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。     

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。     

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。     

甘肃敦煌雅丹地质公园区风蚀气候侵蚀力特征

风蚀气候侵蚀力是潜在风力侵蚀强度的重要表征。基于2013年和2014年风速、降水和空气温度、湿度等气象要素的实地观测数据,对甘肃敦煌雅丹地质公园区的风蚀气候因子指数进行了逐月的计算和分析。结果表明：（1）研究区风蚀气候因子指数为151.98±0.13,是全国的三大极大值区之一;（2）研究区风蚀气候因子指数不同于全国干旱半干旱区基本季节变化特征,夏季最大,春夏季明显高于秋冬季,与新疆和田地区的季节变化特征相似;（3）研究区风蚀气候因子指数具有4—8月持续高值、9月至翌年3月持续低值的月变化特征;（4）风蚀气候因子指数的决定性气象因子是风速,而降水的减弱作用甚微;（5）一般来说,雅丹地貌分布区风蚀气候因子指数≥150。     

1980—2016年中国北方风蚀气候侵蚀力的变化

随着修订风蚀方程（RWEQ）的提出,采用增加了冻结因子的气候因子（WF）表达风蚀气候侵蚀力更具有科学性和必要性。基于中国北方风蚀区157个气象站1980—2016年的观测数据,逐月计算了各站点气候因子,并探讨了气候因子时空分布变化特征及影响因素。结果表明：(1)1980—1997年,年气候因子值表现为快速下降,从940.46kg/m下降到273.03 kg/m;而1998—2016年,年气候因子值表现相对稳定,在139.81～398.85 kg/m范围内波动。(2)春季气候因子值约占全年63%,其变化也显著高于其它季节,这也是土壤风蚀发生在春季的主要原因。(3)气候因子的高值区分布在新疆东部、青海西部、40°N以北的内蒙古中西部,这与气压中心和高大山体地形分布有关。     

西北干旱荒漠区风蚀气候侵蚀力时空变化特征（英文）

土壤风蚀是制约西北干旱荒漠地区社会活动与经济发展的重要因素。为揭示西北干旱荒漠区土壤风蚀气候侵蚀力分布,通过中国区域地面长时间序列气象要素驱动数据,并结合Arc GIS软件分析,评估了该区风蚀气候侵蚀力时空变化与转移特征。研究结果显示：（1）西北干旱荒漠区在降水量、风速以及多年平均温度等气象因素均表现为随年代际递增的背景下,风蚀气候侵蚀力呈现出整体降低,大部分区域C值介于0-100,但在腹地及少数部分区域为增长趋势,C值高于150;(2)月际C值变化差异明显,春夏季最大、其次为冬季,最小为秋季;突变性检验发现风蚀气候侵蚀力在春季变异最强,有4个突变点,且长期处于波动式下降;（3）区域土壤风蚀程度由腹地向四周逐渐减小,且高侵蚀影响面积逐年递增;（4）风蚀气候侵蚀力时空转移变化特征表现为整体为小幅度衰减,但部分地区却表现为增加甚至明显增加趋势。研究成果可为西北干旱荒漠区风沙灾害防治提供相应的理论依据和科技支撑。     

1961～2015年雅鲁藏布江流域风蚀气候侵蚀力变化

根据雅鲁藏布江流域13个气象站观测资料,利用联合国粮农组织给出的公式计算雅鲁藏布江流域风蚀气候因子指数值,分析雅江风蚀气候侵蚀力基本特征。结果表明,雅江流域风蚀气候因子指数分布范围为4.2~31.9,平均值为14.7。从空间分布来看,风蚀气候因子指数由西向东呈减小趋势,西部可达40,东部加查-米林段降到了5左右。风蚀气候因子指数具有显著的季节变化,春季最大为8.5,冬季次之为5.2,夏季、秋季都很小。雅江流域风蚀气候因子指数年、春季、秋季、冬季下降趋势显著,夏季上升趋势不显著。通过Mann-Kendall（M-K）检验分析可知,风蚀气候因子指数在1987年发生突变。     

近30年来青海省风蚀气候侵蚀力时空差异及驱动力分析

青藏高原气候寒冷、多大风,冻融、风化和风蚀作用强烈,易发生土壤风蚀。气候对土壤风蚀的影响可用风蚀气候因子指数（C）度量。基于联合国粮农组织（FAO）提出的C计算方法,根据1984-2013年间连续完整的青海省气象站地面观测数据,应用地理加权回归模型（GWR）、重心及其转移模型,并结合本文定义的有效敏感性指数、有效影响面积等指标,得到全省风蚀气候侵蚀力及其影响因子的时空分布及其演化规律,并对其驱动力和机理进行了初步分析。结果表明：30年来,全省风蚀气候侵蚀力总体特征是西北高东南低并呈下降趋势,风蚀气候侵蚀力强的区域明显向西南扩展,20世纪80年代是柴达木盆地,90年代扩展到青南高原西北部边缘,21世纪基本涵盖了青南高原的西部;风速是影响风蚀气候侵蚀力的主导因子,其有效敏感区重心从柴达木盆地西南部边缘,移动到海拔较高的青南高原西部地区,这与高原近地面气旋系统中心总体移动趋势相反;其次是气温,其有效敏感区重心从海拔较低的青海省中部地区向海拔较高的青南高原移动,这与青南高原地区的海拔梯度式增温规律有关,即从高原边缘向高原腹地升温,且海拔越高,增温越快;降水主要影响柴达木盆地的侵蚀力,其有效敏感区重心向东南扩展,这可能与高原夏季风进退有关。研究结果可为青藏高原土壤风蚀灾害的预防、评估以及预测提供区域性差异化的技术支持与理论指导,也可为青藏高原乃至全球生源要素（C、N、P、S等）循环的大尺度驱动力研究提供新的研究视角。     

适用于河北坝上地区的农田风蚀经验模型

目前,中国缺少一种被广泛认可、普遍适用于中国自然条件的农田风蚀模型。本研究利用多年的野外风沙观测数据和风洞模拟实验结果,建立了一种基于河北坝上地区自然环境的农田风蚀经验模型。该模型涵盖风力侵蚀因子、粗糙干扰因子和土壤抗蚀因子三大风蚀影响因子,包括起沙风速、地表粗糙度、土壤可蚀性和土壤含水率四大风蚀影响要素,可对各种农田地表的风蚀量进行定量计算和预测。应用该模型对坝上地区2013年风蚀季农田风蚀量进行定量计算。结果表明,翻耕耙平地的平均风蚀量为39.45 t·hm^-2·a^-1,莜麦留茬地的平均风蚀量为14.08 t·hm^-2·a^-1,与采用其他方法得到的结果比较接近。在更广泛地区对模型进行验证和修订,促进该风蚀模型与“3S”技术融合是下一步的重点工作。     

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。     

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...     

北京市农田风蚀的野外观测研究

针对半湿润区农田风蚀较弱的特点,采用集沙仪加风速廓线仪和插杆黏捕加电镜分析两种手段对北京市农田的风蚀特征进行了野外观测。结果表明,3类主要风蚀农田中,耙平翻耕地风蚀强度最大,玉米留茬地次之,不耙平翻耕地最弱。随着风速增大,各类农田地表的风蚀强度均呈增加的趋势,并且都表现出较好的指数规律性。风蚀物含量垂向分布遵循幂函数递减规律,风蚀物最大粒径和平均粒径垂向分布亦遵循幂函数和指数函数递减规律,风蚀物粒度组成以粒径小于100 μm的悬移质为主。因此,本研究所得结果反映的是一种以悬移质为主的风沙流结构特征,而这可能是半湿润区最常态的一种的农田风蚀状况。     

土壤侵蚀及其影响因素空间相关性分析

土壤侵蚀是影响区域生态环境的重要因素,它受气候、地形地貌、土壤、植被和人类活动等因素的影响.为寻找流域上土壤侵蚀的主导影响因子,收集了黄河流域气候、地形、植被、土壤等数据,通过引入信息熵原理分析了各个影响因子与土壤侵蚀的空间相关性.结果表明,在黄河流域1:10万地图比例尺条件下.各因子对土壤侵蚀影响的大小排序为:①水蚀区,加权降雨量＞地形起伏度＞植被覆盖度＞土壤类型＞沟壑密度;②风蚀区.地形起伏度＞风蚀气候因子＞植被覆盖度＞土壤类型＞沟壑密度;③冻融区,沟壑密度＞地形起伏度＞气温变化率＞植被覆盖度＞土壤类型.该研究在定性变量和定量变量之间建立了定量的空间相关性分析,研究结果给出了影响黄河流域水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀的主导性因子,可为流域土壤侵蚀过程研究和水土保持决策提供参考.     

小麦玉米田耕作模式的防风蚀效果

通过风洞实验,在5个风速下对6种耕作方式下农田土壤风蚀速率、0~20 cm风沙流结构进行了模拟研究。结果表明:保护性耕作土壤风蚀速率较传统耕作平均降低20%~40%;保护性耕作和传统耕作条件下土壤风蚀速率均随风速的增大呈幂函数递增,但在传统耕作条件下递增较快;风速14 m·s^-1是荒漠绿洲农田土壤风蚀加剧转折点,当风速>14m·s^-1时保护性耕作下风蚀速率较传统耕作明显降低;0~20 cm内,传统耕作和保护性耕作下输沙率与高度分别呈线性和指数关系,保护性耕作下0~4 cm输沙量和输沙量百分比(Q0~4/Q0~20)均低于传统耕作。     

戈壁砾石覆盖度与风蚀强度关系实验研究

戈壁表面的砾石覆盖度对风沙物质的运移有不可忽略的影响,在极端干旱区砾石覆盖是防沙治沙的重要手段。通过风洞实验模拟了阿拉善戈壁区砾石覆盖度与风蚀强度的关系。结果表明,当因地表风化作用等产生的松散颗粒物被吹蚀后,不同地点、不同样品之间风蚀强度有明显的差异,因而砾石覆盖度与风蚀强度之间的相关关系并不显著;但数据标准化后则表明,当砾石覆盖度在40%以下时,随砾石覆盖度的增加风蚀强度也有所增大。戈壁地区的风沙运动中,在砾石覆盖度小于40%条件下,不同风速下风蚀强度的变异系数是不同砾石覆盖度下的风蚀强度的变异系数的2倍左右。在极端干旱的戈壁区,影响风蚀强度的因素十分复杂,砾石覆盖度增大不仅不能控制风蚀现象的发生,反而增强气流对地表的风蚀能力,这一因素可能是阿拉善高原戈壁区成为中亚强沙尘暴主要源地的重要原因之一。     

乌兰布和沙漠农田沙害特征及其时空变化规律

风沙严重威胁着乌兰布和沙漠农田的健康运行。通过野外调查与室内分析相结合的方法,对农田沙害形式、特征及时空变化规律进行了分析。结果表明:①流沙入侵和土壤风蚀是危害农田的主要形式,其沙源主要为绿洲内部土壤风蚀和零星分布的流动沙丘及绿洲外部的流沙前移和风沙流活动;②农田沙害具有普遍性、季节性、各向异性、累积性和影响因素的多样性等特性;③绿洲内农田土壤风蚀由绿洲边缘向绿洲中心逐渐减弱,风蚀深度和强度下降。同一林网内,则由边缘向中心增加,防护林及地埂后一定距离内表现为沉积,其余地段表现为风蚀;沙质农田较黏质农田的风蚀深度和强度大。时间变化上,表现为秋季弱,春季强的特点。     

风蚀事件中农田土壤PM10释放特征

地表风蚀导致的粉尘释放涉及全球变化研究的热点。自然条件下对粉尘释放的观测可以为风洞试验结果提供验证并为开发预测模型提供数据支撑与关键参数。本研究在河北坝上风蚀区,通过观测风蚀事件中农田近地表PM₁₀浓度、垂直通量与流失通量,以及风速和风沙流强度的变化,探讨农田风蚀过程中的粉尘释放特征。结果表明：地表风蚀释尘对近地表粉尘浓度的影响随高度增大而逐渐减弱,各高度的粉尘浓度变化趋势与摩阻风速、输沙率变化趋势相同;粉尘垂直通量和流失通量与摩阻风速呈幂函数关系,与输沙率呈线性关系;农田土壤跃移颗粒的轰击效率α数量级为10^-7m^-1。     

基于作物生长期的江苏省沿海地区气候生产潜力估算

江苏沿海地区是中国重要的耕地后备资源基地之一,气候生产潜力能够反映该地区粮食安全保障能力大小。考虑作物不同生长期光温水协调程度,对现有气候生产潜力模型基于作物生长期进一步改进,估算江苏沿海地区14个县市三大粮食作物气候生产潜力。结果表明：基于作物生长期的气候生产潜力模型具有可行性。江苏省沿海地区水稻和小麦作物气候生产潜力受太阳有效辐射、温度和降水因素共同影响;玉米气候生产潜力主要受太阳有效辐射和温度影响,不受降水因素限制。从地域分布特征看,江苏沿海地区水稻和玉米气候生产潜力南北方向呈现梯度递增规律;小麦气候生产潜力南北方向差异不大。     

风力侵蚀对无定河流域产沙作用定量分析

本文利用无定河的水文泥沙观测日值资料和该流域内及周围气象站气象观测月值资料,通过流域的水沙关系与各年风蚀气候因子,估计了风力作用对无定河流域产沙的贡献量。结果揭示出:在风沙区,由于水力的搬运作用仍然决定了流域输沙量的大小,所以风力作用产生的输沙模数很小,在总输沙量中只占约1/4;风力作用增加输沙量比例最大的地区是穿过风沙区和丘陵沟壑区交界区,既有活跃的风沙活动又有强烈的黄土水蚀,风力和水力形成强耦合侵蚀搬运作用的干流上游,占输沙量的1/3以上;位于靠近风沙区并有片沙分布的黄土丘陵沟壑区的流域,风蚀产沙占流域输沙量的比例约为1/10;在黄土丘陵沟壑区,相对强烈的水力侵蚀,风力作用对产沙影响较小。整个无定河流域风力作用产生的输沙量包括入河风沙、降尘以及风力与水力的耦合侵蚀搬运作用可能增加的泥沙,接近流域总输沙量的1/6。     

中蒙俄经济走廊蒙古国段的风沙流特征

中蒙俄经济走廊穿越蒙古国主要生态类型区,本文对沿线的达尔汗、乔伊尔、赛因山达、扎门乌德4个观测区的风沙流进行研究,研究结果表明：① 风沙流水平输沙量均随高度增加而降低,两者最优拟合函数随下垫面变化而不同,达尔汗和乔伊尔为指数函数,而赛因山达和扎门乌德为幂函数。② 各观测区年输沙通量空间分异明显,其中乔伊尔最大,达尔汗其次,扎门乌德再次,赛因山达最小,这与传统认知有较大不同。③ 风沙流输沙通量空间差异与多种因素有关。乔伊尔处于海洋气流影响尾闾区,春季干旱发生频率高,正值风季,风速较大,风蚀强烈;其他地区春季干旱发生频率相对较低,其中达尔汗地处自然条件较好的北部河谷区,但由于农田开垦和过度放牧,风蚀较为强烈,而扎门乌德和赛因山达风季风速相对较小,且放牧强度较低,风蚀较轻。本文的研究结论对蒙古国因地制宜开展风沙灾害防治和荒漠化治理具有重要的参考价值。