火星风沙地貌研究进展

作为最活跃的地貌塑造外营力,风力作用在火星表面塑造了各种各样的地貌形态。对火星风沙活动及风沙地貌的认识是随着观测和探测技术的进步而逐渐明确的。火星沙丘在北极地区连绵成带状分布,在其他地区分布比较零散,且主要与撞击坑、河谷和山谷相伴分布。火星风沙地貌与地球上相应的地貌类型形态相似而规模更大,表明两个星球上塑造风沙地貌的动力系统具有一定的相似性。火星沙丘主要由玄武岩质（北极部分沙丘为石膏质）颗粒堆积而成,沉积物粒度比地球粗,主要是由中沙和粗纱组成。随着获取影像时空分辨率的提高和着陆器在火星近表面的观测,发现火星上部分区域的沙丘和沙波纹比较活跃。同地球一样,火星风沙地貌也可指示火星气候的变化。     

库姆塔格沙漠风沙地貌区划

 近年来,中国沙漠科学工作者对库姆塔格沙漠进行了系统的考察与研究。作为风沙地貌研究工作的初步总结,笔者尝试该沙漠风沙地貌区划研究工作。在风沙地貌地域分异规律理论的指导下,提出综合分析与主导因素相结合、发生学以及多级序的区划原则,采用自上而下的顺序划分法,选择主导分异因素,提出了库姆塔格沙漠风沙地貌的两级区划系统。首先,根据下伏地貌的成因类型划出一级分区(风沙地貌区)。其次,根据沙丘形态特征划分出二级分区(风沙地貌亚区)。提出的区划方案将库姆塔格沙漠划分为7个风沙地貌区、23个风沙地貌亚区,并对各区和亚区的风沙地貌特征作了简要的介绍。     

1996—2016年西藏定结地区风沙地貌格局与变化

依据1996-2016年定结地区Landsat4-5 TM、MSS、Landsat7 ETM、Landsat8 OLI共6期遥感影像,结合野外实地考察,对西藏定结地区风沙地貌特征及近20 a来风沙地貌格局动态变化进行了定量研究。结果表明：（1）定结地区风沙地貌类型主要有爬坡沙丘、谷坡灌丛沙堆、新月形沙丘、平沙地及谷底灌丛沙堆,主要沿朋曲河、协林藏布、叶如藏布、吉隆藏布及曲强藏布等河谷呈条带状分布并集中在宽谷段,同时在登么错、强左错、共左错及错母折林等湖泊周围呈小面积零星分布。（2）1996-2016年定结地区风沙地貌格局变化分为两个阶段：1996-2004年呈扩张趋势,年转换率为0.87,面积增加量为151.2 km²;2004-2016年呈逆转趋势,年转换率为-0.59,面积减少量为276.6 km²。整体而言,1996-2016年总面积转化率为-0.27,风沙地貌面积呈先扩张后缩减趋势,转移矩阵分析流动沙地向固定、半固定沙地转移较多,这种变化特征与转移方向印证了青藏高原气候暖湿性愈发显著的趋势。     

烟台附近海岸风沙地貌的初步研究

在野外调查基础上,对烟台附近海岸风沙分布、风沙地貌类型及地貌发育过程进行了探讨。指出全新世海岸变迁是海岸风沙地貌发育的基础,6000aB.P.以来有5个风沙堆积期,前4个风沙堆积期与4个海平面下降期一致,第5风沙堆积期与小冰期一致。     

中国亚热带湿润地区风沙地貌的研究：以江西省新建县厚田为例

亚热带季风区风沙化土地的风沙地貌特性,与中国北方沙漠化土地的风沙地貌和海岸沙丘均有明显的不同。在深入调查和解剖沙堆沉积构造的基础上,恢复其发育过程,提出各种风沙地貌类型的发育模式。并通过对影响风沙地貌发育的各种因素的分析,提出该区风沙地貌发育的有限性。     

70年来中国风沙地貌学的发展

风是除流水之外塑造地球景观的第二大流体,以其为外营力形成的风沙地貌在全球干旱区广泛分布,超过40%的全球陆地面积受风沙地貌过程的影响,与人类生存环境存在着密切的关系,19世纪末以来受到国际学术界的持续关注。中国干旱半干旱地区广泛发育风沙地貌,但风沙地貌研究比国际研究晚半个多世纪,始于20世纪50年代后期。本文总结了新中国成立70年来中国风沙地貌学发展的3个阶段：初创阶段（1949—1977年）、充实发展阶段（1978—1999年）和国际化研究阶段（2000年至今）。现在中国风沙地貌研究的水平整体与国际并行,部分领先。中国具有重要国际影响力的风沙地貌研究工作包括沙丘移动规律、风沙地貌区域综合研究、中国独特风沙地貌发育演变过程、戈壁地貌学研究、沙丘二次流以及地外星球的探索研究。中国风沙地貌学研究有在未来领跑国际研究的潜势,但风沙地貌学家必需有4个方面的战略思考,即综合集成、地球系统科学引领、全球视野和深空时代的发展。     

基于遥感的中国北方风沙地貌类型分析

风沙地貌在我国有广泛的分布,特别在北方,对区域生态安全、社会经济发展有重大影响。为了了解我国风沙地貌最新状况,通过解译2000~2002年的Landsat7 ETM影像,建立了我国风沙地貌类型数据库。对北方风沙地貌的分析表明:1.我国北方风沙地貌主要分布在新疆、内蒙古、青海、宁夏、甘肃、陕西、吉林、黑龙江8省区,其中以新疆、内蒙古的面积最广、地貌类型最丰富;2.类型多样性上,干旱区沙漠的地貌类型远比半干旱区的沙地丰富,其中有些类型分布普遍,还有些类型仅仅局限于特定区域,是在特定的风力、风向、植被等作用下形成的;3.沙丘动态上,沙漠除古尔班通古特与乌兰布和沙漠以固定、半固定为主外其他都以流动为主,沙地沙丘则以固定、半固定状态占优势。本文从沙丘形态类型角度分析了我国风沙地貌的最新特征,具有定位、定量特点,所建数据库不仅能用于风沙地貌的定期遥感监测,还能对沙丘形态演化进行定位监测研究。     

近40年中国海岸风沙地貌研究回顾

基于20世纪80年代后中国海岸风沙地貌研究的主要发展,总结了包括海岸风沙地貌类型、发育模式、风沙运动、沉积特征、发育演变及海岸风沙防治等中国海岸风沙地貌研究的主要进展,并针对当前研究存在问题提出了包括海岸风蚀地貌调查、风沙地貌形态动力学机制、波浪-海滩-沙丘相互作用、风沙地貌发育演化与全球变化以及海岸风沙资源利用与防治...     

库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的旅游开发

对库姆塔格沙漠风沙地貌遗产进行旅游开发,既有利于“大敦煌”地区人-地关系的和谐演进,又有利于全面推进“大敦煌”地区旅游业的可持续发展。应用观察法、描述法、系统调查分析法等定性研究方法,在阐述库姆塔格沙漠风沙地貌遗产旅游开发意义的基础上,建设性地提出将库姆塔格沙漠风沙地貌遗产开发为旅游产品、旅游商品和旅游节事的途径、方式和方法。最后,根据风沙地貌特征和旅游发展需要,指出对库姆塔格沙漠风沙地貌遗产进行旅游开发时应该注意的生态环境保护、旅游形象和安全管理、基础设施建设等问题。     

雅鲁藏布江河谷风沙地貌的初步观察

青藏高原上发育有不少风沙堆积地貌,尤以雅鲁藏布江中上游宽谷中为普遍和典型,其主要形态类型有新月形沙丘、沙丘链、沙堆、沙包、沙坡地等,可分流动和半固定、固定两大类。其成因主要是雅鲁藏布江谷地与高空西风气流相一致,就地起沙所形成;并认为高原上的一些黄上状堆积物的形成与古风沙堆积有一定的关系。风沙作用对高原经济建设带来危害,目前,人类活动多集中在雅鲁藏布江中游,故这一地区有沙漠化扩大的趋势,应引起重视和注意。     

豫北黄河古道区风沙地貌特征

通过航片判读和实地考察,分析了豫北黄河古道区沙地分布特征,从形态成因角度对风沙地貌形态类型进行了划分。中生代以来华北平原隆起与凹陷呈NNE向相间分布的构造特点,对沙地形成与分布格局具有控制作用。风蚀地貌类型单一,形态简单,风积类型较为多样。风积地貌高度一般不超过10m。沙地及风沙地貌形成是典型风水两相作用之结果。由于生物气候条件和沙源状况的限制,风沙地貌发育规模具有一定的局限性。     

塔克拉玛干沙漠河湖相沉积平原风蚀地貌发育的外营力作用机制

 河湖相沉积是一种非固结沉积物,是风蚀地貌发育的一种重要地质基础。在塔克拉玛干沙漠中发育在这种沉积物上的风蚀地貌分布非常普遍,但相关研究较少,尚缺乏风蚀地貌发育过程方面的研究。基于野外调查信息和理论分析,结合相关文献,分析了塔克拉玛干沙漠河湖相平原风蚀地貌发育的外营力作用机制。研究结果表明：（1）风蚀地貌发育的外营力作用主要有：风化作用、流水作用、风蚀作用以及重力作用;（2）风蚀作用是风蚀地貌发育的主要外营力,但是风化作用、流水作用和重力作用也发挥着重要的作用,它们的关键作用是形成风蚀突破口,而重力作用和风化作用是促进风蚀地貌后期快速发展的重要作用;（3）各种外营力协同作用和互为条件,它们在风蚀地貌发育的各阶段的重要性不同;（4）沉积层特殊沉积构造和外营力作用共同造成了风蚀地貌形态特征。     

塔克拉玛干沙漠石油公路沿线风沙活动的气候环境

塔克拉玛干沙漠石油公路沿线风沙活动是由塔木盆地内热能释放与冷空气入侵相互作用的结果。冷期,盆地内冷高压逆温作用较强,地面热能不足,使得风力和风沙活动强度弱;暖期,盆地内热源剧增,每当热能源饱和遇到冷空气入侵诱导,导致了强风及强风沙活动天气。可见,区内风沙活动及风成景观的塑造过程,主要是在暖干期进行的。     

风成沙地地形1/10定律的研究与敦煌鸣沙山成因的猜想

 以风成沙地地形的共性—— 同一性作为切入点,探索了风成沙地地形高长比和深长比的变化范围以及它与气流流速结构的关系。通过调查发现,尽管沙积物尺度有大有小,形态繁简差异悬殊,但绝大多数风积地形,尤其在主风向单一地区,它们的高长比Kg存在着明显的变化范围,其界阈Kg≤1/10;而风蚀地形的深长比Ks也有相同的属性,只是Ks≥ -1/10。如果用K代表沙区正负两种风成地形的共同属性,则K=Kg=-Ks,即K≤|±1/10|。研究认为,风成沙地地表形态之所以具有这种共同特征,主要在于气流与沙质地表的相互作用中,地形的高长比同气流垂直分速与其水平纵向分速之比这两个比例之间相互制衡相互顺应的结果。野外试验证明高长比K≤1/10的沙质地表地形阻力最小、最适宜风沙流通过,因而形态比较稳定,且具有自修复功能,并在治沙工程中已经得到验证和广泛应用。因此称这种比例关系为1/10定律。以高长比1/10为界,对于比值远大于1/10的特殊的沙积物地形,我们以敦煌鸣沙山为例,根据外界山体对气流场的影响以及由此而产生的风速结构的变化,提出对鸣沙山成因的猜想。鸣沙山的形成从反面、从更广阔和更深的层次上证明了1/10定律的存在。     

塔里木沙漠公路风沙危害分异规律的研究

从塔里木沙漠公路风沙危害的影响因素入手,分析了公路沙害水平分异和垂直分异的原因,并给出相应的分异规律。公路沙害的水平分异是在不同风沙地貌背景上不同的风力及组合综合作用的结果,同时受人为因素对防沙体系设置的影响;公路沙害的垂直分异通过不同地貌部位体现出来,它是由地形地貌对风动力、有效沙物质量、公路断面形式和防沙体系防护作用等因素的分异作用来实现的。     

禹门口南黄河东岸沙丘初步研究

在禹门口南山西省河津、万荣县境内黄河阶地上发育了一些固定、半固定沙丘,注入黄河的汾河将这些沙丘分成了南北两部分。北部的沙丘多在海拔400m左右,高出现代黄河约35m,位于黄河的第二级阶地上,由两条南北向的沙垄和两垄之间分布的抛物线形沙丘构成特殊的景观。这些抛物线形沙丘一般高度约7~8m,背风面突出,迎风坡坡度一般为15°~20°,背风坡坡度一般大于40°。风沙堆积下伏的河流堆积物的¹⁴C年龄为26.40±0.8kaBP,表明沙丘形成于距今26ka以来。南部沙丘海拔高度近500m,高出现代黄河水面150m,覆盖于黄河第三级阶地之上。一个天然剖面揭示,第三阶地的底部为黄色中粗砂与灰绿色粉砂粘土互层,中部为灰黄色黄土,顶部为黄色风沙层。在黄土地层中可以识别出S₁古土壤和位于风沙堆积下面的可能为L₁SS₁的弱成土层。由此推断风沙堆积于距今3万a以来。黄河阶地上的沙丘是在特殊的地区和特定的时期;强大的风力、丰富的沙源和气候变干条件下形成的。虽然东岸沙丘已是固定、半固定沙丘,但沙化仍然是该地区的一个问题。由于3~4a前开始在丘前洼地栽种苹果树,破坏了下风向沙丘迎风面的植被,造成了原来已固定沙丘的活化,在沙丘顶部生成了新的小抛物线形沙丘,高度大于1 m。沙丘上裸露的树根指示表土已被侵蚀0.3 m。南部沙丘区的风蚀作用也很强,例如,万荣县裴庄乡西范村北一片柿树林的树根由于风蚀已经裸露1.2 m。     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。     

Dune sand transport as influenced by wind directions, speed and frequencies in the Ordos Plateau, China

The Ordos Plateau in China is a region with extensive wind erosion, severe desertification and various aeolian sand hazards. In order to determine aeolian sand transport in this region, the relationship between the sand transport rate and wind speed at 10 min frequencies was established by field observation in both the Qubqi Sand Desert and the Mu Us Sandy Land. Threshold wind speeds (2 m above the ground) for mobile, semi-fixed and fixed dune surfaces were estimated by field observations. The sand transport rate increased with the increase of the bare land ratio and near-bed wind speed. High-resolution meteorological 10 min average wind velocity data at 10 m above the ground were converted into velocity values at a height of 2 m to calculate sand transport potential based on three specific parameters decisive for sand transport: wind speed, duration and direction. The quantity of aeolian sand transported was calculated for various wind speed levels and directions, and the overall characteristics of sand transport on different dune surface types were determined by vector operation techniques. Sand transporting winds took place mainly in springtime. The prevailing wind directions were W, WNW and NW, with a frequency of more than 60% in total, and sand transport in these directions made up more than 70% of the total transport, corresponding to a general southeastward encroachment of aeolian sand in the study area. The relationship between wind frequency and speed can be expressed by a power function. High magnitude strong winds had a low frequency, but they played a dominant role in aeolian sand transport.