征线信息自动提取技术研究

沙丘移动是风蚀荒漠化的重要表征之一,而沙丘形态参数变化是沙丘移动的具体表现。针对目前沙丘形态参数提取中存在的地面测量过程沙丘形态易受破坏、普通光学影像难以获得沙丘三维信息等问题,文中以甘肃民勤西沙窝为研究区,利用无人机载激光雷达(LiDAR)数据,基于沙丘沙脊线和坡脚线处剖面曲率变化特征,发展了一种沙丘特征线自动提取算法。与地面实测数据的验证结果表明:该算法提取精度较高,沙脊线和坡脚线偏差为0.53m和0.52m,沙丘高度的实测值与估测值之间的R~2达到了0.993,RMSE为0.2326m。基于无人机载激光雷达数据开展算法研发是实现沙丘特征线自动提取有效途径,能够为区域沙丘移动监测和防沙治沙等荒漠化防治工作提供科学数据和技术支持。