粒度特征揭示的中全新世以来毛乌素沙地演化过程

通过对毛乌素沙地现代固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘的粒度特征分析,发现研究区沙地变化敏感粒度是>245 μm的沉积物粒度组分,尝试性地将其用于地质时期沙地演化研究。结合区域典型风成砂-古土壤剖面的沉积相特征,探讨了中晚全新世以来毛乌素沙地的时间演化过程及其特征。结果表明：中全新世以来毛乌素沙地存在多次活化扩张和固定萎缩事件,除7.5 ka BP前为流动沙地占优势以外,其余阶段多在半流动沙地、半固定沙地和固定沙地之间频繁转换,即使在全新世适宜期古土壤大规模发育期间仍存在局地短时间的沙地活化事件。     

常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化

毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9ka BP以来气候变化。结果表明：（1）地层常量元素氧化物以SiO₂和Al₂O₃为主,其他元素含量依次为Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。（2）7.9ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5ka BP,气候转冷干;2.5～1.8ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。（3）全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。     

近2000a毛乌素沙地沙漠化及成因

历史时期毛乌素沙地发生了沙漠化现象,但对沙漠化过程及成因尚有争议。利用毛乌素沙地风成沙-古土壤沉积的测年数据建立累积频度曲线,重建了沙漠化过程;结合高分辨率气候曲线与历史人类活动记录,对近2 000 a毛乌素沙地沙漠化与气候变化、人类活动的关系进行了探讨。结果表明:风成沙-古土壤沉积的测年数据记录了毛乌素沙地在公元440—570、840—960、1525—1890年经历3个沙漠化阶段,均属于温度较低、降水较少的冷干气候,且尘暴频次高;前2次沙漠化时期人口较少,土地开垦面积较小,人类活动程度较低,冷干气候在沙漠化过程中影响显著;第3个沙漠化阶段人口总体处于高压状态,土地开垦面积不断扩大,人类活动强度的增大加剧了沙漠化程度。     

中晚全新世毛乌素沙地东南部气候变化过程

位于中国北方半干旱区的毛乌素沙地对气候变化响应敏感,是研究气候变化的理想区域。通过对毛乌素沙地东南部锦界剖面磁化率、有机质含量、CaCO₃含量的分析,重建了7.5 ka BP以来的气候变化过程。结果显示：中晚全新世毛乌素沙地东南部环境与气候变化可分为3个阶段：7.5～4.6 ka BP,夏季风占主导,气候暖湿,与全新世大暖期对应;4.6～3.3 ka BP,气候突变为干冷并波动频繁;3.3～2.5 ka BP气候以干冷为主。另外,存在5次千年尺度的干旱事件：7.0～6.8 ka BP、6.6～5.7 ka BP、4.6～4.1 ka BP、3.7～3.5 ka BP、3.3～2.5 ka BP。研究区气候变化与全球具有较好的一致性。     

中国沙漠形成演化与气候变化研究：获中国科学院自然科学一等奖

由中国科学院兰州沙漠研究所完成的“中国沙漠形成演化与气候变化研究”成果,荣获中国科学院１９９８年度自然科学一等奖。沙漠是我国自然环境的重要组成部分,又是当前沙质荒漠化主要分布地区,风沙灾害特别是土地沙漠化已经成为严重制约我国北方地区生产建设和人民生活...     

毛乌素沙地沙漠化过程及其气候因子驱动分析

通过对20世纪80年代,90年代,2000年3个时期遥感图像解译,分析了毛乌素沙地沙漠化过程及其驱动机制,认为毛乌素沙地近20 a来沙漠化程度有所减轻,植被覆盖有所增加。气候因素和人为因素是导致植被覆盖增加的决定因素,近20 a中该区年际气候变化表现为增温和降水波动,通过多元回归分析确定降水和气温是影响毛乌素沙地植被变化的关键气候因子, 气温升高是促使本研究区植被覆盖增加的主要气候因素,气温升高引起的生长季节的延长和生长加速是研究区NDVI增加的主要原因,即气候变暖促进了该区植被覆盖增加。人为因素的影响表现在20 a来农田和林地的大面积增加。     

毛乌素沙地生态环境失调的研究

柳湾林分布区定位观测试验和室内实验、１４Ｃ测年、孢粉分析研究结果表明，毛乌素沙地生态环境失调的决定性因素是地质构造和地势，它决定了该地区干旱气候条件和丰富的沙源。第四纪以来的３００多万年间，气候干湿相间出现，总趋势向干旱发展，全新世以来更加明显。植被随气候变化演替，森林草原植物群落逐渐被旱生灌木植物群落代替，保持脆弱的生态平衡。干旱导致地下水位下降、水质恶化是沙区生态环境失调的主导因子，人为破坏生物群落使生态环境失调加速也是不可忽视的因素     

毛乌素沙地东南部人工植被演替研究

毛乌素沙地东南部人工植被的演替过程大致可分为如下几个阶段：天然稀疏草本阶段人工灌木林阶段—人工灌木、天然半灌木、天然草本阶段—天然草本优势阶段。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

腾格里沙漠南缘末次冰盛期以来沙漠演化与气候变化

位于现代季风区边缘的沙漠黄土边界带,具有高度的不稳定性,末次冰盛期以来历经多次北进南退移动和暖湿、冷干变化。依据对腾格里沙漠南缘白岩沟剖面的黄土古土壤风成砂序列的年代测定,建立了腾格里沙漠南缘末次冰盛期以来沙漠演化的时间序列,并结合剖面各地层的粒度分析、色度分析和CaCO3分析结果,认为末次冰盛期该区主要经历了两次沙漠强烈扩张、两次退缩以及一次小幅度扩张的阶段。而全球变化所导致的东亚冬、夏季风变化是沙漠正、逆过程演变的主要驱动因子。     

风成沉积物色度记录的毛乌素沙漠全新世以来气候变化

以毛乌素沙漠4个全新世风成砂-古土壤剖面为研究对象,对沉积物色度变化进行分析。结果表明：亮度主要受有机质影响,从而间接反映降水;红度与磁化率负相关,与平均粒径呈正向趋势,因此红度主要取决于风力对红色物质的输入,即反映风力大小。古土壤发育时期,亮度偏低,红度、黄度偏低;风成砂沉积时期,亮度较高,红度、黄度较高。据此将毛乌素沙漠全新世以来的气候演变划分为4个阶段：约10.0 ka BP以前,以风沙环境为主,干燥寒冷、风力较大;10.0-7.5 ka BP,总体环境较之前好转,风沙活动减弱,局部区域发育古土壤;7.5-3.0 ka BP,气候以暖湿为主,古土壤普遍发育,风沙活动较弱;约3.0 ka BP至今,气候趋于干冷,风沙活动强烈,但期间也存在暖湿波动。     

滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁

毛乌素沙漠的盛衰变化明显地受到全球变化特别是东亚夏季风变化的影响。根据毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域滴哨沟湾地层沉积物的物质组成、粒度参数等,结合孢粉研究结果,将沙漠演化过程划分为若干阶段：中更新世晚期沙漠萎缩期,气候温暖半干旱-半湿润,沙漠缩小,为森林草原或灌丛草原;中更新世晚期沙漠稳定期,气候在寒冷干旱-半干旱间波动频繁,自然景观在荒漠、荒漠草原与干草原间变化,并有河流和小湖存在;晚更新世早期沙漠固定期,气候温暖半湿润至半干旱,期间自然景观经历了森林草原、灌丛草原、草原、荒漠草原多种变化;晚更新世晚期沙漠扩张期,气候干旱寒冷,自然景观以荒漠和荒漠草原为主,同时也有草原乃至灌丛草原出现;全新世沙漠频繁变化期,气候变化频繁,沙漠出现多次盛衰变化,自然景观在荒漠、荒漠草原、草原、疏林草原间变化。     

1:25万《毛乌素风沙地貌图》的编制

风沙地貌图是认识和研究沙漠（沙地）最基本的图件。毛乌素沙漠沙丘类型复杂多样,对毛乌素沙漠风沙地貌进行详细划分,编制《毛乌素风沙地貌图》对深入研究毛乌素沙漠风沙地貌成因、分布和演化规律具有重要意义。根据编图范围和印刷纸张的要求,将《毛乌素风沙地貌图》的比例尺确定为1∶25万。选用1∶10万地形图作为基础资料,并以1∶5万地形图和1∶20万地质图作为补充资料;专题内容资料以landset-8卫星影像为主,结合Google Earth影像对部分细节内容进行补充。在形态成因相关分析的基础上建立地貌分类体系,将毛乌素沙漠地貌划分为风成地貌、湖成地貌、流水地貌、干燥地貌、黄土地貌和其他等6类,其中风成地貌是本图重点展示的内容。根据毛乌素沙漠的地貌特征,采用图例系统和地貌晕渲相结合的方法表示毛乌素沙漠的具体地貌类型,其中图例系统包括底色、符号、代码和注记等多种表示方法,地貌晕渲的使用增强了地貌的立体感,使地图看起来更加美观。     

晚冰期以来毛乌素沙漠环境特征的湖沼相沉积记录

毛乌素沙漠南缘靖边海则滩湖沼相沉积剖面,真实地记录了晚冰期以来东亚季风气候和沙漠演化历史。在地层沉积相划分和测年基础上,据地球化学元素和孢粉等气候指标分析表明,该区古气候变迁序列为：１２ｋａＢＰ前干燥寒冷;１２～１０ｋａＢＰ气候转暖湿;１０～８．５ｋａＢＰ以温湿为主,在１０～９．５ｋａＢＰ出现ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ冷干事件;８．５～３．０ｋａＢＰ温暖湿润;３．０ｋａＢＰ后气候趋于半干旱与现代气候较接近。这种气候演化规律是受地球轨道因素影响,通过东亚冬夏季风的强弱变化来实现的     

1989-2014年毛乌素沙地湖泊面积

湖泊面积可反映区域气候变化和人类活动等信息。选取1989、1994、1999、2004、2009、2014年Landsat遥感影像数据,采用人工目视解译、ArcGIS空间分析等方法分析毛乌素沙地湖泊面积变化特征,并结合毛乌素周边气象站点气象数据、所在县区统计年鉴数据对湖泊面积变化的影响因素进行分析。结果表明：（1）毛乌素沙地湖泊近30年总体上处于萎缩状态,具体表现为1994年前湖泊面积增加,后持续减小,不同面积等级湖泊变化情况不同;从空间上看,30年间湖泊面积减小明显的湖泊主要在东北部地区,面积增大明显的湖泊主要在西南部地区,中部地区湖泊面积相对稳定;（2）气候变化和人类活动是近30年影响毛乌素沙地湖泊面积的主要因素。2000年前,湖泊面积主要受气温、降水的影响。特别是1989-1994年,湖泊面积变化量在空间上呈现显著的正相关关系;（3）2000年后,随着区域内人类活动的加剧,湖泊面积主要受人类活动的影响,在人类活动的干扰下,湖泊面积变化量在空间上未表现出显著的正相关关系。     

瓦窑沟剖面记录的早中全新世毛乌素沙地东南缘气候变化

毛乌素沙地位于中国东亚季风边缘区,对气候变化响应敏感。区域内分布着大量河湖相沉积地层,忠实记录了全新世以来气候变化状况。选取毛乌素沙地东南缘河湖相沉积地层为主的瓦窑沟剖面（WYG）,在光释光（OSL）和¹⁴C（AMS ¹⁴C）测年基础上,对粒度、色度和有机质环境代用指标进行分析,反演得出毛乌素沙地早中全新世气候经历了3个阶段：约9.8 ka BP前气候干冷,广泛沉积沙层;9.8—9.6 ka BP气候逐渐回暖,为气候干冷转为暖湿的过渡期;9.6—5.2 ka BP气候相对暖湿,发育砂质泥炭层。推测计算得出,剖面地层沉积速率沙层>过渡层>砂质泥炭层,且各地层均存在次一级旋回,曲线旋回周期砂质泥炭层（480 a）>沙层（150 a）>过渡层（130 a）,指示砂质泥炭层沉积速率最慢、形成时期气候相对稳定。研究结果与东亚季风区域古气候记录具有很好的可比性,是对东亚冬夏季风强度变化的全球性响应。     

基于RS、GIS两大沙漠边缘带土地利用/覆盖对近十余年来气候变化的响应研究

以1986年与2000年两期TM遥感解译影像为基础,运用GIS空间分析手段,借助多个土地利用分析模型,对我国北方腾格里与毛乌素两大沙漠边缘带土地利用空间变化特点进行了分析,揭示出上世纪80年代后期至本世纪初的十余年来两大沙漠南缘带土地利用／覆盖对气候变化所做出的各具特色的响应方式。研究期内,研究区土地利用程度总体得到提高,其中东部毛乌素地区提高速度高于西部,中部宁夏部分高于两头陕西、甘肃部分。土地利用重心分布揭示出半干旱、干旱沙漠边缘带耕地与水资源分布的密切关系,同时,土地利用重心变化分析揭示山西部腾格里地区研究期内生态环境区域恶化,而东部毛乌素地区生态环境质量趋于好转。