人工模拟戈壁风沙流与风程效应观测

风程效应是研究土壤风蚀和风沙流的一个重要概念,它影响土壤风蚀和风沙流的发生发展过程.对风程效应的研究有助于进一步认识风沙运动机制,为完善风沙物理和土壤风蚀研究提供科学依据.本文选择腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙综合观测场人工模拟戈壁为研究对象,利用多路方口集沙仪对戈壁不同风程长度的风沙流进行观测,旨在说明戈壁风程效应与风沙流的关系.研究表明,风程对风沙流通量具有明显的影响,风沙流通量的拟合系数和相对递减率均随风程增加先减小后增加.风程不同,输沙率不同,总体表现为输沙率随风程增加先增加后降低,地面以上部分最先达到最大值,风程长度为34m左右,随后降低;随高度增加,最大输沙率所对应的风程长度有增加趋势.     

塔里木沙漠公路植物固沙灌溉方式比较研究

在塔里木沙漠公路沿线两侧建立植物固沙体系时首先应确定适宜的灌溉方式。从1998年开始，我们根据不同灌溉方式本身的优缺点与前期试验结果，结合立地条件，在塔里木沙漠公路L292处选择沟灌、畦灌与滴灌进行植物固沙灌溉方式比较试验，对不同灌溉方式植物生长状况、沙层直渍度变化、制度及成本投入比较分析后认为，滴灌不受起伏沙丘地形限制，水利利用效率高，能够保证植物正常生长，且费用最低，因而是塔里木沙漠公路植物固沙的首选灌溉方式。     

沙尘暴起电的风洞模拟实验研究

沙尘暴过境经常有放电现象并对人类造成危害. 在回顾国内外沙尘暴起电研究现状的基础上, 利用大型风洞对沙尘暴中蠕移跃移扬沙、悬移扬沙和加水悬移扬沙的电场状况进行了模拟实验. 根据测定结果, 对电场结构和形成机制作了分析讨论, 对电荷量和电场力分别进行了测量和计算. 最后得出几点结论.     

UNB 3 m模型的区域精度分析

对流层延迟是GNSS导航定位的重要误差源之一,主要受气温、气压以及水汽分压等气象参数的影响,具有变化迅速、随机的特点。本文利用分布在欧亚地区的72个IGS站提供的2015年全年的ZTD产品对UNB 3 m模型进行了详细的探讨,得出该模型在相应地区的平均偏差为0.017 m,高于北美地区0.005 m的平均偏差。本文选出了bsrt、chan、guug等8个IGS站,进一步分析比较,得出UNB 3 m模型误差在空间上的分布特性为:在高纬度地区UNB 3 m模型的适应性较好,在中低纬度地区、沿海区域精度明显低于内陆地区;模型误差的时间分布特性为:在夏季符合精度较差,但在春季和冬季符合精度较好;同时,模型的预测精度与高程并无明显的规律。本文研究还发现模型的bias与测站的水汽输送规律有明显的相关性,为进一步提高ZTD的模型预测精度提供了很好的思路和方向。     

低覆盖度乔木两种分布格局内风速流场和防风效果风洞实验

低覆盖度植被的防风固沙效果一直是防沙治沙工程中的关键问题。在风速为10 m·s-1和15 m·s-1的风洞实验条件下,模拟研究了覆盖度为20%的行带式分布和随机分布的乔木固沙林的风速流场和防风效果。结果表明:①在水平空间上,随机分布和行带式模式都形成了风影区和风速加速区相互组合的复杂水平流场结构,其中,随机分布要比行带式模式的流场结构更加复杂。②在垂直空间上,林冠下近地面(1.2 cm以下)风速都有微弱的增加,1.6~20 cm高度行带式模式内风速均有所减小,而随机分布模式风速变化无明显规律。③随机分布模式中两株植株相互组合时,不仅在植株两侧出现风速加速区,同时在两植株间出现风速加速区,出现 “狭管增速效应”。     

电阻法在沙地水分动态测定中的应用

沙地水分定位动态监测是沙区农业、林业生产中的一项重要措施。一般测定沙地含水量多采用烘干法,由于沙地干燥,取样十分困难,加之测点变动,沙地水分空间变异性带来的测定误差,不能满足野外连续测定沙地水分动态变化的要求。在土壤水分测定中利用电阻法测定土壤含水量,是目前国内外应用比较多的方法之一,而应用在沙漠研究中却不多见。在塔克拉玛干沙漠腹地应用电阻法测定沙地水分动态,可以对沙地水分连续测定,特别是长期水分动态监测,电阻法测定仍是一种简便易行的新方法。     

塔克拉玛干沙漠简单线形沙丘形态动力学过程研究

采样分析、风沙观测以及计算结果表明,在不同风向作用以及沙丘形态参数改变等因素的控制下,简单线形沙丘表面起动剪切速度有明显的差异。表面的气流强度随风向的改变而有所不同。气流与沙丘正交时迎风一侧的输沙率远大于背风一侧同地貌部位的输沙率,但当气流与沙丘走向斜交时,沙丘两侧同地貌部位的输沙率差异不是太大,这是线形沙丘在动力学过程中能保持其形态的最主要原因之一。风向的多变以及沙丘形态的变化使风沙流内边界层内随高度的风速与所观测的输沙率虽也表现为幂函数关系,但相关性较低。沙丘表面被输移的沙物质的粒度分布与下垫面物质组成有一定的差异,在中低强度的起沙风范围内,被输移的沙物质的平均粒径小于下垫面沙物质的平均粒径,且随风速或输沙率的增大,粒度组成也趋于统一。总体上,地表沙物质的输移仍是一随机过程。     

腾格里沙漠近地面层风、气温、湿度特征

利用中国科学院风沙科学观测场2005年全年的近地层观测资料,研究了腾格里沙漠地区风向、风速玫瑰图,风速廓线,温度廓线和湿度廓线的月变化及季节变化规律,揭示了腾格里沙漠地区近地层风、温、湿要素特征。风速廓线的四季变化明显,夏季风速最大,其次为春季\,秋季,冬季风速最小。温度、湿度廓线也存在着明显的月变化:1月最冷,7月最热;10月湿度最大,4月湿度最小,四季中春季最干。     

科尔沁地区现代沙漠化过程的驱动因素分析

基于近50a科尔沁地区沙漠化土地发展-再发展-逆转的时空变化的研究结果, 以气候波动和人类活动变化作为主驱动因子, 探讨现代沙漠化过程的驱动因素的作用。近40多年气候的波动在一定程度上直接地通过不同时期的降水-温度组合影响着沙漠化的进程, 间接地通过人类对气候波动的响应而产生的经济活动来加速沙漠化的进程。尽管科尔沁地区的气候驱动因子呈现出有利于沙漠化发展过程的趋势, 但在近10多年来, 这种驱动力的作用被有利于沙漠化逆转过程的驱动力所抵消。人类活动是研究区沙漠化过程中更加活跃的驱动因子, 体现在土地利用方式的转变和强度的增加, 以及由此而产生的对自然植被群落毁灭性的破坏而加速了沙漠化的进程。以土壤风蚀为例, 这种加速可以是自然条件下的4~10倍; 随着沙漠化程度的加剧, 所产生的在土壤养分、生物多样性和生物生产量等方面退化的加速也与自然条件下的情况相差3~10倍以上。同样是人类活动, 在合理的土地利用、采取各种沙漠化防治措施的情况下, 又可使沙漠化过程逆转。从这一点上来说, 人为驱动因素应是起绝对主导作用的。     

关于风沙流中风速廓线的进一步实验研究

总结与分析了以前学者对风沙流中风速廓线的研究成果,指出了其中的不足之处。并通过实验测出两种较典型自然沙(沙丘沙与河滩冲积沙)所形成稳定状态下风沙流中的风速廓线,提出了新的风速廓线模型。实验结果表明风沙流中的风速廓线用幂函数u=az^b拟和最佳,拟合系数均大于0.95。经验证,实验结果可靠。