库姆塔格沙漠粒度分布特征及环境意义

库姆塔格沙漠位于中国西北干旱区,被称为我国第六大沙漠。粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。对库姆塔格沙漠中北部、北缘、西部、中间及南部、东南缘5组20个沙样粒度分析结果表明：其粒度组成差异很大;粒度参数具有以下特征值：平均粒径Mz=1.55～2.92 Φ;标准偏差σ1=0.41～1.11;偏度SK1=-0.11～0.31;峰态KG=0.77～1.23。同时,粒度频率曲线呈单峰态和多峰态共存状态;大部分沙样的偏度近于对称。分析结果说明库姆塔格沙漠沉积物的沉积环境复杂多样,有风力沉积、河湖沉积、河流冲积(洪积)等。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘表面沙粒度分布特征

对库姆塔格沙漠羽毛状沙丘不同部位表面沙物质进行的粒度分析结果表明,羽毛状沙丘"羽轴"-新月形沙垄沙以细沙(0.125～0.25 mm)为主,含量占60.8%,平均粒径2.42ψ,分选较好(σ1值0.33～1.09,平均0.65),偏度以对称为主(Sk值-0.31～0.35,平均0.08),峰度以中峰态为主(KG值0.70～1.57,平均1.08)."羽轴"-新月形沙垄沙粒径在横剖面方向上即从新月形沙丘两翼坡脚至丘顶部变细,东南翼角略粗于西北翼角;在纵剖面方向上从新月形沙丘迎风侧经丘顶至背风侧也逐渐变细.随着平均粒径变细,分选变好,正偏的趋势也越显著."羽枝"一垄间沙以粗沙为主,分选较差,宽峰态为主.羽毛状沙丘沙累计概率曲线主为4段式或3段式,"羽轴"-沙垄沙以单峰态为主,占96.7%;"羽枝"-垄间沙则以双峰态为主,占54.2%.大尺度地形(沙垄和垄间地)和局部地形对粒度分布有一定程度的影响.     

库姆塔格沙漠风沙活动特征

库姆塔格沙漠面积虽然较小,但其风沙地貌类型复杂,包含格状沙丘、复合型沙垄、金字塔沙丘以及"羽毛状"沙丘,其中"羽毛状沙丘"是该沙漠独特的沙丘类型,"羽毛状"沙漠也成了库姆塔格沙漠的代名词。以往对该沙漠风沙地貌的研究局限于遥感影像的判读或者理论分析,很少有实测数据的支持。近期对该沙漠的综合考察对该沙漠的风沙地貌有了新的认识。以建立在库姆塔格沙漠4个方位的5个气象站(测风站)的实测资料为基础,对库姆塔格沙漠近地层风况、风沙活动特征进行了研究。结果表明:(1)库姆塔格沙漠近地层风向复杂,总体可分为两种基本类型风向的区域:沙漠西北和北面为两组风向,而东南和南边为三组风向。(2)库姆塔格沙漠风沙活动强烈,沙漠绝大部分区域属于中风能环境外,南部部分地区都属于低风能环境。(3)该区域的风沙地貌类型和近地层风向特征与合成输沙势方向吻合,年合成输沙势方向在沙漠的西北和北面为西南方向,在多坝沟地区,输沙方向为西北方向,在沙漠南面为东北方向。风向变率在0.3~0.8之间,属于中比率,风况特征属于钝双峰风况或锐双峰风况。年输沙量在0.53~1.14 t/m2之间。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄风沙活动强度特征

以库姆塔格沙漠腹地的羽毛状沙垄为床面,通过风季实地观测与分析,研究了羽毛状沙垄的近地面风况、粒度特征及风沙流结构等。结果表明:羽毛状沙垄近地面风况具有明显的季节性,冬季盛行东风,其他季节盛行东北风;全年平均风速5.94 m·s-1,大于起沙风频率占总量的46.76%;新月形沙垄粒度变化在1.22～1.86之间,分选较好,垄间沙埂粒度变化在1.35～2.11之间,风选属于中偏差;随着风速的增大,地面以上0—2 cm高度层所含沙量有明显减少的趋势,2—20 cm所含沙量有增加的趋势,0—20 cm所含沙量占总输沙量的92.28%以上;在地面以上0—40 cm高度内,输沙率同2 m高处1 min平均风速为幂函数关系,不同性质的地表对输沙率有较大的影响;羽毛状沙垄的风速变化表现为新月形沙垄和垄间沙埂不同部位气流的增速和减速,风向变化表现为同风场下沙垄与沙埂风向夹角的存在。     

库姆塔格沙漠植物区系组成及地理成分

运用植物学及植物地理学方法,结合实地植被调查,对库姆塔格沙漠植物区系组成、地理成分、生活型及分布特征进行了分析研究。结果表明：库姆塔格沙漠区属于典型的荒漠植物区系,共有种子植物22科69属109种,其中被子植物占总数的98.13%。单种科、寡种科和单种属、寡种属是库姆塔格沙漠植物区系的主体,是植物区系复杂性及物种多样性的主要来源,寡种属优势明显。中型科属和较大科属虽不占主体,但却往往是构成植物群落的建群种或植物区系的代表成分,对植物区系的构成及植被的分布格局都有很大的影响。植物区系地理成分多样,温带分布和地中海分布是本区系地理成分的主要组成部分,区域植物具有典型的温带特征。受地形地貌、气候环境的影响,区域植被分布随地貌变化呈现出不同的分布格局,具有非地带性差异特征。库姆塔格沙漠草本植物占数量优势,木本植物以灌木为主,木本植物对区域环境影响作用较为明显。库姆塔格沙漠区植物地理成分及分布特征也说明气候、环境条件,植物种的生态幅度及其对环境的适应能力对植物地理分布的决定性影响。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘剖面特征

在库姆塔格沙漠羽毛状沙丘分布区选取典型地段作为观测区,运用全站仪测量了观测区羽毛状沙丘地形特征。结果如下：（1） 构成羽毛状沙丘羽轴的沙垄由首尾相连的变形的新月形沙丘构成,其走向为N55°E;新月形沙丘的平均高度为17.65 m,西北翼角的平均长度为72 m,均长于东南翼角。（2） 沙垄的纵断面（SW→NE）表现出明显的波动性,波长在50～100 m之间,波高在10～25 m之间。（3） 沙垄的平均宽度为127.69 m,平均坡度为12.59°;西北坡平均坡长为71.74 m,平均坡度为11.65°,东南坡平均坡长为59.05 m,平均坡度为13.52°。（4） 羽毛状沙丘的“羽枝”部分是由地形平缓的穹状大沙波首尾相连构成,并未像遥感影像一样呈现出明暗相间的羽毛状图案。大沙波的平均宽度为641.34 m,其纵断面相对平缓,2个波峰之间的距离在400 m左右,波峰高度为1～3 m,平均坡长为322.37 m,平均坡度为1.28°,仅为沙垄的10%。     

2008-2013年库姆塔格沙漠及阿尔金山降水特征

库姆塔格沙漠极端干旱,而其南部阿尔金山比较湿润.研究库姆塔格沙漠及南部阿尔金山的降水特征,对揭示库姆塔格沙漠水源补给机制和地貌形成原因具有重要作用.本文利用中国自动气象站与CMORPH融合逐时降水量0.1°网格数据集,分析了库姆塔格沙漠及阿尔金山的降水特征.结果表明:(1)库姆塔格沙漠降水主要集中在夏季,其他季节降水较少;而阿尔金山降水主要集中在春、秋两季,并存在一条降水量大值带,3月范围最大而夏季消失;(2)阿尔金山对库姆塔格沙漠的水源补给作用主要体现在春、秋两季,夏季降水基本与库姆塔格沙漠持平,春季降水超出库姆塔格沙漠最多;(3)阿尔金山各月平均逐小时降水量演变特征有很大不同,冬季12、1月及夏季6、7月每月逐时降水演变特征以"凌晨型"为主,可能与凌晨云顶辐射冷却引起的大气层结不稳定有关;春、秋两季每月逐时降水演变特征以"午后-黄昏型"为主, 可能与午后太阳辐射地面加热引起的大气层结不稳定有关;2、8月是两种类型的过渡时期.本文研究结果可为探索库姆塔格沙漠水源补给机制以及"羽毛状沙丘"独特的沙漠景观形成原因提供一定的参考依据.     

库姆塔格沙漠的形成时代与演化

库姆塔格沙漠腹地广泛出露含古风成砂的第四纪地层剖面。根据含古风成砂地层剖面的野外调查与地层年代的室内分析结果,并与已有的周边区域地质资料对比分析,库姆塔格沙漠形成至少始于早更新世初,到中更新世晚期285.9±42.9 ka BP沙漠已大面积扩展形成,奠定了现代沙漠环境格局。沙漠最初从西南部开始形成,之后向北和东北扩展。依据梭梭沟地层剖面,沙漠在第四纪演化过程中至少经历了19个沙漠正、逆过程旋回,平均周期约为110 ka。新构造运动对沙漠的形成演化和地貌的形成发育具有重要作用,构造了山间断陷盆地并使其逐渐向封闭的干旱盆地演化形成沙漠,受四周断裂控制沙漠整体形态呈"扫帚状"。分布在沙漠北部的独特砾石体地貌形成于晚更新世末(285.9±42.9)ka BP之后。     

库姆塔格沙漠梭梭群落特征研究

 在对库姆塔格沙漠植被调查的基础上，以天然梭梭为研究对象，从群落结构、分布和生长特性等方面研究了梭梭群落的结构特征及其自然生存规律。结果表明：沙漠南缘地带为梭梭群落的分布定居区。由于生境及地貌类型的不同，群落结构差异性较大。随着植被类型由东部山前荒漠草原向西部典型荒漠植被类型过渡，梭梭群落相对数量及相对盖度增大，由伴生种转化为建群种。水分是影响梭梭种群自然生长及更新的主导因素，成龄梭梭的生长差异性表现为河床梭梭优于滩地梭梭，沙地梭梭好于戈壁梭梭;小龄级梭梭幼苗主要分布在河床冲沟边缘附近，形成垂直河床的条带状定居格局;深居沙漠腹地的老龄梭梭已基本上衰败死亡，测定年代距公元1950年为(314±54)a。风沙作用使沙漠南移，梭梭出现衰败死亡与自然更新的演替过程。     

三峡库区不同地貌区土壤元素分布特征

利用土壤表层样分析成果,探讨三峡库区不同地貌区土壤中Ca、P、B等43个常量元素及微量元素的分布特征,结果表明：三峡库区重庆段八个地貌分区可明显划分为两个地球化学分区,一区为河谷平原、侵蚀剥蚀台地、丘陵、低山及中山地貌地球化学分区;二区为褶皱抬升低山、中山及喀斯特地貌地球化学分区,两区的土壤元素含量差异明显,除常量元素K2O、SiO2、Ba、MgO、P、Zr及微量元素Sr、La外,一区土壤中其他元素含量总体上均远低于二区土壤中的含量,其差异总体上是地质背景差异的体现,母岩岩性是土壤元素的主要控制因素。在同类母岩条件下,地貌对土壤中元素分布具有明显影响。不同地貌区的土壤营养元素聚类既有共性也有个性,喀斯特地貌区元素聚为五类;褶皱抬升中山、低山区聚类结果基本一致,均为四类;侵蚀剥蚀中山区多数元素较分散,分异强烈,总体上聚为四类,但第四类各元素间距离较远;侵蚀剥蚀低山与丘陵区元素聚类总体上相近,均为五类,但内部存在分异;侵蚀剥蚀台地则聚为三大类。土壤中的某些特征矿物元素如Fe2O3、Mn、Cu、Zn组合,N、org．C组合在各个地貌区均聚为一类;而某些元素如Cl等在不同地貌条件下分别与MgO、CaO或与Na2O聚类,体现元素在不同地貌条件下的分布特征差异。     

库姆塔格沙漠地区景观格局与动态研究

在景观分类与制图基础上分析了库姆塔格沙漠地区的景观格局与20世纪70年代以来的景观动态。库姆塔格沙漠地区以干燥的石质山地、干旱的沙漠、戈壁和盐化荒漠为景观主体,人工和天然绿洲面积很小;分布有3种景观要素组合模式,即库姆塔格沙漠西部地区的山地-洪积扇-湖盆模式、西湖地区的湖盆-戈壁荒漠模式和敦煌洪积扇上的人工绿洲发育模式。近30多年来景观总体上变化不大,人工绿洲面积增加了1倍多,盐生草甸有比较明显的减少。沙漠表现出比较明显扩展趋势的区域,一是沙漠东南部边缘部分,有向东、向南扩展的迹象;二是沙漠南部边缘部分,在强烈的东北风作用下有向阿尔金山上扩展的迹象。人类的社会经济活动是库姆塔格沙漠地区景观变化的主要驱动力。     

Aesthetic value of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert, China

Tourism development of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert is beneficial to both harmonious development of human-nature relationship and the sustainable development of the tourist industry in the Kumtagh Desert and its sur- rounding area. This paper adopts some research methods including field observation, expert assessment, and systematic investigation to analyze and evaluate the aesthetic value of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert from three aspects of＂Beauty of Morphology＂, ＂Beauty of Color＂ and ＂Beauty of Forms＂. This research is a creative work in the field of aeolian geomorphosites combining the method of aeolian geomorphology and tourism geography.     

库姆塔格沙漠风沙地貌遗产美学价值评价

库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的旅游开发,既有利于该区域人地关系的和谐演进,又有利于全面推进该区域旅游业的可持续发展。风沙地貌遗产价值评价是风沙地貌遗产旅游开发的前提和基础。应用观察法、描述法、专家评估法、系统调查分析法等定性研究方法,从形象美、色彩美、形式美等3大方面分析评价库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的美学价值,为库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的旅游开发奠定基础。研究将风沙地貌学与旅游地理学融合,开创中国风沙地貌遗产研究的先河。     

库姆塔格沙漠春季近地面风场、温度场特征

 利用中尺度区域预报模式系统对库姆塔格沙漠及其周边地区春季近地层风场与温度场分布特征进行了模拟和分析。结果发现,受青藏高原地形影响,偏北气流向南运行在途经库姆塔格沙漠的过程中发生3个分支:①在沙漠东部气流逐渐转变为西北风吹向甘肃省;②中西部气流以较强的东北风流向塔克拉玛干沙漠;③另一部分气流继续顺势南下流入青海省。沙漠区域温度从北向南逐渐降低,在青海省的边界上出现一个低温带,然后温度又开始增加。     

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。     

基于实地观测的库姆塔格沙漠风场时空变化特征研究

库姆塔格沙漠分布在新疆东部,罗布泊洼地以南,阿尔金山以北,向东可延伸至甘肃敦煌的西部,总面积2\^29万km2,是我国第6大沙漠。该沙漠内部气候极为干旱,植被稀疏,是我国最后一个开展全面考察的沙漠。通过对建在库姆塔格沙漠内东部和西部的两个自动测风站和南北的两个自动气象观测站在2007年10月至2008年9月的观测资料,结合相应时段MICAPS通过VSAT接收到的地面风场格点资料,对沙漠内部风场的日变化、季节变化以及起沙风的特征进行了分析,结果表明:①由于受南面阿尔金山高大山体的阻挡作用,库姆塔格沙漠的风场存在明显的日变化,表现出类似山谷风的风向转换规律,白天以上山的偏北风为主,夜晚以下山的偏南风为主,不同的季节山谷风的转化时间相应地不同。②冬季沙漠整体以偏南风为主,夏季偏北风占主导,而春秋季沙漠北部仍以偏北风为主,而沙漠东部和南部出现偏南风,沙漠西部为偏东风。③起沙风速的特征表现为:沙漠整体以偏北风为主,沙漠北部和西部以偏东北风为主,南部和东部以偏西北风为主,风向在沙漠中部从北向南由东北转为北,到了沙漠南部转为偏西北风向东南方向流去,风向的转变与库姆塔格沙漠沙丘走向最后转向东南是一致的。     

库姆塔格沙漠水文调查初步结果

基于2007—2009年的3次野外考察和样品分析,初步研究了库姆塔格沙漠的水文和水化学特性。库姆塔格沙漠水系分为4个分区,即西部区、中部区、东部区和党河区。库姆塔格沙漠地区瞬时径流量普遍较低,东部河流径流量相对较大;泥沙含量普遍较低,平均为1.04 kg·m-3。区域内水体矿化度较高,以微咸水和咸水为主,水化学类型总体上为氯化物-硫酸盐/钠质-钙质水,主要受到沙漠干旱气候和区域地质地貌的影响。     

2007—2008年库姆塔格沙漠沙尘天气特征与天气分型

 利用2007年库姆塔格沙漠科学考察时自动气象站所获取的数据,分析了沙尘暴过境时库姆塔格沙漠气象要素的变化特征。以库姆塔格沙漠周边气象站点沙尘天气出现时间为依据,选取2008年所有沙尘天气过程,解读相应时间段内Micaps系统中各个层次的资料,客观分析了驱动库姆塔格沙漠沙尘天气爆发的动力成因,将天气形势分为4种类型:冷空气翻山型; 冷空气东灌型; 锋前热低压发展型; 局地对流型。冷空气翻山型与东灌型居多,共7次,锋前热低压发展型与局地对流型较少,仅为2次。利用库姆塔格沙漠北部1号气象站以及南部2号气象站资料,结合库姆塔格沙漠沙尘粒度分析资料,初步讨论了风对库姆塔格沙漠沙丘形态的影响。