近50a新疆风蚀气候侵蚀力迁移特征及影响因素研究

以1969—2019年新疆维吾尔自治区62个气象站点的逐日气象资料为数据基础,探究气象因子变化对风蚀气候侵蚀力的影响;运用地理加权回归模型及重心迁移模型,从时空尺度上分析新疆风蚀气候侵蚀力重心迁移规律;结合有效敏感性指数和有效影响面积(EIA)等指标,定量描述风蚀气候侵蚀力对各气象因子的敏感程度,从区域尺度上分析新疆不...     

1960—2019年中国沿海地区风蚀气候侵蚀力的变化及其影响因素分析

基于中国主要沿海地区64个气象站点1960—2019年的观测数据,采用风蚀气候侵蚀力计算的FAO公式及Mann-Kendall检验模型、Morlet小波变换等方法,对中国沿海地区的风蚀气候侵蚀力及其变化进行了测算和分析。结果表明：(1)沿海地区年际风蚀气候侵蚀力介于0.34～197.32,平均值为38.78,与内陆干旱半干旱地区相近,其季节差异表现为冬季（14.13）>秋季（11.74）>春季（9.99）>夏季（2.57）;(2) 1960—2019年沿海地区年际、季节风蚀气候侵蚀力明显下降但不存在突变点,年际变化的第1主周期为12 a,季节变化主周期则分别为春季和冬季5 a、夏季与秋季26 a;(3)起沙风日数是中国沿海地区风蚀气候侵蚀力变化的主控正向因素,厄尔尼诺-南方涛动则通过影响降水量而间接负向驱动其变化,干旱和降水主要在风速减弱的冬季对风蚀气候侵蚀力产生较弱的负向影响。     

柴达木盆地典型风蚀区土壤质量评价

开展土壤质量评价是有效保护土壤的关键环节,对保障生态系统稳定和区域生态安全及可持续发展至关重要。柴达木盆地是青藏高原土壤风蚀最严重的地区,风蚀导致的土壤系统的变化深刻影响着青藏高原生态安全屏障和水源涵养功能。本研究基于对柴达木盆地典型风蚀区表层土壤的理化性质分析,利用主成分分析法建立最小数据集,构建土壤质量综合指数并进行土壤质量评价。结果表明：（1）柴达木盆地土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、容重、碳酸钙含量仅达到全国第二次土壤普查六级土壤肥力分级标准下的四级到六级水平指标评分空间分布上,有机质、全氮、有效磷、全磷、砂粒含量东高西低,速效钾、砾石含量则西高东低。（2）柴达木盆地土壤质量评价最小数据集（MDS）包括容重、有机质、全磷、速效钾、砂粒含量5个指标,基于最小数据集构建的土壤质量综合指数（MDS-SQI）具有较好的代表性和适用性。（3）盆地整体土壤质量较差,且呈现出东部土壤质量优于西部的分布规律。将研究区的土壤质量由高到低划分为Ⅰ～Ⅴ级,Ⅰ～Ⅱ级土壤样点主要分布在东部地区,且所占面积较小,中部和西部地区主要分布Ⅲ～Ⅴ级样点。（4）MDS-SQI和风蚀强度显著负相关,柴达木盆地土壤风...     

1960-2017年阿拉善高原风蚀气候侵蚀力时空演变

根据阿拉善高原8个气象站观测资料,利用联合国粮农组织公式计算风蚀气候因子指数值（C值）,分析气候侵蚀力时空演变特征。结果表明：① 阿拉善高原C值为15.0~160.0,平均为67.7。② 从空间分布来看,C值由拐子湖分别向东南、西南减小;拐子湖站高达156.1,而阿拉善高原东南部的腾格里沙漠南缘C值为20~30;西南部合黎山一带C值下降至30~35。③ 季节变化明显,春季最大,夏季次之,秋季最小;春季和夏季的C值之和约占全年的62.6%。Mann-Kendall（M-K）检验分析表明,风蚀气候侵蚀力在1990年发生突变。拐子湖站年C值增加趋势显著,其余各站年C值均显著下降。风速是阿拉善高原风蚀气候侵蚀力的决定性气象因子。     

青藏高原季节性冻土年际变化的异常特征

对1961－1999年46个站点最大冻深度的年际变化采用旋转主成份（REOF）分析，发现存在4个变化敏感区，青藏高原东北区，青藏高原东南区，柴达木盆地区，青藏高原南部区，4个变化异常敏感区的最在 土深度随时间变化有不同的趋势。其中，进入20世纪90年代，高原东北部，高原东南部和高原南部区土厚度表现出变薄趋势，其代表站的最大冻土深度平均比80年代变浅0．02，0．05，0．14m，反映了对气候变暖的响应，呈现出与全球气候增暖的趋势势，柴达木盆地和高原中部则表现为与前2个区域相反的变化趋势，即进入20世纪90年代，冻土深度有所增加，其代表站的最大冻土深度较之80年代加厚0．57米，由于土壤质地和溶质的差异，4个敏感区最大冻土深度在高频段上具有不同的周期；柴达木盆地和高原南部具有2年的周期；在较低频段上，均表现为14年左右的周期。     

藏北青南高原地表风蚀粗化特征

藏北青南高原长期受风蚀影响,地表粗化现象明显。本研究系统采集该区东西向调查样带内表层（0~1 cm）与浅层（1~10 cm）土壤样品,通过粒度测定、构建能够表征土壤风蚀粗化程度的风蚀粗化指数（WECI）,分析该区地表风蚀粗化特征。结果表明：藏北青南高原土壤中砾石、极粗砂、粗砂等粗颗粒组分在表层土壤中含量较浅层土壤有所增加,自西向东逐渐减少;黏土与粉砂等细颗粒组分相反,表层较浅层土壤中含量明显下降,自西向东逐渐增加。从样带东部的高寒草甸区到中部高寒草原区和西部高寒草原与荒漠草原过渡区,表层土壤环境敏感组分逐渐变粗,各区域平均风蚀粗化指数依次为1.05、1.47和1.77,地表风蚀粗化趋于加剧。现有文献常用的土壤粒度分形维数与土壤质地粗化度是刻画土壤质地粗细程度的静态指标,无法衡量风蚀导致的地表颗粒组成变化,本文构建的风蚀粗化指数克服了上述不足,且具有风蚀动力学依据。     

风蚀气候侵蚀力研究进展

风蚀气候侵蚀力是土壤风蚀方程中的气候因子，计算模型经多次修正后已基本发展成熟，广泛应用于干旱半干旱地区风蚀气候条件评估与响应机理分析及其与风沙地貌、风沙灾害的相关性研究等方面，其中风蚀气候侵蚀力对区域气候变化的响应研究是当下的热点问题。目前，风蚀气候侵蚀力研究仍存在计算模型不完善、研究区域发展不平衡、气候变化响应分析不全面、风沙地貌及风沙灾害相关性争议较多等问题。未来应进一步从构建区域校准性计算模型、计算并分析沿海地区风蚀气候侵蚀力、综合分析风蚀气候侵蚀力对气候变化的响应、建立风沙地貌及风沙灾害相关的综合性风蚀气候评价指标等方面开展风蚀气候侵蚀力的研究。     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

沙面温度对风蚀动力过程的影响

大量关于土壤可蚀性的研究证明,低温的沙面更易被风蚀。但大多研究以中低纬度低海拔地区为背景,建立的模型并不能完全适用于高海拔寒冷地区。我们使用青藏高原错那湖湖岸的地表沙,利用高低温实验箱调节沙面温度,开展了风洞模拟实验,量化了不同粒径、风速条件下风蚀率随沙面温度的变化关系,旨在分析地表温度对风蚀动力过程的影响及作用机制。结果表明：（1）沙面温度与风蚀率之间呈负线性相关,低温沙面更易被风蚀。这与空气温度影响风蚀过程的作用机理类似,即低温沙面可以增加近地表空气密度和气流拖曳力,使沙粒更容易起动,风蚀量也随之增大;另外,沙面与空气间的温差,会破坏大气稳定度,影响湍流强度,进而影响风蚀强度,这可能也是沙面温度影响风蚀过程的一种主要机制。（2）在自然情况下,寒冷沙面对水汽具有一定的冷凝效应,从而对沙粒的起动与风蚀过程起到抑制作用,而且这种冷凝效应,在低风速、粗颗粒沙面上表现得更为明显。（3）高温沙面可以在一定程度上抑制风蚀。作为影响高寒地区风力侵蚀过程的重要自然因素,沙面温度对青藏高原典型风沙区的风蚀过程起到了重要的控制作用。     

塔里木盆地风蚀气候侵蚀力的计算与分析

利用塔里木盆地周边及腹地13个气象站1961～2007年的观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算了塔里木盆地风蚀气候因子指数值,以此阐述了风蚀气候侵蚀力的基本特征。结果表明,多年平均风蚀气候因子指数C值的分布范围为6.3～39.6,整个盆地的平均值为17.5;从空间分布来看,C值由盆地西部向东部呈增大趋势,最大值出现在盆地东南缘的若羌;风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大,夏季次之,秋季再次之,冬季最小;近50 a来,风蚀气候因子指数总体上呈减小趋势,说明风蚀气候侵蚀力在降低;风蚀气候侵蚀力主要受风速的作用,与降水的关系不显著。     

近34 a青藏高原年气温变化

 对高原地区34 a（1971—2004年）82站共13 883 d的逐日日平均气温、日最高气温和日最低气温资料进行了统计，用REOF方法进行了分区，并讨论了趋势变化，结果表明：①无论年平均气温，还是年平均最高气温和最低气温，以35°N为界的南北变化的区域特征明显。在年平均气温和年最低气温中，西藏地区的累计方差比青海地区大，年最高气温中青海地区的累计方差比西藏地区大。②青藏高原地区年温度的分布主要取决于海拔高度、地理位置和地形的影响，而年温度的标准差与高原地区年降水的分布相似,但趋势相反，标准差大的区域主要在高原的西北部和四川的西南部。③高原大部分地区年平均气温、年最高和最低气温基本上是以增温的趋势为主，高原的西北部地区年平均气温增温幅度最明显，尤其以柴达木盆地增温幅度最大，增加幅度为0.8℃·(10a)-1以上。年最高温度青海的增幅比西藏明显，而年平均最低温度西藏的增幅比青海明显。     

柴达木盆地西部地层的风力侵蚀对黄土高原物源贡献的研究进展

柴达木盆地是我国西北地区最干旱的盆地之一,常年盛行强劲的西北风,尤其在冬春季更甚。柴达木盆地西部地区自新生代以来沉积了巨厚的河湖相沉积。自上新世晚期以来,随着气候的逐步干化和盆地内部构造变形的加剧,该地区风力侵蚀地貌开始出现。早更新时出现的古盐壳和古雅丹地貌说明当时侵蚀已经相当剧烈。晚更新时以来,气候的极端干旱化和冰期的出现,更加促进了风蚀地貌的发育,在强劲的低空风力的雕刻下,形成了盆地西部几万平方千米的“百万雅丹”地貌,十分壮观。柴达木盆地不同地区风蚀地层的厚度和速率都不同,最大可达3 km和1.1 mm/yr,如此巨量的物质搬运必然为下风向的地区(都兰、青海湖地区、西宁盆地、黄土高原)的粉尘堆积提供可观的物源物质。研究表明,柴达木盆地西部被侵蚀的古湖相地层是上述地区,尤其是黄土高原重要的物源物质。随着研究的深入,其盆地内侵蚀物质输送到黄土高原的机制,已被学界越来越清晰的认识。     

Wind tunnel simulation of the effects of freeze–thaw cycles on soil erosion in the Qinghai–Tibet Plateau

Intense freezing and thawing actions occur in the Qinghai–Tibet Plateau because of its high elevation and cold temperature. The plateau's unique environment makes it easy to generate wind erosion under dry, windy weather conditions, resulting in the emergence of desertification. As a major form of freeze–thaw erosion, freeze–thaw and wind erosion is displayed prominently on the Qinghai–Tibet Plateau. Therefore, in this study, soil samples were collected from the surface of the plateau to undergo freeze–thaw and wind erosion simulation experiments. Results show that wind erosion strength increases with an increasing number of freeze–thaw cycles, water content in the freezing–thawing process, and the difference in freeze–thaw temperatures. Therefore, in the conditions of water participation, the main reason for the freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau is the damage to the soil structure by repeated, fierce freeze–thaw actions, and the sand-bearing wind is the main driving force for this process. The research results have theoretical significance for exploring the formation mechanism of freeze–thaw and wind erosion in the Qinghai–Tibet Plateau, and provide a scientific basis for freeze–thaw desertification control in the plateau.     

近50年青藏高原东部降雪的时空演变

选用1967-2012年青藏高原东部60个站点的观测资料,分析了该地区降雪的时空演变特征,并结合降水和气温的变化,探讨了降雪与积雪的关系,结果表明：青藏高原东部年降雪量在1.3~152.5 mm范围内变化,空间分布差异显著;秋季降雪表现出中间多、周边少的特征,冬季降雪表现出由东南向西北递减的特征,春季降雪最多且空间分布与年降雪基本一致;降雪可划分为青南高原区、藏北高原区、柴达木盆地区、青藏高原东南缘区、川西高原西北部区、青藏高原南缘区、青海东北部区及藏南谷地区;就青藏高原整体而言,除秋季外,整年、冬季和春季降雪均表现出“少—多—少”的年代际变化特征,其中冬季降雪在1986年发生了由少到多的突变,整年、冬季和春季降雪均在1997年发生了由多到少的突变;不同区域降雪的时间变化规律各具特点;降雪与积雪的关系十分密切,春季降雪受气温的影响最为显著,秋季次之,冬季最弱;20世纪末,春季降雪受气温升高的影响表现出与降水变化相反的由多到少的气候突变特征。     

柴达木盆地中部与西南部古沙丘的光释光年代学研究

青藏高原东北部的柴达木盆地广泛分布着风成沉积,其中古沙丘主要分布在盆地东部、中部三湖区和西南缘。柴达木盆地中部和西南部两处古沙丘集中分布区靠近柴达木盆地盐湖区,与盐湖的演化有着密不可分的联系,但是这些古沙丘的形成时代至今没有具体研究。本文应用光释光定年的单片再生剂量法对这两个区域典型的古沙丘进行了风成砂沉积年代测定。结果显示研究区古沙丘的堆积开始于约4~3 ka,并延续至0.5 ka之后被固定,其形成与柴达木盆地晚全新世气候的干旱和盆地内湖泊退缩引起的砂源增加有关;古沙丘下伏的河流相沉积物形成于末次冰消期（12.6±0.8 ka）。古沙丘的固定事件对应青藏高原东北部的冰川前进期,冰川前进期的低温条件可以引起盆地内蒸发量下降和有效湿度相对增加,从而促使植被条件改善并最终使沙丘固定。     

Anomaly feature of seasonal frozen soil variations on the Qinghai-Tibet Plateau

The seasonal frozen soil on the Qinghai-Tibet Plateau has strong response to climate change, and its freezing-thawing process also affects East Asia climate. In this paper, the freezing soil maximum depth of 46 stations covering 1961–1999 on the plateau is analyzed by rotated experience orthogonal function (REOF). The results show that there are four main frozen anomaly regions on the plateau, i.e., the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau and Qaidam Basin. The freezing soil depths of the annual anomaly regions in the above representative stations show that there are different changing trends. The main trend, except for the Qaidam Basin, has been decreasing since the 1980s, a sign of the climate warming. Compared with the 1980s, on the average, the maximum soil depth decreased by about 0.02 m, 0.05 m and 0.14 m in the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau, but increased by about 0.57 m in the Qaidam Basin during the 1990s. It means there are different responses to climate system in the above areas. The spectrum analysis reveals different change cycles: in higher frequency there is an about 2-year long cycle in Qaidam Basin and southern part of the plateau in the four representative areas whereas in lower frequency there is an about 14-year long cycle in all the four representative areas due to the combined influence of different soil textures and solutes in four areas.     

Anomaly feature of seasonal frozen soil variations on the Qinghai-Tibet Plateau

The seasonal frozen soil on the Qinghai-Tibet Plateau has strong response to climate change, and its freezing-thawing process also affects East Asia climate. In this paper, the freezing soil maximum depth of 46 stations covering 1961-1999 on the plateau is analyzed by rotated experience orthogonal function (REOF). The results show that there are four main frozen anomaly regions on the plateau, i.e., the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau and Qaidam Basin. The freezing soil depths of the annual anomaly regions in the above representative stations show that there are different changing trends. The main trend, except for the Qaidam Basin, has been decreasing since the 1980s, a sign of the climate warming. Compared with the 1980s, on the average, the maximum soil depth decreased by about 0.02 m, 0.05 m and 0.14 m in the northeastern, southeastern and southern parts of the plateau, but increased by about 0.57 m in the Qaidam Basin during the 1990s. It means there are different responses to climate system in the above areas. The spectrum analysis reveals different change cycles: in higher frequency there is an about 2-year long cycle in Qaidam Basin and southern part of the plateau in the four representative areas whereas in lower frequency there is an about 14-year long cycle in all the four representative areas due to the combined influence of different soil textures and solutes in four areas.     

柴达木盆地西部湖相地层风力侵蚀对黄土高原物源贡献的研究进展

柴达木盆地是我国西北地区最干旱的盆地之一,常年盛行强劲的西北风,尤其在冬春季更甚。柴达木盆地西部地区自新生代以来沉积了巨厚的河湖相沉积。自上新世晚期以来,随着气候的逐步干化和盆地内部构造变形的加剧,该地区风力侵蚀地貌开始出现。早更新世出现的古盐壳和古雅丹地貌说明当时侵蚀已经相当剧烈。晚更新世以来,气候的极端干旱化和冰期的出现,更加促进了风蚀地貌的发育,在强劲的低空风力的雕刻下,形成了盆地西部几万平方千米的"百万雅丹"地貌,十分壮观。柴达木盆地不同地区地层的厚度和风蚀速率都不同,最大分别可达3 000 m和1.1 mm/yr,如此巨量的物质搬运必然为下风向的地区(都兰、青海湖地区、西宁盆地、黄土高原)的粉尘堆积提供可观的物源物质。研究表明,柴达木盆地西部被侵蚀的古湖相地层是上述地区,尤其是黄土高原重要的物源物质。随着研究的深入,其盆地内侵蚀物质输送到黄土高原的机制,已得到学界越来越清晰的认识。     

青藏铁路沿线自然灾害地理组合特征分析

根据青藏铁路沿线26个行政单元自然灾害的历史记录,对沿线的洪水、山洪、地震、雪灾、风灾以及滑坡、泥石流和崩塌等自然灾害进行量化分析,通过自然灾害灾种、频次的统计和聚类分析将青藏铁路沿线划分为6个自然灾害组合分区,其中,拉萨河谷路段主要以洪水、滑坡灾害为主;羌塘高原路段主要以雪灾、风灾为主,青南高原路段以雪灾、地震灾害为主;柴达木盆地路段以风灾、地震等灾害为主;青海湖盆地路段以洪水、雪灾为主;湟水谷地路段以洪水、山洪、滑坡灾害为主。拉萨河谷路段和湟水谷地路段的自然灾害类型组合具有相似性。     

基于人居环境特征的青藏高原“无人区”空间界定

青藏高原独特的高寒环境与自然条件在一定程度上限制了人口的自然分布与有序发展,形成了中国面积大、分布广的“无人区”（UPAs）。然而,当前有关“无人区”面积、分布、特征与区域差异等研究尚无定论。客观、准确界定“无人区”的空间范围,对开展青藏高原资源环境承载力评价、国家公园与生态安全屏障建设等具有重要意义。基于青藏高原居民点分布信息,据其地形、气候、生态、土地利用等要素特征,本文综合表征了居民点的自然—生态—土地利用耦合关系,率定了居民点分布上限的各要素阈值,通过多要素空间叠加构建了“无人区”评价综合模型,并以居民点分布的自然极限、生态（含氧量）下限、土地利用规律为关键阈值界定了青藏高原“无人区”空间范围并分析了其地理分布特征。研究表明：① 以居民点分布累计比例< 0.1%计,确定“无人区”的地形阈值为海拔> 5665 m、相对高差> 2402 m、地形起伏度> 8.59,气候阈值为相对湿度< 76.2%、温湿指数< 33或 > 71。② 根据居民点分布及人体对含氧量耐受情况,确定“无人区”的生态阈值为气压< 500 hpa、大气含氧量< 40%。③ 青藏高原严格“无人区”面积达1912 km²,其中新疆699 km²、四川413 km²、西藏331 km²、青海291 km²、甘肃178 km²。空间上呈零星分散状,多分布在四川贡嘎山、珠穆朗玛峰附近等极高山地区、可可西里东部—罗布泊地区;以及少部分分布在青海柴达木盆地。