青海湖地区风沙活动研究进展

青海湖位于青藏高原的东北缘,地处青藏高原与黄土高原的过渡地带,一直是风沙活动与风成沉积研究的理想区域。在现有的研究成果基础上,综述了青海湖地区的风沙活动研究进展,包括沙地分布,历史风沙活动记录,风成沉积的物源、输送过程、沉积特征,风沙地貌,以及土地沙漠化。当前,湖东与湖西是青海湖地区主要的沙地分布区,沙地内风成沉积的粒度、化学等沉积特征表明,更新世晚期、全新世早期、全新世晚期为青海湖地区主要的风沙活动时期。该地区位于气候变化的敏感区,气候环境多变,且湖东与湖西沙地的物源不同,风沙活动的输送过程常受大气环流与区域风况的影响。此外,青海湖沙地内沙丘广布,土地沙漠化受自然与人为因素影响而变化明显,但沙漠化程度有减弱的趋势。未来可在青海湖地区古气候环境的演化和差异、年代学框架的建立与完善、风沙活动过程等方面,进行更深入的研究。     

闽江河口海岸风沙沉积的粒度特征及古环境意义

福建闽江河口长乐海岸发育大面积的具有典型风成沉积构造的风沙沉积,是海岸带过去风沙演变历史的良好记录材料。对长乐文岭风沙沉积剖面进行了野外考察和采样粒度实验,根据已有测年数据建立剖面的年代标尺,对剖面样品的粒度参数特征及其古环境意义进行分析。结果表明:(1)剖面样品以细砂、中砂和粉砂为主,粒度组成总体上偏粗,平均粒径和中值粒径呈现明显的峰谷值大小变化,说明风力作用总体上较强且强度有明显波动变化;(2)砂样粒度参数、概率累积曲线与内陆沙漠风沙相似,具有典型的风成砂特征;同时砂样粒度参数继承了海滩砂的某些特点;(3)从邻区各类沉积的叠覆层位关和绝对年代综合分析,文岭剖面可能跨越了全新世大部分时期,大约为10 000年前到现代的风沙沉积;(4)文岭剖面记录的风沙环境历史可以初步划分为3个阶段,即:10 000—8 000 a B. P.风力作用强度大、波动幅度大; 8 000—2 700 a B. P.风力作用较强、但波动幅度较小,反映较稳定的风沙环境;2 700 a B. P.以来风力作用较弱,反映风力波动减小的趋势。     

青海湖滨土地沙漠化驱动机制

在自然因素和不合理人为活动的影响下,青海湖流域及其周边地区正面临土地沙漠化、湿地萎缩、草场退化、水土流失等严重的生态环境问题。本文分析了青海湖滨土地沙漠化现状及其驱动因素。结果表明:青海湖滨广泛分布的古风沙沉积物是现代沙漠化的沙物质来源,现代流动沙丘的粒度特征与古风成沙丘粒度极为相似,两者的继承与改造关系极为明显。草皮层及其下的粉沙土层是古沙丘的保护层。保护层的机械破坏,使下伏松散的古风沙沉积物暴露,是形成沙漠化的关键一步。随后在风蚀、雨水冲刷及其他因素的共同作用下,松散的古风沙沉积物被侵蚀,引起草皮层坍塌,导致古沙丘活化,风沙活动加剧,形成风沙沉积。流水侵蚀和地层沉陷是导致草皮层机械破坏的主要因素。青海湖水位下降,河流沉积,风沙入湖,都可使沙地面积增加,但仅限于湖边局部地方。     

风沙活动强度3种估算指标对比及适用性分析

风沙活动强度是风沙地区交通、能源基地等基础设施建设和运营中科学开展风沙工程防护设计须考虑的重要内容。但在实际工作中尚缺乏操作性强、适用性广的风沙活动强度估算指标。本研究选取风蚀气候侵蚀力、沙丘活化指数和输沙势3种常用指标,基于中国北方风沙区多个具体工程案例,对比分析了3种指标的适宜性及存在问题。结果表明：（1）由于没有考虑工程周边沙源丰富程度的相关影响因素（如植被、戈壁砾石的覆盖度）,3种指标的估算结果均难以准确客观地反映具体工程的实际风沙问题。（2）采用高精度风速风向数据计算的输沙势更能表达干旱地区的风沙活动特征,但在降水较多的区域偏差较大。（3）铁路等线性工程两侧风沙活动强度可能存在差异,相同防沙措施的防护效益存在明显差别,具体工程风沙活动强度的估算应明确其方向性差异。在指导防护体系建设时,需尽可能考虑降水、气温、风速、风向等多种因子,同时结合沙源、地表覆盖度、工程走向等实际情况来分析风沙活动强度差异。研究结果有助于提出一种准确度高、适用性广、可操作性强的风沙活动强度估算指标,为有效开展防沙工程设计提供指导。     

山西省土地沙漠化现象及其危害

在沙漠化问题的研究中, 目前存在着狭义和广义两种概念。狭义沙漠化是指在干旱, 半干旱(包括部分半湿润)地区脆弱的生态条件下, 由于人为的经济活动破环了生态平衡, 使原非沙漠地区出现了以风沙活动为主要特征的类似沙质荒漠环境的退化。其内容包括①时间上, 发生在人类历史时期; ②空间上, 具有疏松沙质沉积物的地表和干旱以及大风存在; ③成因上, 以人为过度的经济活动为主; ④景观上, 风力为主要动力塑造了地表的形态特征; ⑤发展趋势上, 沙漠化在强度和及其空间上自行扩大和蔓延; ⑥沙漠化的结果是土地生物生产量急剧降低, 土地滋生潜力衰退和可利用土地资源丧失。山西省许多地区存在着疏松的沙质沉积物或沙质黄土;大部分地区降雨量少, 冬春干旱严重, 风大, 气候干燥。用狭义沙漠化指征衡量, 山西的北部地区确实出现了沙漠化的景观。     

花海湖泊全新世古风成砂的发现及其古环境解释

通过野外调查和室内分析,发现在花海剖面全新世出现了三次风成沙沉积,并对其原因进行了初步分析。初步认为风成沙的细粒组分可能主要为近源湖相,而粗粒组分则为沙漠戈壁区吹来。前两次风成沙在形成时代上可能与第一新冰期相对应,反映了沙漠的扩张状态。而且分析表明第一风沙形成期的冬季风强度和沙漠化过程似要比第二风沙期强,持续时间长。本区在全新世人类大规模活动之前就曾存在两次明显的沙漠化扩张过程,这为研究区域土地退化、荒漠化等问题提供了自然背景,特别是对西部大开发战略重点之一的生态环境保护与建设具有特殊的意义。     

若尔盖盆地沙漠化驱动机制

作为世界上最大的高寒泥炭沼泽湿地,若尔盖盆地是黄河水源的重要补给区,素有黄河"蓄水池"之称.作为生态敏感区,在自然环境和不合理的人为活动的影响下,若尔盖盆地出现了湿地萎缩、草场退化、沙地增加等一系列严重的生态环境问题.本文通过分析若尔盖盆地沙漠化现状及其驱动因素,进而阐述和分析沙漠化驱动机制.结果表明:若尔盖盆地广泛分布的古风沙沉积物是现代沙漠化的沙物质来源,地表致密草皮层的机械破坏,使下伏松散的古风沙沉积物暴露,是形成沙漠化的关键一步;随后在风蚀、雨水冲刷及生物因素的共同作用下,松散的古风沙沉积物被侵蚀,引起草皮层坍塌,导致古沙丘活化,风沙活动加剧,形成风沙沉积;若尔盖沙漠化是人为因素与自然因素共同作用的结果,其中人为因素是其主导驱动因素,鼠类活动和热融沉陷、滑塌是沙漠化的诱发因素.     

中国海岸风沙沉积记录的环境变化

海岸是陆、海、气相互作用的地带。海岸风沙沉积是这一特殊动力环境的产物,是研究海岸环境演变及海平面变化的良好信息载体。中国海岸主要存在3种风沙沉积,分别为“老红砂”、沙丘岩及海岸沙丘。本文通过比较已报道的风沙堆积的物质组成、地层变化等,进一步总结了海岸风沙沉积的特征;选择已开展绝对测年的沉积剖面,利用概率密度函数分析了风沙沉积年代的分布特征,考察了中国海岸风沙活动历史,结合其他气候记录,探讨了不同地质历史时期海岸风沙堆积的关键影响因素。结果表明：“老红砂”沉积主要记录了冰期-间冰期尺度的风沙活动,在120 ka BP前后、73—55 ka BP等时期,风沙活动主要与海平面下降时陆架提供的丰富沙源和强盛的冬季风有关;而在105 ka BP、80 ka BP前后,风沙活动与高海平面时期丰富的沙源或季风气候的季节性增强有关;55 ka BP以来风沙活动强度降低更多地反映了沉积记录保存环境的变化,末次冰期海岸风沙沉积大多分布在现代海面之下,并不代表实际的海岸风沙活动减弱。相比之下,海岸沙丘沉积所记录的风沙活动主要发生在近3 000 a,可能与中国海岸冬季风的增强有关。     

输沙量与输沙势的关系

 区域风沙活动在时间、空间和强度上的不确定性,导致对输沙量进行长期测定比较困难。所以,输沙量通常是用来研究短期的风沙活动强度,对长期的风沙活动强度,一般是利用输沙势来衡量,使用这两种指标评价区域风沙活动强度,势必会产生一定的差异。利用中国科学院风沙科学观测场积累的长期输沙量和输沙势观测资料,对区域风沙活动强度进行评价。研究结果表明,月输沙量变化在0.89~18.11 kg·m-1之间,而月输沙势变化在0.03~21.01之间,每年的4—5月是风沙活动最为强烈的时期; 输沙量随输沙势增加而增加,它们之间可以近似用线性函数来表达。     

沙漠化地区可持续发展评价: Ⅰ.指标体系

 沙漠化与可持续发展背道而驰。沙漠化的治理需要改善社会经济条件，消除不合理人类活动，遏制风沙过程和减少风沙危害。这四方面内容与可持续发展基本内涵——社会进步、经济发展和生态健康一致。沙漠化全面治理的过程正是沙漠化地区向可持续发展的过程。以沙漠化治理为主线，可以构建适合沙漠化地区的可持续发展评价指标体系。这一体系的目标层是沙漠化地区可持续发展，控制层为沙漠化现状、自然条件、人类活动水平、社会经济条件，具体指标共28个，分别用来描述不同控制层的水平和状态。     

青藏铁路错那湖段风沙活动强度特征分析

输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的两个重要指标。 利用青藏高原错那湖2009年7月-2010年6月的风速资料,统计并计算起沙风频次和输沙势。分析结果表明,起沙风的月际变化比较明显,10月至翌年4月风向单一,以西风为主,约占全年起沙风的65%以上。从10月到翌年4月输沙势值较高,合成输沙方向以西风为主,方向变率指数在0.9以上,属于高比率。5月到9月输沙势值处于年内低峰,风向比较分散,方向变率指数由5月的0.61降到9月的0.36,属于中比率。年输沙势为491.12 VU,属于高能环境（≥400 VU）。年合成输沙势为445.44 VU,年方向变率为0.91,属于高比率,合成输沙方向为262.54°。对8个方位月输沙量分析显示,月输沙量变化在10.5 kg（7月）～119.7 kg（11月）之间,各月输沙量随输沙势和平均风速的增加而增加,其转化关系可以用近似幂函数和线性函数表达。     

Relationship analysis between September precipitation in western China and 700 hPa wind field in East Asia

The regional wind index influencing September precipitation in western China has been defined using the 700 hPa u and v components of NCAR/NCEP reanalysis data of 1961 to 2006. There are three regional wind field indices: southwest, southeast, and north, and these indices reflect the change of East Asian monsoon. The relationship between the indices was studied, and results show that they not only have a close relationship, but also have independence. Moreover, there is an obvious relationship between the wind indices and the autumn in particular the September precipitation in western China. The effect of wind indices on rain occurrence is most different: the influenced area of the southwest wind index is larger than that of the southeast wind index, and the southwest wind index is a controlling factor on autumn precipitation in western China. The weakening of southwest wind is the main cause resulting in reduction of autumn precipitation on the east side of the Tibetan Plateau.     

半干旱区采煤塌陷对风蚀影响强度模糊综合评判——以神府-东胜煤田补连塔矿风沙区为例

以神府-东胜煤田补连塔矿风沙区为例,通过野外系统观测,以采煤塌陷后1～4 a的塌陷区和对照(非塌陷区)风蚀侵蚀性因子、塌陷地表土壤特征等因素为参评因子,在各因子等级指标划分的基础上,利用模糊数学理论,建立神府-东胜煤田补连塔矿风沙区风蚀强度评价模型。通过该模型运算,结果表明:2005年塌陷区样地(塌陷1 a)风蚀评判综合指数为0.94,属极重度风蚀区;2004年塌陷区样地(塌陷2 a)综合指数为0.7322,属重度风蚀区;2003年塌陷区(塌陷3 a)和2002年塌陷区(塌陷4 a)综合指数分别为0.3881和0.2373,为中度风蚀区;对照 (非塌陷区)样地其综合指数为0.0088,属轻度风蚀区。模型运算结果符合实际,说明以模糊数学理论为基础建立的风蚀强度评价模型可靠、可行,可用于指导实践。     

中国台风强度等级与可能灾害损失标准研究

台风灾害给中国沿海地区造成了严重损失,进行台风风险评估将为台风灾害有效规避提供科学依据,探讨台风强度等级和灾害损失之间的关系是台风风险定量评估的基础。利用1954-2008年间登陆中国东南沿海的174场成灾台风路径数据和对应的灾情记录数据,对台风强度等级和承灾体(农作物、人口、房屋和社会经济)的8项指标的损失数量关系进行分析,并对台风强度等级与各项损失率指标之间的关系进行拟合,得出各项灾损指标的损失率曲线。基于台风强度等级划分标准和损失率曲线,建立了适合于我国的四个强度等级的台风灾害损失标准划分方案:微度、轻度、中度和重度,对应的损失率用承灾体的社会经济指标来表征。研究表明:当台风强度等级达到第4等级时,灾害造成的损失率均有较大幅度的增加。本文构建的台风灾害损失标准可为进一步定量评估承灾体脆弱性及损失风险提供依据和参考。     

塔克拉玛干沙漠的流场特征与风沙活动强度的关系

近年来, 人们对于塔克拉玛干沙漠的风沙活动方向与活动强度, 以及由此而造成的沙漠化的严重程度争议较大, 特别是在沙漠的南缘和西南缘。本文利用沙漠周围气象站的风向和风速自记记录, 计算了最大可能输沙强度及其合成方向, 并结合该地区不同高度的高空流场资料, 对塔克拉玛干沙漠的风沙活动方向与活动强度进行分析研究, 结果表明: 最大可能输沙强度及其合成方向与沙丘移动方向和强度相当吻合。合成输沙强度的水平梯度是沙漠的形成、分布与演变的充分而必要的条件。特别是对高大复合型的沙丘的形成提供了有说服力的科学依据。     

风电场对草地植被生长影响分析——以内蒙古灰腾梁风电场为例

利用2000~2014年的MOD13Q1-NDVI数据,对内蒙古灰腾梁风电场及该电厂50 km缓冲区内的植被生长情况进行了分析。结合气象数据,重点探讨了风向对植被生长的影响。与2000~2008年风电场建设完成前植被生长相比,2008年后风电场运行对植被的生长产生了明显的影响,但影响范围和强度是不均匀的,结果表明：① 风电场运行对风电场区域内/外植被的影响机制是不同的,风电场区域内不利于植被的生长,而上/下风区域却有利于植被的生长;② 相对于风电场建成前,风电场建成后的2008 ~2014年缓冲区和风电场区域植被恢复比例分别上升了26.66%和13.14%,但上风区域却上升了51.83%,下风区域上升了41.07%。可见风电场上/下风区植被恢复比例,尤其是上风区植被的恢复比例要远高于其它区域;③ 距离风电场中心30~40 km的上风区很可能是受风电场影响最为明显的区域。     

青海湖东克土沙区风沙运动规律及防治对策

起沙风况、输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的3个重要指标。以青海湖东克土流沙区的风况资料为依据,结合实地风沙观测数据,分析了区域的风沙活动特征。结果表明:(1)3\,4\,5月(主要风沙活动期)起沙风出现的比率分别是0.40、0.47\,0.53,起沙风速集中于6~16 m·s^-1,占统计时段的91%,高能起沙风速(达到16 m·s^-1及其以上的风速)集中在16:00-20:00。(2)研究区域总体上属于高能风况环境,3月和5月输沙势的风向变率都小于0.3,表明风向变幅大,风能不集中,对于沙区周围公路和草原的危害从不同的方向推进。(3)观测期间各方位输沙量总和为503.67 kg,NE、ENE、E和ESE 4个方位的输沙量最大,占总输沙量的43.56%。     

威连滩冲沟砂黄土的风蚀与降雨侵蚀模拟实验

 通过风洞与模拟降雨实验，研究了风力与降雨对青海省贵南县威连滩冲沟砂黄土的复合侵蚀作用。实验得出：①风蚀后的降雨使砂黄土表面在风干过程中形成了一层较为坚硬的结壳，增大了土壤的抗蚀性，降低了第二次风洞实验后期的风蚀率;②土壤水分与人为扰动是影响土壤风蚀的两个重要因素。当土壤水分较小时，风蚀率受人为扰动影响巨大;当土壤水分较大时，人为扰动对土壤风蚀的影响较小;③在持续降雨的实验条件下，砂黄土的产流、产沙量随着雨强的变化而改变。这种变化与表土的侵蚀率、可蚀性物质的多少、土壤水分以及土壤的入渗率等都有很大的关系。