海岸沙丘形态对台风响应的初步观测

基于2014年第10号强台风“麦德姆”登陆前后福建平潭岛海岸前丘、爬坡沙丘、横向沙丘和沙席等海岸沙丘形态的高精度测量数据,分析了典型海岸沙丘在台风登陆前后的形态变化,初步总结了华南海岸风沙地貌形态的台风响应模式。结果表明：4类典型海岸沙丘在台风“麦德姆”登陆前后的形态变化较大且主要是以体积减小和沙丘高度降低为主,测点高程的平均变化值为0.22 m,样区海岸沙丘体积平均减小0.59%,测点高程变化的平均值为高度降低0.05 m,但不同类型海岸沙丘及其不同部位的响应变化并非一致且存在较大差异,此与台风“麦德姆”的强侵蚀力及不同海岸沙丘的形态及其下伏地形、表面植被分布等的差异有关。     

海岸爬坡沙丘形态对台风响应——以2014年“麦德姆”台风为例

依据2014年第10号强台风“麦德姆”登陆前后的福建平潭岛典型海岸爬坡沙丘高精度测量数据,对比分析了沙丘受台风影响的形态变化,概括了海岸爬坡沙丘形态的台风响应特征。结果表明：海岸爬坡沙丘形态对台风“麦德姆”的响应主要是以高度降低、体积减少为特点,研究样区内爬坡沙丘高度平均降低了0.18m、体积减少了1.95%,以爬坡沙丘前缘迎风坡中部和顶部的高度分别降低最多和最少为特点,爬坡沙丘不同部位的响应程度存在差异,爬坡沙丘形态的台风响应特征主要取决于台风的强劲侵蚀作用和爬坡沙丘的特有形态及植被覆盖分异状况。     

台风“麦德姆”后海岸横向沙丘年内形态变化的观测

基于2014年第10号强台风“麦德姆”登陆前后一年内不同时间的福建平潭岛长江澳海岸横向沙丘形态高精度观测数据,分析了台风后典型海岸横向沙丘的年内形态变化过程及其特征。结果表明：（1）台风“麦德姆”造成海岸横向沙丘的体积减小、高度降低,其中体积减少了1.3%、丘顶高度最大降低1.43 m,且不同部位的变化程度亦非完全一致。（2）海岸横向沙丘形态在台风“麦德姆”后的一年内主要以体积增加、高度增大为特征,半年内海岸横向沙丘的体积与高度即已超过台风登陆前,丘顶高度最大月均升高0.39 m,沙丘迎风坡基本恢复到台风登陆前状态,背风坡以堆积为主且高度超过台风之前。（3）海岸横向沙丘的形态特征是由丰富的海滩沙源、强劲的常态向岸风、沙丘原形态及植被盖度等因素相互作用的结果,其中丰富的海滩沙源和强劲的常态向岸风是决定性因素,台风对海岸横向沙丘形态的影响应是暂时性的,较长时间尺度而言低频高能的台风对海岸横向沙丘形态的塑造作用相对有限。     

海岸沙丘近表层粒度对台风的响应

根据“麦德姆”强台风登陆前后福建平潭岛海岸前丘、爬坡沙丘、横向沙丘和海岸沙席等海岸沙丘近表层的粒度数据,分析了台风登陆前后典型海岸沙丘近表层粒径组成与粒度参数的变化,初步总结了海岸沙丘近表层粒度对台风的响应特征。整体而言,平潭岛海岸沙丘在“麦德姆”登陆前后近表层的粒度变化较小,对台风的响应变化不大且基本无等级性的差别,但海岸沙丘不同类型及不同部位的响应程度并不一致,主要是由海岸沙丘沙与海滩沙粒度的相近性及台风过程中大风的非选择性风蚀所致,同时也受到不同类型沙丘的形态和规模等的影响。     

海岸沙席形态及近表层沉积物粒度对台风的响应

依据2014年第10号强台风“麦德姆”登陆前后福建平潭岛典型海岸沙席的形态观测与近表层沉积物粒度数据,综合分析了海岸沙席对台风的响应特征。结果表明：① 海岸沙席形态对“麦德姆”的响应明显,主要表现为沙席前缘高程降低（最大侵蚀深度为0.40 m）,中部变化较小（-0.06~0.09 m）,后缘明显升高（最大堆积厚度为1.62 m）,沙席体积增大2.02%。② 海岸沙席近表层沉积物粒度受“麦德姆”影响较小,其粒度参数在台风前后并无质的等级性变化。③ 海岸沙席的台风响应特征主要因台风过程中大风的非选择性侵蚀和搬运及海岸沙席与海滩沙粒度的相近性所造成的,同时也受到周边地势及植被等的影响。     

台风群后海岸爬坡沙丘形态变化特征

依据福建平潭岛海岸爬坡沙丘在2016年夏秋季台风“尼伯特”“莫兰蒂”“鲇鱼”组成的台风群登陆前后一年内8次形态高精度测量数据,探究典型海岸爬坡沙丘在台风群登陆后的年内形态变化过程及其特征。结果表明:(1)台风群造成海岸爬坡沙丘体积减少了0.13%、沙丘高度最大降低1.43 m,且不同部位高度变化存在一定差异,特别是后缘因地表植被破坏高度变化最明显。(2)台风群中单个台风作用下海岸爬坡沙丘形态变化虽明显,但未发现存在累积效应。(3)海岸爬坡沙丘形态在台风群后的近一年内以体积增加、沙丘高度增加为主,特别是爬坡沙丘前缘部位有明显的变化规律。(4)海岸爬坡沙丘形态对台风群的响应特征是台风群(强度、数量)、海岸爬坡沙丘原形态、植被盖度、海滩类型及周边环境等因素综合作用的结果,而台风群过后爬坡沙丘形态恢复变化与其形成发育因素相类似,其中海滩沙源和风况是关键性因素。     

海岸沙席对台风的形态响应特征

采用RTK GPS测量技术与方法,在2014—2017年对福建平潭岛典型海岸沙席进行了连续16次形态高精度测量,分析了海岸沙席在台风作用下的形态变化及台风季后的形态恢复变化特征。结果表明：1）海岸沙席对台风的形态响应特征明显,基本表现为海滩及沙席前缘高度降低（最大侵蚀深度为0.92 m）,沙席中部高度变化相对较小（≤0.15 m）,沙席后缘高度稍有升高（最大堆积厚度为0.75 m）。2）在台风季后,海岸沙席形态恢复变化也较为一致,主要表现为体积减少,海滩及沙席前缘高度稍有升高（最大堆积厚度为0.78 m）,沙席中部高度降低幅度极小（≤0.10 m）,沙席后缘高度略有降低（最大侵蚀深度为0.47 m）。3）海岸线走向是影响区域海岸沙丘对台风响应的重要因素,对于沙源不足、以离岸风为主的山岐宫海岸沙席,台风在其海岸沙席形态演变中的塑造作用突出。     

海岸风沙地貌台风响应研究的现状与趋势

基于台风对海岸风沙地貌影响研究发展的简要回顾,概括了国外近期在海岸沙丘风暴响应的差异性及其机理、风暴响应沉积特征以及新技术应用等方面的主要进展,认为国内适时开展台风对海岸风沙地貌形态与沉积特征影响研究十分必要,建议以华南为研究区域,通过对台风前后不同类型海岸沙丘形态变化的高精度测量、非台风季风沙运动过程的定位观测以及沙丘沉积物的系统采样分析等,研究华南海岸风沙地貌形态和沉积变化与台风间的相互联系,探究台风对华南海岸风沙地貌的作用规律,建立华南海岸风沙地貌的台风响应模式。     

海岸沙丘形态对季风/台风的协同响应研究现状与展望

海岸沙丘形态变化及其动力学过程是认识和研究海岸风沙地貌的基础.中国海岸沙丘受季风和台风共同驱动,但梳理总结海岸沙丘形态对季风/台风的响应研究、海岸沙丘形态-动力学过程研究及其技术和方法等发现,现有研究对中国海岸沙丘受季风/台风协同驱动的特点认识不足,对季风和台风的影响分别进行研究,与海岸沙丘形成与演化过程并不相符,季风...     

海岸新月形沙丘移动与形态变化的典型研究

依据2006~2008年连续3 a共9次采用RTK GPS技术与测量方法对一个典型海岸新月形沙丘形态的高精度测量数据,分析了海岸新月形沙丘的移动方向、方式、速度以及形态变化特点。结果表明,海岸新月形沙丘具有缓慢、向陆往复式前进的移动特点,形态变化则具有随季节增减变化中高度、宽度、长度、断面面积与体积增加的加积特征,究其原因是区域风况、海岸地表覆被、沙丘形态及人类活动等共同作用的结果。     

基于释光测年的福建晋江海岸沙丘粒度记录的风沙活动

采用OSL测年技术对福建晋江海岸沙丘剖面(SHA) 进行加密采样测年和粒度分析,初步确定了研究区近1000a 以来海岸沙丘发育的主要时段,以OSL测年值为基础,在统一时间标尺上综合对比东亚季风变化序列和福建沿海地区台风登陆记录,探讨了控制研究区海岸沙丘发育的主要因素.研究表明：(1) SHA沙丘表现为典型的海岸风成砂特征,海岸沙丘沉积后受风力侵蚀和后期化学风化作用的影响,粒径变粗,分选性变差,各粒级组分和粒度参数特征发生较大变化;(2) 近1000a 以来晋江海岸带海岸沙丘发育可划分为3 个时期,分别为AD1050~1300、AD1470~1600、AD1720~1950,尤其是小冰期(LIA),海岸风沙活动强烈,海岸沙丘发育盛行;(3) 近千年来区域降水量、海平面和台风强度变化与研究区海岸沙丘发育之间的关系尚不明确,而冬季风强度对海岸沙丘发育的影响明显,即海岸风沙活动期主要对应冬季风较强时期,但近50 年来海岸风沙活动较弱除了主要受冬季风减弱影响外,主要与人类经济活动所造成的地表覆被条件发生变化有关.     

简单线性沙丘形成环境及其动力过程研究

通过对腾格里沙漠腹地典型线性沙丘进行了三期定点监测,结合周边区域风况资料,从沙丘的形态特征、年摆动幅度及其监测断面的高程分布等对其形成环境及动力过程进行了研究。线性沙丘纵向年增高幅度达1.8 m,沙丘底部平均吹蚀深度达25 cm,脊线监测点高差可达1.13 m。沙丘底部风蚀现象比较严重,中上部位主要以积沙为主。该沙丘围绕主体走向向东摆动,沙丘脊线整体向东水平摆动距离达5.8 m。特别是沙丘顶部摆动幅度尤为明显,最大摆动幅度达到13.2 m。在沙丘K监测断面上,沙丘脊线西侧各控制点的高程呈减小趋势,沙丘主体向东侧摆动。从三次不同时期沙丘纵剖面控制点高程变化和横剖面K监测断面摆动特征来看,该线性沙丘除了受优势风向偏西风的影响外,还受东北风和西南风两股风的牵制,表现为沙丘脊线围绕主体走向左右摆动,整体向东侧平移。     

海岸横向沙脊表面风沙流结构粒度响应的野外观测研究

 风沙流中沙粒粒度组成的垂向变化及不同粒径沙粒的垂向分布特征等是风沙流结构粒度响应的基本研究内容,但一直较缺少野外观测实证证据。在我国海岸沙丘集中分布的河北昌黎黄金海岸,选择规模高大、形态典型的横向沙脊,采用野外梯度风速仪和平口式积沙仪对其顶部风沙流结构的粒度响应进行了野外实地观测。结果表明,海岸沙丘表面风力的分选作用明显,与横向沙脊表面相比风沙流所含沙物质中细沙组分比例增多、粗沙组分比例降低;粒度构成的垂向变化是,在风沙流0—10 cm、10—40 cm和40—60 cm三个高程段内,分别是以中沙为主、中沙与细沙并重和以中沙为主,其中中沙含量在三个高程段内分别呈现出自地表向上逐渐降低、含量比较稳定、向上逐渐升高的垂向变化,细沙则呈现相应的反向变化,随之平均粒径也呈现为自下而上逐步变细、比较稳定到逐渐变粗的变化,但分选系数、偏度和峰态无明显差异;横向沙脊顶部的风沙流结构整体符合指数分布,但不同粒径沙粒的垂向分布特征并不相同,其中粗沙为幂函数分布,细沙遵循指数函数递减,中沙的指数函数和幂函数拟合均有较高相关系数,但在0—40 cm高度内更符合指数函数分布。     

河北昌黎翡翠岛海岸沙丘移动的初步观测

采用RTK GPS技术与测量方法,于2006-2008年对中国海岸沙丘主要分布区域之一的河北昌黎黄金海岸翡翠岛的典型海岸新月形沙丘和横向沙脊的移动进行了高精度观测。观测结果表明,翡翠岛海岸沙丘的移动总体呈现出缓慢、向陆、往复式前进的特征,但不同沙丘类型以及沙丘不同部位的移动间存在差异,其中海岸横向沙脊是底部基本稳定下脊顶在夏秋季向海东移、冬春季向陆西移的往复变化中向陆西移,而新月形沙丘则是沙丘的整体陆向位移且移动速度相对较快,主要与风况、沙丘高度与规模及人类活动有关。     

腾格里沙漠南部格状沙丘的形态演变及移动特征

沙丘的形态变化与移动蕴含区域风沙环境和地貌演化的关键信息,是风沙地貌研究的重要内容。以腾格里沙漠南缘的长格状和方格状沙丘为研究对象,利用风况资料和Google Earth卫星影像,监测2009—2020年两种格状沙丘的形态变化并分析其移动特征。结果表明：(1)腾格里沙漠西南缘和东南缘的主风向均为西北风,长格状沙丘分布区的次风向为东南风,方格状沙丘分布区次风向为东风和东南风,都属于低风能环境、中变率风况。西南部风能环境大于东南部,研究区近10年风动力呈衰减趋势。(2)格状沙丘的主副梁长度和间距在增加,其中,长格状沙丘高度增加,方格状沙丘高度在降低。沙丘主梁向东偏移,副梁向南偏移,形态整体保持稳定。(3)长格状沙丘平均移动速率为1.57～1.71 m·a^-1,方格状沙丘平均移动速率为1.63～2.01 m·a^-1,沙丘平均移动方向与合成输沙方向基本一致,沙丘的体积是造成移动速率差异的主因。     

小冰期福建海岸沙丘的沉积环境

选取福建东南沿海典型海岸沙丘——东海沙丘,运用GPR（Ground Penetrating Radar）技术探测海岸沙丘内部构造,辅助天然剖面和人工探槽观测,进行系统的年代采样与OSL（Optically Stimulated Luminescence）测年,并选择物理意义明确的粒度参数作为主要环境代用指标,获得了亚热带季风区砂质海岸带典型海岸沙丘的沉积年代和沉积结构。结果表明：（1）东海沙丘是由若干灌丛沙丘组成的横向沙丘,0～6 m主要是～0.45 ka BP以来形成的海岸风成沙丘,可以划分为～0.45 ka BP和0.22～0.12 ka BP两个阶段。（2）东海沙丘沉积过程是多因素共同作用的结果,冷干的气候环境是沙丘发育的适宜条件,入境台风频率增加可能加快了风沙的沉积过程。对比历史文献资料发现,气候异常期往往与社会动荡期、重要历史事件相对应。     

沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展

随着风沙活动对全球变化的响应研究不断深入,沙质海岸、湖岸和半干旱区草原环境中不同程度植被覆盖沙丘及其风蚀坑的动态得到了广泛的重视。本文对沙丘风蚀坑的形态及动力学特征的研究成果作了初步总结,着重阐述了沙丘风蚀坑内气流场、沙粒输移和蚀积变化。最后,提出了沙丘风蚀坑研究巾存在的问题和主要研究趋势。     

基于DEM数据的巴丹吉林沙漠沙丘分布规律及其形态参数

沙丘形态特征是风沙地貌研究的重要内容。数字高程模型（DEM）因卓越的三维地形表达能力被广泛应用于沙丘形态研究中。长期以来,受交通条件和研究方法的制约以及高大沙山分布位置的限定,对巴丹吉林沙漠沙丘形态的研究主要集中在沙漠东南部,缺乏对整个沙漠沙丘分布规律及其形态参数特征的系统认知。而对整个沙漠沙丘形态特征的研究,是区域风沙地貌形成与演化研究的重要组成部分。以巴丹吉林沙漠内所有独立沙丘为研究对象,利用研究区DEM数据和一种新的算法,研究了沙漠内两种主要类型沙丘（横向沙丘、星状沙丘）的分布规律及其形态参数特征。结果表明：沙漠内独立沙丘大约有6 033座,高度9~433 m,高度超过350 m的巨型沙山共有53座,其中星状沙山7座,最大高度383 m;横向沙山46座,最大高度433 m。横向沙丘高度与等效沙丘厚度呈正相关的线性函数关系,星状沙丘高度与等效沙丘厚度呈正相关的对数函数关系,表明在现代气候和环境条件下,横向沙丘高度仍在增加,而星状沙丘高度增长已经趋缓。两类沙丘的主轴向大都垂直于研究区主风向NW-SE。横向沙丘起沙风风向单一,沙丘轴向集中在NE-SW和NNE-SSW方向;星状沙丘起沙风风向略为复杂,沙丘存在多个次级轴向。     

乌兰布和沙漠流动沙丘下风向降尘粒度特征

选择乌兰布和沙漠典型流动沙丘进行定点野外观测,分析了沙丘下风向不同距离及不同高度降尘的粒度特征及其来源。结果表明:乌兰布和沙漠降尘空间变化大,降尘以细沙为主,随着距离的增加,细沙物质逐渐减少,粉沙和极细沙含量显著增加。降尘平均粒径2.5~3.1 Φ,且随距离、高度的增加而变大。分选系数随着距离、高度的增加而变差; 2 m高度偏度近乎对称,若设沙丘高度为H,则只有在距离为8 H时正偏,高0.5 m处降尘在距沙丘0.5~1 H近对称,2~8 H皆是正偏;峰度随距离的增加逐渐变窄,且2 m高度的变化晚于0.5 m高度。乌兰布和沙漠降尘以局地物质为主,远源物质及区域物质比例很低。<70 μm的远源物质及区域物质的降尘与下风向距离呈正相关,主要来源于沙漠边缘的荒地、河湖沉积物、农田草地,而>70 μm的局地物质的降尘与下风向距离呈负相关,主要来源于沙丘下垫面沙粒的气流短距离输送。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的逆向演变

通过对塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的形态变化、分布特征、移动特征进行测量,计算出沙丘移动输沙变化,证实该区存在新月形沙丘逆向演变。逆向演变过程的发生主要由于沙垄间地的高度不饱和风沙流和该区新月形沙丘较小的高度。高度不饱和风沙流形成于沙垄背风坡底到垄间地中部的加速过程和粗沙地表的作用,从沙垄底部到垄间地中部的粒度变化,风沙流垂直结构都有所反映。新月形沙丘为沙垄背风坡上覆沙丘脱离沙垄而成,高度在2m左右,该区次风向使新月形沙丘宽度减小以及粗沙地表在强弱风交替作用下增加沙丘移动过程中沙丘沙的滞留量都有利于沙丘逆向演变。