巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征

湿沙层水分及其运移过程是沙漠地区水循环的重要环节。巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层规模巨大,本文对巴丹吉林沙漠高大沙山湿沙层水分特征进行了初步分析。结果表明：湿沙层水分具有区域相似性特征,含水量多小于3%;吸附水和沙粒空隙间的水汽是湿沙层水分两种主要的类型,沙粒粒级级配影响吸附水水量变化,两种水分在沙山垂直剖面上的运移过程及相互转化可能维持了湿沙层水分的相对平衡状态;沙丘表层形成的“逆温层”以及由此引起的沿沙丘表层向沙丘内部的热量传递,形成与湿沙层水分蒸发相反的空气运动方向,使得湿沙层水分在夏季晴朗的白天受到保护;夏季受温度梯度影响,湿沙层中的水汽和膜状水向沙山底部缓慢运移;冬季受温度梯度和水势的双重影响,沙山底部潜水面附近的水汽和膜状水向上缓慢运移,补给湿沙层;湿沙层水分来源包括大气降水、大气水汽、凝结水及地下水等。     

巴丹吉林沙漠高大沙山形成演化初步探讨

对巴丹吉林沙漠高大沙山形态特征和环境因素的研究表明:高大沙山形成发育受沙源、风况、基底和植被等因素的影响,尤其受环境演变的影响较大。受西风环流的控制,沙山下伏地形的起伏不仅能够改变近地表风的运行形式,而且是风沙流运行的障碍。气候湿润期(间冰期)沙丘主要通过钙胶结层固定沙丘表面,并增大沙山基底;气候干冷期(冰期)在钙胶结层又发育次一级的沙丘。经过钙胶结固定-加积-再钙胶结固定循环的演化模式,最终发育成高大的复合型沙山。     

地形在高大金字塔沙山形成发育过程中的作用——以敦煌鸣沙山-月牙泉地区为例

地形在金字塔沙山形成发育过程中起着重要的作用。金字塔沙山通常形成于山前地带,应属于地形屏障影响下形成的一种沙丘类型。首先,上升气流的发育是山前风阻区气流的主要特征,地形屏障是上升气流发生发展的主要原因。沙山的坡脚、坡中及坡顶分别是上升气流的启动区、发育区及衰退区。上升气流是沙山增高增大发育的主要机制。其次,金字塔沙山多发育于局地环流发育较强的地带,局地环流与区域风况配置是形成复杂沙丘类型的重要因素。本区局地环流偏南风不仅持续时间长,且受到鸣沙山微地形的影响,下坡气流较强。实地观测结果破解了常规气候台观测数据难以揭示上升气流及局地环流对金字塔沙丘形成发育的影响。第三,下附地形在沙山形成发育过程中决定着沙丘发育的“临界尺度”,即丘体达到“临界尺度”的时候,坡面上升气流及风速放大作用逐渐显现,促使丘体增高增大发育,随着沙丘形态与上升气流的互馈作用进一步增强,金字塔沙丘逐渐形成演化为高大沙山。实地观测进一步证实了金字塔沙山是纵向（横向）沙丘形变的一种形式。并提出了金字塔沙山在地形条件下形成演化的一种新模式。     

巴丹吉林沙漠及其高大沙山研究评述

亚洲内陆干旱化是国际古环境研究的热点问题。巴丹吉林沙漠是亚洲内陆第二大流动沙漠,拥有世界最高大的风积地貌——沙山,是亚洲内陆干旱化研究的重要载体。沙山的形成演化与其所在沙漠的环境变迁有关,且真实地记录了区域与全球的气候变化。沙山形成过程研究应从区域地质和环境演化入手。本文从地质演化、环境演化、沙漠沉积、沙漠水文、沙山地貌和沙山形成发育等6个方面阐述了有关巴丹吉林沙漠的高大沙山、沙漠湖泊和沙漠自身的形成演化。认为构造-气候事件是亚洲内陆干旱化的一级控制,地球运行轨道变化是二级控制。自新构造运动始至其趋缓,构造-气候事件始终是巴丹吉林沙漠环境气候的主控因素,地球运行轨道变化也起很大的作用。此时西风环流是中国北方沙漠带环境气候的主要驱动力。新构造运动趋缓后,地球运行轨道变化是中国北方沙漠带环境气候的主控因素,青藏高原对大气环流的影响逐渐显现,东亚季风环流是该地区环境气候的主要驱动力。古水说可以很好地解释沙漠湖泊水的来源问题,沙漠湖泊是通过浅层的地下水路依靠保存在地下的古水来相互补给的。宏观上沙漠湖泊是风蚀湖,高大沙山的维持与沙漠湖泊之间不存在必然的因果关系。风成说可以较好地解释沙山的成因。未来的重要研究方向之一是将沙山、沙漠及其演化一同进行研究,重建沙山和沙漠的演化历史,并探讨它们之间的关系。     

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

通过对巴丹吉林沙漠高大沙山的考察，以及沙丘形态和风况、沙山TL测年、古沙丘层理产状等的研究表明，高大沙山的形成发育受沙源、风系、底基地形和灌草植被等因素的影响。第四纪以来弱水古水系的变迁为沙漠及沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。沙山发育的受西风和西北风两大盛行风系的控制，末次冰期以前为西风环流主导时期，地表盛行风向为西风，次为西北风；末次冰期以来为季风环流主导时期，地表盛 行风为西北风，次为西风。沙山底基地形的起伏不仅诱发近地表气流产生波伏运动，同时也是风沙流运行的障碍。气候湿润期发育的沙丘灌草植被通过抑制风蚀、扑捉风沙等作用加速沙山的发育。高大沙山是新月形沙丘和沙丘链、复合新月形沙丘和沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。     

巴丹吉林沙漠沙山粒度组成与沙山地貌分带

为查明巴丹吉林沙漠东南部沙山的成因与发育机制,在沙山密集分布的中心地区选择典型高大沙山作为研究对象,将单个沙山的物质组成与地貌分带相结合进行系统、定量的研究.通过粒度分析获得了沙山不同剖面、不同部位沉积物的粒度组成和各粒级含量的变化等数据,并进一步探讨了粒度组成和含量变化与沙山地貌分带、形成风动力条件之间的相互关系.得出以下主要结论:1.巴丹吉林沙漠沙山粒度组成为粗粉砂、极细砂、细砂、中砂、粗砂.其中细砂含量最高,中砂、粗砂次之,极细砂和粗粉砂含量均较少.2.沙山迎风坡表层沉积物的粒度比迎风坡下层和背风坡表层要粗,其搬运介质的平均动能也最大.3.从沙山坡脚到坡顶粒度组成均呈现由粗变细的趋势,这是由它们的形成过程和受到的动力作用存在差异决定的.4.沙山迎风坡不同部位的坡度、沙丘类型与分布在纵向上存在明显差异,可将其分为风蚀粗化的平沙洼地带、稀疏简单的新月形沙丘或沙丘链带、密集叠置的新月形沙丘及沙丘链带、陡峭的主峰带等4个地貌带.5.组成沙山的风沙物质不是一次搬运到达沙山中上部的,而是经过了多次的风力搬运阶段才达到的.     

敦煌鸣沙山-月牙泉近地表风沙输移路径及强度

利用鸣沙山-月牙泉景区多点同步风况和输沙通量资料,探讨了近地表流场特征、风沙活动强度及输移路径;基于1985和2009年两期遥感影像,揭示高大沙山动态变化及其对月牙泉的影响。月牙泉主要受南北沙山夹击,尤其是北沙山南移更为突出,直接威胁月牙泉存在。近年来,受地形、周边建筑物和外围树木的影响,月牙泉景区近地表流场改变,导致区域输沙动态平衡破坏。因此,月牙泉风沙防治应从恢复近地表风沙流场角度考虑,遵循风沙动态平衡原则,打通月牙泉景区东风通道,恢复均衡环流结构,这是维系高大沙山与月牙泉共存的关键。     

巴丹吉林沙漠湖泊对浅层沙含水量的影响

湖泊与高大沙山共存是巴丹吉林沙漠独特的自然景观,对其形成机制尚未形成共识。已有研究发现沙层含水量偏高的现象可能在高大沙山的形成中发挥了重要作用,但对其水分来源的研究尚不充分。本研究通过对沙漠腹地3个湖盆内气象要素和浅层沙含水量时空分布的对比,结合前人对水同位素和水分运移规律的研究,发现湖泊的存在大大增加了湖盆内空气相对湿度和浅层沙含水量的变化幅度,并影响了浅层沙含水量随高度的分布特征;相关分析表明,控制有湖湖盆浅层沙含水量变化的主导过程是气温升降引起的水分损失与补充,而干湖盆浅层沙水分补给主要来自风的平流输送。尽管沙丘分层含水量的长期定量观测仍有待开展,但现有证据表明巴丹吉林沙漠高大沙山沙层含水量偏高的现象很可能是湖泊蒸发的水汽以土壤吸附水汽或凝结水等形式逐渐运移至沙层内而形成,是湖泊-沙山体系长期共存、形成局地水汽平衡的结果。这为沙层水分来源研究提供了新的视角,也对沙漠腹地水资源开发利用有一定的参考意义。     

敦-格铁路途经库姆塔格沙漠东缘高大沙山区可行性研究

通过对规划中的敦-格铁路沙山沟段两侧沙漠地貌的实地调查,发现沙山沟两侧形似高大复合型沙山的地貌,实为阿尔金山前洪积扇前缘的冲洪积、冲湖积平原受构造抬升后剥蚀而形成的剥蚀丘陵台地覆盖流沙所致。由于下伏地形十分稳定,因此,沙山沟两侧沙山不会发生整体移动,也就不会对敦-格铁路造成威胁。再结合气象资料计算了沙山沟的最大可能输沙量及输沙方向,结果表明,输沙方向与铁路基本平行,同时微地形造成的顺谷风有清沙和导沙的作用。最后分段讨论了该区域内可能存在的沙害及其影响,认为该地区风沙灾害可防可治,铁路可以通过,并且提出了防治沙害的有效措施。     

巴丹吉林沙漠沙丘形态与风动力关系的初步研究

通过气象资料分析、遥感解译、野外地貌调查、沙丘形态测量和沙丘表沙粒度沉积学分析,对巴丹吉林沙漠不同沙丘的形态特征及其动力机制进行了系统研究。研究结果显示,巴丹吉林沙漠近40 a来的输沙势有高频变率、多向变化的特点,并在沙漠东南缘更为显著。宏观尺度上,在特征输沙场作用下,绝大部分沙山的走向很规则,且在沙丘形态上既表现出横向沙丘的部分特征,也有高大沙山独有的特点。不同走向沙丘的表沙粒度沉积学对比分析表明,表沙的平均粒径和分选系数与规则走向沙山的沙丘形态具有较好的相关性,这种相关性与沙漠东南缘的气流场总体对应。不规则走向沙山的表沙粒度分布特征较为复杂,可能是沙丘发育过程中受下伏地形起伏影响,其形态反作用局部气流场所致。沙山尾部和丘间带表沙常有多峰态的粒度分布特征,各峰指示了不同的风沙运移方式。     

巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的线条美

巴丹吉林沙漠是中国第二大流动沙漠,被列入世界自然遗产提名地名录,具有独特的美学价值,但目前尚缺乏沙漠美学价值的系统论述。本文基于野外考察、影像和文献资料,将美学原理与风沙地貌学理论结合,探讨巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的美学价值,侧重其独特的线条美。将高大沙山地貌的线条分为直线、曲线和交织线条,分别解析其美学的表现形式和所包含的科学内容。巴丹吉林沙漠高大沙山地貌的潜在美学价值值得挖掘,对沙漠资源特别是旅游资源的开发乃至沙漠科学知识的普及具有重要意义。     

Younger Dryas时期东亚季风气候和中国东部沙区沙漠变化

位于沙漠／黄土过渡带的杨桃峁剖面,高分辨率地记录了ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候和沙漠变化历史。在ＡＭＳ１４Ｃ测年基础上,磁化率、粒度和有机质含量等替代性气候指标的测试结果分析表明,ＹｏｕｎｇｅｒＤｒｙａｓ时期东亚季风气候在全球气候变化的影响下,总的表现为与北半球高纬度地区相同的干寒特征,即沙漠总的具有扩大的趋势;但又与南北半球大气相互作用,特别是赤道太平洋地区气压异常引起亚洲季风气候的不稳定有关,表现出降水变化特点,沙漠出现逆过程变化,存在短暂成壤固定时期。     

巴丹吉林沙漠高大沙山典型区风沙地貌的分形特性

以分维为工具,以分维数为中介参数刻画巴丹吉林沙漠高大沙山典型区风沙地貌的形态特征,研究发现,该区星状沙山多单独分布,其沙山高度较综合型星状沙山及复合型星状沙山小,一般多在100~200 m之间,形态相对简单,因而其分维数较小(D=1.042462)。综合型星状沙山,为在巨大的沙山体上迭置有次一级的星状沙丘,其规模小于复合型星链状沙山,高度多达200~300 m,该类型沙山形态结构较星状沙山复杂,因而其分维数高于星状沙山(D=1.119346)。复合型星链状沙山,是构成该区域高大沙山的主体,其相对高度大于300 m,平均为30943 m,最高可达465 m,沙山形态结构颇复杂,在其巨大的沙山体上迭加有许多相同类型的次一级沙丘及古沙丘,规模也较综合型星状沙山大,因而其分维数最大(D=1.148164)。     

浑善达克沙地的形成时代与成因初步研究

根据较广泛的含风成砂地层的野外调查与有关室内样品分析结果,浑善达克沙地至少形成于晚第三纪。当时受暖干亚热带动力高压控制和较弱东亚季风影响,出现温暖干旱荒漠、半干旱草原及森林草原之间的环境变化,形成亚热带红色季风性沙漠沉积。第四纪,受东亚季风及其变迁影响,环境在温带荒漠草原至森林草原之间波动变化,出现一系列沙丘活化、沙漠扩展与沙丘固定、沙漠收缩的波动过程,形成温带黄色季风型沙漠沉积。     

Sand harm in Taklimakan Desert highway and sand control

Reputed as a wonderful achievement of the world's highway construction history, the Taklimakan Desert highway is now facing serious sand drift encroachment problems due to its 447- km-long passage of sand sea consisting of crescent dunes, barchan chains, compound transverse dune ridges and complex megadunes. To solve some technical problems in the protection of the highway from sand drift encroachment, desert experts have been conducting the theoretical and applied studies on sand movement laws; causes, severities and time-space differentiation of sand drift damages; and control ways including mechanical, chemical and biological measures. In this paper the authors give an overall summary on the research contents and recent progress in the control of sand drift damages in China and hold that the theoretical research results and practices in the prevention of sand drift encroachment on the cross-desert highway represent a breakthrough and has an epoch-making significance. Since the construction of protective forest along the cross-desert highway requires large amount of ground water, what will be its environmental consequence and whether it can effectively halt sand drift encroachment on the highway forever are the questions to be studied urgently.     

新疆荒漠类型特征及其保护利用

新疆荒漠具有分布广泛、成因复杂、类型多样等特点。利用新疆数字地貌图结合Landsat卫星TM数据与GIS制图技术,通过长期野外调查结合有关资料编制荒漠类型图,获得荒漠类型面积数据,据此探讨荒漠分布规律、结构特征、形成演变,并提出利用和保护荒漠的建议。主要结果和结论如下：（1）新疆荒漠具有水平地带性分布与垂直地带性分布的规律及非地带性分布特点,荒漠多分布于干旱程度较高的南疆和东部吐鲁番及哈密地区,东部荒漠占新疆面积的45.86 %,占东部区域面积的91.77 %。（2）荒漠分布广,面积大,总面积达1 31.3 ?104 km2,占新疆面积的80.55 %。荒漠类型面积最大的是沙漠为42.7?104 km2,占荒漠面积32.49 %,泥漠面积仅10 638.5?104 km2,占0.81 %。（3）荒漠类型复杂多样,成因各异,有沙漠、砾漠、盐漠等11种类型,分别主要由气候、地貌、地表物质组成、人为作用等因素单独或共同作用所形成。（4）受自然环境变化与人为作用,荒漠类型之间、荒漠类型与其它地物之间可发生演变。（5）各种荒漠类型的要素特征不同,宜合理利用荒漠资源,划分荒漠环境退化敏感区,保护荒漠环境,针对不同荒漠类型采取适应保护措施,以保障区域可持续发展。     

我国沙漠研究的历史回顾与若干问题

1959-1961年中国科学院成立治沙队,组织了科技工作者对我国塔克拉玛干等大沙漠地区的地貌、气候、水文、土壤、植被、社会经济进行了综合考察,在这期限,内蒙及西北五省(区)建立了6个综合试验站,数十个中心站,初步形成了我国北方沙区科研试验網。1962-1966年,沙漠研究开始进行定位与半定位的一些专题性研究。1977年以后,沙漠研究进入了新的发展阶段,沙漠化问题列为我国沙漠研究的重要内容,开始研究我国沙漠与沙漠化土地的特征、演变过程、发展趋势及其防治;沙区农业资源开发利用与环境变化为重点课题。一门新兴学科——沙漠学在结合国民经济发展的需要中,在原有地理学,农、林、牧、生物学的理论体系的基础上,接受当前系统学和生态学的理论指导,正在逐步发展。