塔克拉玛干沙漠大气降尘粒度特征——以塔里木沙漠公路沿线为例

选择塔里木沙漠公路沿线典型下垫面,通过连续野外定点观测、室内粒度分析等手段,研究塔克拉玛干沙漠腹地与复合纵向沙垄区不同地貌部位近地表大气降尘的粒度特征及其空间分异规律.结果发现:沙漠公路沿线大气降尘的平均粒径在3.28Φ～3.47Φ之间,以细砂、极细砂为主,粒径分布呈双峰态,表明降尘来源的多样性.沿线不同下垫面降尘中粒径＜50μm的细粒物质组成差异明显,位于沙漠北部和中部开阔的垄间区是沙尘的潜在源地.复合纵向沙垄区不同地貌部位的降尘细粒物质组成(粒径＜50μm)差异明显,垄间区降尘中的细粒物质含量最高.非尘暴降尘较之尘暴降尘偏细,粉砂和黏土含量更多,分选性更差.大气沉降颗粒的粒度分形维数可以从整体上反映出颗粒物的粒度分布和级配特征,是描述大气沉降颗粒物粒度特征的重要指标.     

石羊河中游河岸沙蒿种群的空间格局和关联性分析

以石羊河中游荒漠河岸植被优势种群沙蒿(Artemisia arenaria)为研究对象,采用点格局分析法,对垂直于河道不同距离梯度上沙蒿种群的空间格局和空间关联性进行了分析。结果表明：① 随着垂直于河道方向距离的递增,沙蒿种群由增长型逐渐演变为衰退型;② 垂直于河道不同距离梯度上沙蒿种群的格局特征为,在相对小的尺度上聚集分布特征明显,随尺度的增加聚集性减弱并逐渐表现出随机分布的格局特征,但距离河道近的沙蒿种群聚集强度大于距离河道远的种群;不同距离梯度上,沙蒿种群均表现出幼体聚集分布,成体随机分布的格局特征;③ 垂直于河道不同距离梯度上沙蒿种群不同龄级之间的关联性表现出异质性。距离河道近的沙蒿种群中,形体差异大的植株之间具有正关联性,反映了互利的生态关系;距离河道较远的沙蒿种群中,形体差异小的植株之间具有负关联性,反映了互斥的生态关系;其他龄级植株之间没有表现出明显的关联性。     

近50a新疆沙尘暴冷热点的时空分布特征

利用1961-2010年新疆88个气象站的观测资料,运用空间自相关和热点分析方法,分析了近50a新疆沙尘暴冷热点的时空分布特征。结果显示:新疆沙尘暴具有明显的地区差异,空间分布具有较强的正空间自相关性,属于显著的空间集聚分布;冷热点空间演化格局逐渐稳定,呈现出不断缩小并集聚分布的趋势,冷点向新疆北部的博州和伊犁河谷集聚,热点位于塔克拉玛干沙漠边缘的和田及其周边地区,沙尘暴的防灾减灾工作需重点关注热点的时空变化。     

毛乌素沙地不同水分梯度根系垂直分布与土壤水分关系的研究

通过对毛乌素沙地不同水分梯度根系垂直分布的研究表明:不同水分梯度根系分布随土壤深度的增加呈指数形式下降,不同梯度由于土壤水分、植被根系类型的差异,不同水分梯度植被根系的空间分布也有差异,不同梯度根量随土壤垂直深度的模拟方程分别为:y=9.5736e-0.1341x,R2=0.8859(I);y=16.246e-0.2037x,R2=0.9301(II);y=32.001e-0.1904x,R2=0.9544(III);y=28.336e-0.1993x,R2=0.9484(IV)。不同水分梯度土壤含水率变化程度不同,同一水分梯度各层土壤含水率变化幅度亦有差异,0.1m土壤含水率变异系数最大,随着土壤深度增加变异系数减小,根据土壤含水率变异系数分析我们将各层土壤水分垂直变化划分为活跃层(0-0.1m)、次活跃层(0.2-0.6m)、相对稳定层(1m)(I、II、III);而对IV梯度划为活跃层(0-0.1m、1m)、相对稳定层(0.3m)。根系生物量垂直分布与其对应土壤含水率有明显相反的关系,土壤含水率的变化与根系生物量的变化趋于相反,当土壤含水率增大时相应区域根系生物量减小;反之则增加。随水分梯度的增加各梯度最高水分利用层逐渐向表层发展,从第I梯度0.4m的6.84到第IV梯度0.1m的14.33。     

基于地形梯度的青藏高原冰川分布格局及成因

目前,冰川分布与变化的影响机理还存在不确定机制。为探究地形因子对冰川分布格局的影响,本文以第6版Randolph冰川编目数据和NASADEM为数据源,运用均值变点法、分布指数和地理探测器等方法,对青藏高原冰川在地形起伏度、海拔、坡度和坡向等地形梯度上的分布格局及其与地形因子之间的响应关系进行分析。结果表明：（1）青藏高原冰川对坡向、坡度的适宜性较广,对地形起伏度、海拔的选择性较强,且在高地形起伏度、高海拔上呈现优势分布。（2）地形对冰川发育影响较大,各地形因子对冰川空间分布的影响显著不同。海拔和地形起伏度是控制冰川分布的主要因素,且交互探测结果表明二者共同作用对冰川空间分异性影响最大。（3）在海拔和地形起伏度梯度上,喜马拉雅山脉冰川优势分布范围最广,其次是喀喇昆仑山脉,其余10座山脉冰川的优势分布均呈近似正态分布,但不同山脉形态各异。     

民勤绿洲边缘阻沙带表层土壤粒度空间分布特征

土壤粒度是风沙活动的重要表征参数。通过野外调查与室内测试,分析了不同空间分布防风固沙林表层土壤粒度的空间分布特征,旨在评价民勤绿洲边缘阻沙带防风固沙功能。结果表明:(1)坝区梭梭-沙拐枣-沙蒿-沙米固沙林表层土壤粒度组成以细砂、中砂、极细砂为主,分别占33.47%、26.08%、18.18%;泉山区白刺+沙蒿+五星蒿固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占29.62%、21.17%、18.87%;湖区白刺-芦苇-猪毛菜固沙林表层土壤粒度组成以细砂、粉粒和极细砂为主,分别占36.66%、27.98%、22.83%。(2)平均粒径:坝区(2.55Φ)泉山区(3.5Φ)湖区(3.94Φ),分选性:坝区(1.58Φ)较差,湖区(2.10Φ)和泉山区(2.29Φ)很差。(3)泉山区、湖区表层土壤粒度频率曲线为双峰型,坝区为单峰型,偏度均为极正偏态,峰度表现为很窄。粒度累计分布曲线反映出坝区风沙活动较泉山区、湖区频繁、强烈。阻沙带荒漠植被群落物种组成决定着其防风固沙功能的大小,进而影响其表层土壤的粒度分布特征。建议阻沙带生态防护体系修复时应注重选择固沙能力强的造林树种。     

托木尔峰冰川径流中悬移质粒度特征

利用2008年8月天山托木尔峰青冰滩72号冰川的考察资料,应用数理统计等方法,对该冰川区径流中悬移质粒度特征进行分析.结果表明:冰川径流中悬移质以细颗粒物质为主,且各个粒度组分含量变化幅度较大,粒度组成中约68%的颗粒物粒径小于63 μm,32%的颗粒物粒径大于63 μm,粒径小于4μm颗粒物占1.34%,粒度分布为双...     

河北邯郸HZ-S孔第四纪沉积物粒度特征分析

对河北邯郸HZ-S孔第四纪沉积物样品采用MS-2000型激光粒度分析仪进行测试和系统的粒度分析,研究结果表明:沉积物总体形成于水动力平稳低能的河湖相沉积环境。与典型的古洪水平流沉积物粒度特征进行对比,显示具有古洪水平流沉积特征。物质来源主要是以洪水为介质动力的河流冲积物(或洪积物),沉积物组成总体以粉砂为主,主要由悬移质构成,沉积物分选较好,粒度分布多为单峰型。其次是以地表径流为介质动力的陆源碎屑物质,由于短距离搬运,造成沉积物分选较差,跃移组分较多,粒度分布多为双峰型。纵向上沉积物平均粒径与<32μm细颗粒级百分含量呈同步正相变化,其大小主要受<4μm的粘土含量变化所控制。     

新疆玛纳斯河兴农湖沉积物特征反映的古环境探讨

大量研究表明沉积物的粒度和粘土矿物可以作为研究环境演变的载体。玛纳斯河兴农湖剖面位于新疆维吾尔族自治区克拉玛依市附近的一个农场内。本文分析了该剖面的粒度变化特点和粘土矿物的类型与含量变化。研究表明,兴农湖剖面以湖相沉积为主,位于古玛纳斯湖的边缘,是古玛纳斯湖的一部分。粘土矿物主要由伊利石、蒙皂石、高岭石和绿泥石组成。根据粒度和粘土矿物分析,将兴农湖沉积环境演变划分为9个阶段。     

北方农牧交错带地区土地利用的粒度效应研究——以化德县为例

粒度是土地利用过程运算的基本单元,不同的粒度影响着土地利用分析结果.粒度效应产生的基础之一是空间异质性,所以具有区域性,开展典型地区的粒度效应研究具有意义.文中以化德县为例,利用GIS和Fragstats平台,以分析土地利用结构、空间转移矩阵和景观格局指数为途径,对北方农牧交错带地区的土地利用的粒度效应进行了研究.结果表明:农牧交错带地区主导土地利用过程的地类为草地和耕地,合适粒度范围在10-50hm2之间,其中以10-20hm2范围最适宜.粒度效应与地类面积的数量结构和空间分布格局有关,并受计算方法的影响.基于面积优势原则进行粒度粗化的过程中,研究区内各地类斑块的面积差异是影响粒度效应的关键,其中优势地类对粒度效应具有主导作用.     

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。     

黄河乌兰布和沙漠段两岸地表沉积物多重分形特征及其指示意义

为了揭示黄河乌兰布和沙漠段两岸风沙沉积环境差异性与东岸沙物质来源,运用多重分形理论分析了两岸不同下垫面地表沉积物粒度多重分形特征。结果表明:除草地外,两岸沉积物众数粒径范围西岸为189. 13～212. 20μm,东岸为133. 89～168. 56μm,东岸地表颗粒整体较细,风能环境较弱。多重分形参数(D_0、D_1、D_2、Δ_α、Δf)均表现为东岸西岸,东岸沉积物粒径分布范围大、局部叠加程度强,进一步表明东岸沉积物颗粒属性差异大、颗粒来源范围广、沉积过程复杂、沉积环境多样。多重分形各参数与2～50μm、100～250μm粒径颗粒含量存在显著相关,据风沙颗粒运移规律,结合两岸地形地貌,初步揭示上风向乌兰布和沙漠为黄河东岸2～50μm悬移颗粒的主要源区之一。     

策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被沙丘表面风沙沉积物粒度特征分析研究

通过对策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被类型下沙丘表层风沙沉积物粒度分布特征进行研究,探讨不同荒漠植被类型下风沙沉积物的沉积规律。结果表明:胡杨、骆驼刺、柽柳、花花柴灌丛沙堆表层沉积物粒级组成均以极细砂(57.20%-60.37%)为主,其次为极粗粉砂(18.47%-21.34%)和细砂(16.56%-19.03%),骆驼刺灌丛沙堆表面整体风沙沉积物平均粒径最细(84.06μm),胡杨沙堆表面整体沙物质平均粒径最粗(88.88μm)。四种植被沙堆表面沙物质的分选性总体上在中等-较好水平,分选系数介于1.44-2.02之间,胡杨沙堆表层沙物质的偏度值在顶部附近属于极负偏,骆驼刺、柽柳、花花柴灌丛沙堆表面沙物质均为负偏。峰度值介于0.95-1.51之间,胡杨沙堆顶部附近及骆驼刺沙堆表层沙物质主要属于窄峰态,柽柳、花花柴沙堆表面沙物质属于中等峰态。沙物质平均粒径与偏度值呈极显著正相关性(p<0.01),沙物质的分选系数与峰度值呈极显著正相关性,沉积物粒度特征空间差异主要受物源、植被高度、冠型、疏透度等因素影响。     

沙柳方格沙障对库布齐沙漠沙丘粒度分布的影响

为定量探讨沙柳方格沙障对沙粒粒度组成与特征的影响,以流动沙丘(LS)、设障2a沙丘(TS)和设障6a沙丘(SS)为研究对象,在沙丘不同部位、不同土层和障格内不同位置进行取样,分析样品的粒度组成与特征。结果表明:1)随着设障年限的增加,粘粒和粉粒含量增加,细砂含量下降,SS粘粒和粉粒含量与TS和LS的含量差异显著,而TS和LS二者间差异不明显;LS、TS各粒级含量在三个层次间差异均不明显,而SS 0-5cm的粘粒、粉粒以及极细砂粒体积含量较其他2层差异显著。2)SS的频率分布曲线变化幅度小于TS和LS的频率分布曲线变化幅度。各沙丘的平均粒径MZ、分选系数δ、偏度SK、峰度KG的大小顺序均表现为SS相似文献   

土壤风蚀对表层土壤粒度特征的影响

土壤风蚀是一种严重的环境问题。文中选择我国西北干旱及半干旱区,风蚀严重的盐池县风沙土地为研究对象,利用Marven2000粒度分析仪对不同风蚀强度的表层土壤粒度进行分析,探讨土壤风蚀过程对地表粒度的影响,研究表明:随着风蚀程度的增加,表层土壤粒度逐渐变粗,由灌丛-推平耕地-草地-吹蚀地,地表中的细沙,粉沙和粘土的含量逐渐降低,而中沙和粗沙的含量逐渐增加。灌丛表面以细沙为主,占34.9%;推平耕地和草地以中沙为主,占32.7和39.1%;吹蚀地以粗沙为主,占44.2%;土壤平均粒径逐渐变粗,分别为2.48,2.08,1.91,1.12φ。土壤风蚀过程,地表的细沙,粉沙和粘土大量损失,灌丛的细沙,粉沙和粘土分别占34.86,20.01和10.98%,但在严重风蚀的吹蚀地,细沙,粉沙和粘土仅占6.09,3.72和2.52%。由此可见,土壤风蚀造成地表细颗粒物质损失,形成沙漠化土地。不同地表沙粒的分维数不同,随平均粒径增加,分维数总体降低。     

新疆艾比湖干涸湖底沉积物粒径分布及其对风蚀的响应

艾比湖已经干涸的湖底常年经历强烈风蚀,形成危害较大的沙（盐）尘暴。为了解风蚀过程干涸湖底沉积物粒径分布的变化特征,在干涸湖底选择无植被覆盖（S1）、芦苇荒漠带（S2）、梭梭荒漠带（S3）3个区域作为研究区,运用粒径分布参数表征粒径分布特征对风蚀的响应。结果表明：① 由于不同区域沉积物形成时间差异,S1、S2、S3之间粒级组成、平均粒径均差异显著。S1的沉积物为黏粒-粉粒-极细砂类型,其中,粉粒含量最高,为80.60%,相比其他两个区含量较大,但是平均粒径最小,在6.10Φ～6.30Φ之间;S2为粉粒-细砂-中砂类型,砂粒含量最高为87.71%,质地较粗变化幅度较大,平均粒径在2.25Φ～3.54Φ;而S3为粉粒-极细砂-细砂-中砂类型,各粒级含量相对比较平均,不同深度含量差别较大,平均粒径在3.38Φ～5.65Φ。② 干涸湖底不同区域沉积物粒级含量、粒径分布参数对风蚀的响应特征不同。由于风蚀程度不同,S1和S2 0～10 cm的沉积物,无覆盖区域和覆盖区域平均粒径、粒级含量差异显著,且随深度的增加,差异显著性呈现降低趋势。S3无覆盖和覆盖区域的平均粒径、粒级含量差异均不明显。     

巴丹吉林沙漠拐子湖地区贴地层风速廓线和风沙流结构特征

野外监测试验表明：自由风和风沙流廓线拟合虽都以Z=A·exp(-X/T)+Z₁形式分布,但在风沙流中拟合系数更高;风沙流结构中,在20 cm以下随着高度的增加,各高度的输沙率百分比、含沙浓度、运动颗粒能量都呈增大趋势;20 cm以上随高度增加,各高度输沙率百分比变小,输沙率占总输沙率的51%左右,含沙量主要集中在离地面20 cm以内;风沙流在垂直方向上,高度与含沙平均粒径呈负相关,风速与含沙平均粒径变化呈正相关。这些结论对拐子湖地区防风治沙有重要的指导意义。     

库布齐沙漠机械防沙措施的防护效益

在库布齐沙漠风沙防治试验场,开展了机械防沙措施的防护效益观测。结果表明:防风效益、阻沙效益和表土含水率等随沙障材料、规模和结构发生变化。1 1 m×1 m植物纤维网沙障和高密度聚乙烯(HDPE)网沙障风速降低比(K值)分别为58.5%和55.7%,均高于同规格的沙柳沙障的18.3%,说明同一规格下植物纤维网防风效果要优于其他材料;2 1 m×1 m植物纤维网沙障和1 m×1 m HDPE沙障的K值均小于相同材料8 m×8 m沙障的K值,说明小规格低立式沙障防风效应,低于相同材料较大规格高立式沙障;3月积沙量数据分析表明,阻沙栅栏能有效减小积沙量,而固沙沙障内积沙量受风向和局部地形影响较大;4不同材料与不同规格沙障内的表土含水率均高于对照区裸沙地,说明防沙措施对保持土壤水分也起到了一定作用。     

An improved particle tracking velocimetry(PTV) technique to evaluate the velocity field of saltating particles

Velocity is a key parameter characterizing the movement of saltating particles. High-speed photography is an efficient method to record the velocity. But, manually determining the relevant information from these photographs is quite laborious. However, particle tracking velocimetry(PTV) can be used to measure the instantaneous velocity in fluids using tracer particles. The tracer particles have three basic features in fluids: similar movement patterns within a small region, a uniform particle distribution, and high particle density. Unfortunately, the saltation of sand particles in air is a stochastic process, and PTV has not yet been able to accurately determine the velocity field in a cloud of blowing sand. The aim of the present study was to develop an improved PTV technique to measure the downwind(horizontal) and vertical velocities of saltating sand. To demonstrate the feasibility of this new technique, we used it to investigate two-dimensional saltation of particles above a loose sand surface in a wind tunnel. We analyzed the properties of the saltating particles, including the probability distribution of particle velocity, variations in the mean velocity as a function of height, and particle turbulence. By automating much of the analysis, the improved PTV method can satisfy the requirement for a large sample size and can measure the velocity field of blowing sand more accurately than previously-used techniques. The results shed new light on the complicated mechanisms involved in sand saltation.     

洛阳盆地全新世特大洪水平流沉积物判别研究

文中基于详细的野外考察,在洛阳盆地汉魏故城遗址邻近河岸选择了YWC剖面,对剖面进行了磁化率、粒度和>0.1mm粒级百分含量等环境代用指标的室内实验分析和测定。通过野外沉积特征识别、室内粒度分析,准确判定了YWC剖面中洛河古洪水平流沉积层,发现YWC剖面记录了10次晚全新世特大洪水事件。YWC剖面中出现多个"古洪水平流沉积层-风吹沙层"互层,其中的平流沉积层为古洪水平流沉积物,风吹沙层则是洪水间歇期当地盛行的东北风搬运的河床沙在阶地上堆积的产物。平流沉积层与风吹沙层在YWC剖面的多次交替,反映出洛阳盆地晚全新世时期气候、环境系统的剧烈波动和恶化,东北季风强盛和古洪水事件的频繁发生。