柴达木盆地西南缘新月形沙丘移动特征及其影响因素

柴达木盆地西南缘新月形沙丘连片分布、数量丰富、大小各异、形态多样,是开展沙丘动态演化研究的理想区域。基于2013年和2021年两期高分一号卫星影像和气象资料,分析了柴达木盆地西南缘沙丘区537个新月形沙丘移动、形态和区域风况特征,探讨了沙丘移动的影响因素。结果表明：(1)该区域新月形沙丘移动速率1.43～22.37 m·a^-1,平均移动速率7.23 m·a^-1,沙丘移动方向109.22°～171.28°,平均移动方向142.86°,整体呈NW-SE方向移动。(2)受低风能环境和西北偏西风的影响,该区域新月形沙丘移动速率相对其他沙漠较慢,移动方向与盛行风向基本一致。(3)受沙丘尺度的影响,该区域新月形沙丘越大,移动越慢,呈幂函数递减的关系。(4)该区域新月形沙丘分布密度、植被状况、地形起伏等在一定程度上影响沙丘移动速率。     

新月形沙丘丘表流场与沙丘蚀积特征

对新月形沙丘和沙丘链丘表流场风向、风速和蚀积量进行测定。迎风坡均表现风蚀,背风坡和兽角处表现堆积,蚀积特征、速度与流场中风速、风向相吻合。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴对新月形沙丘表面粒度变化的影响

以塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘为研究对象,对同一沙丘在沙尘暴作用下形态从新月形沙丘-不规则沙丘-新月形沙丘的演变过程做了观测记录,通过对不同形态沙丘表沙的粒度测量,研究沙尘暴对新月形沙丘表沙粒度的影响。结果表明：（1）新月形沙丘变形前与复原后,迎风坡中轴线处表沙的粒度变化趋势未发生变化,表现为从迎风坡脚至丘顶整体上逐渐变粗,表明风向风力相同或相近时,沙尘暴对形态相近的新月形沙丘迎风坡的粒度分布模式影响较小。（2）新月形沙丘中轴线与沙脊线处表沙均以极细沙和细沙为主,新月形沙丘原貌时,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为83.07%、82.81%,在左翼与右翼沙脊线处分别为84.42%、91.20%,复原为新月形沙丘后,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为73.18%、76.31%,在左翼与右翼沙脊线处分别为76.63%、74.0%。沙尘暴过后复原的新月形沙丘表沙分选性极好,粒径整体偏细,粒度参数一致性增强,表明沙尘暴对新月形沙丘表沙的粒度特征有重要影响。研究结果可为沙尘暴作用下新月形沙丘表沙粒度的空间分布规律研究提供重要参考价值。     

新月形沙丘形态参数与移动速度的关系

在塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘演变监测区,运用华测X90 GNSS接收机获取毫米级高时空分辨率三维坐标数据,利用ArcGIS 10.0和CASS 9.0提取新月形沙丘的15个形态参数和移动速度,利用SPSS 21.0对沙丘移动速度与15个形态参数间的数值相关性进行曲线估计分析。结果表明：以移动方向230°为界,沙丘移动速度与移动方向间存在明显的分段线性函数关系;当移动方向为210°~230°时,沙丘移动速度 > 1.5 m/月,移动较快且与主风向NE的下风向方向一致;当移动方向为230°~320°时,沙丘移动速度 ≤ 1.5 m/月,速度较低。沙丘移动速度与沙丘高度之间存在负线性函数关系,沙丘高度每增大1个单位,速度会相应减小2.263个单位,沙丘高度对移动速度的影响较大。移动速度和沙丘走向间存在正的增长函数关系,与沙丘左、右翼走向均呈正线性相关性。研究结果为明确新月形沙丘移动速度的具体影响因素和完善其计算公式提供支持,并对小尺度风沙地貌演变的精确分析有所裨益。     

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动规律北大核心CSCD

巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠分别为中国面积第二、第三大流动性沙漠,对两大沙漠连接带新月形沙丘的动态监测可以揭示该地区沙丘形成演化规律,为沙漠连接带风沙地貌发育研究提供科学支撑。通过Google Earth高清历史影像对巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带的新月形沙丘带进行监测,分析了两大沙漠交界处沙丘的移动速率和形态变化。结果表明:巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动速率范围5.88-19.55 m·a^(-1),平均移动速率10.03 m·a^(-1);移动方向范围109°-135°,平均移动方向122°。风况为沙丘移动提供动力条件,合成输沙方向与沙丘移动方向吻合。受NW、WNW方向输沙影响,新月形沙丘南翼在移动速率增加的同时长度不断伸长,显著区别于北翼。沙丘移动受控于沙丘本身形态,沙丘各形态参数(迎风坡长度、高度、宽度、周长、底面积)与移动速率呈现显著负相关关系(P<0.01)。植被覆盖以及沙丘密度的差异导致了研究区沙丘移动速率的差异。沙丘移动前后,形态参数变化具有复杂性,而沙源丰富度差异以及丘间地灌丛沙包对沙丘形态的改变,是沙丘形态变化复杂性的主要原因。两大沙漠连接带年输沙通量170-521 t·m^(-1),均值为301 t·m^(-1)。     

新月形沙丘形态的模拟实验研究

新月形沙丘是风沙地貌基本形态之一,一般为高浓度非饱和风沙流所塑造。其形成过程始于风沙运动的“波粒二重性”,并经历沙物质积累（高浓度饱和风沙流）和形体塑造（高浓度不饱和风沙流）两个发育阶段,即耗散性增大和色散性减小过程;非沙质床面零星分布的单个新月形沙丘具有明显的移动性和形态的不稳定性（高大新月形沙山除外）。风洞实验条件下形成的新月形沙丘形态（其尺度比床面沙纹大一个数量级）,有助于新月形沙丘形成机制的了解。     

新疆喀拉库姆沙漠新月形沙丘不同部位粒度特征

对新疆叶尔羌河流域绿洲边缘喀拉库姆沙漠高度在3～12 m的新月形沙丘进行了粒度分析。结果表明:表层和下层沉积物均以细砂和极细砂为主,二者含量达82%以上。表层沉积物较下层稍粗,平均粒径分别为2.09 Φ和2.16 Φ。下层沉积物较表层分选性好,σ均值分别为0.48和0.62。表层和下层沉积物偏度均为正偏,SK均值分别为0.21和0.24。峰态均为尖窄,Kg均值分别为1.18和1.11。表层和下层沉积物平均粒径均表现为丘顶最粗,背风坡坡脚最细,由两侧坡脚至丘顶平均粒径变粗,平均粒径与其他粒度特征参数之间均存在良好的相关性。分析表明,喀拉库姆沙漠沙丘沉积物粒度特征除受物源这一背景制约外,还与区域构造、沙漠地貌、植被、气候和较为复杂的风沙动力学过程等众多因素有关。     

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.     

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。     

新月形沙丘迎风坡形态及沉积物对表面气流的响应

对孤立新月形沙丘迎风坡风速的野外实测和计算表明,沙丘迎风坡表面风速廓线呈非对数关系,近地面剪切风速和输沙强度由坡脚至丘顶总体呈递增趋势,但同时随断面坡度的增减而发生相应的变化;沿断面输沙率的变化导致蚀积强度的改变,表现为沙丘迎风坡坡度变缓的部位沉积大于侵蚀,其它部位侵蚀大于沉积,其中丘顶输沙率和侵蚀强度最大。在沙丘形态上,表现为坡度减缓的部位沉积变凸、其它部位因侵蚀变凹以及坡脚和丘顶的前移。变凸和变凹部位反过来又制约着表面剪切风速的相应变化。粒度分析也表明,沙丘迎风坡表面粒度特征主要取决于表面蚀积状况,同断面形态表现出密切的相关性。     

沙坡头地区新月形沙丘粒度特征

由腾格里沙漠东南缘沙坡头附近新月形沙丘表面沉积物的系统采集分析结果,发现从北部沙漠主体向黄河南岸,沙丘沙平均粒径变细但分选变差。同时,粒径及分选性在沙丘断面出现两种变化模式,其一是沙漠主体新月形沙丘由两侧坡部向丘顶区域粒径变细分选变好;其二为黄河两岸阶地和湖盆滩地的新月形沙丘丘顶沙粒粗于其它部位但分选仍然最好。根据粒度参数间的相互关系和其它环境条件的分析,对沙丘沙粒度变化的原因及偏度等也作了初步探讨。     

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。     

基于多旋翼无人机倾斜摄影测量的沙丘三维形态研究

无人机倾斜摄影技术是近年来发展起来的新型测量方法,具有高效率、高精度、非接触、大范围等优点。本研究采用多旋翼无人机,结合精确测定的地面控制点,实现了对新月形沙丘群三维形态的精确测量。结果表明：无人机倾斜摄影测量的均方根误差小于18 mm,可以满足大比例尺地形测量的要求。利用该技术获取的多种测量参数表明,新月形沙丘二维与三维形态之间存在良好的相关性,基于这些关系,可以实现二维遥感影像量测结果向沙丘高度、沙丘体积等三维参数的转换。沙丘剖面形态可以采用非线性函数精确描述,为沙丘形态精确建模提供了参考。无人机倾斜摄影技术获取的沙丘三维形态参数,对于深入认识沙丘形态动力过程具有重要参考价值。     

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。     

敦煌月牙泉景区沙丘粒度特征

对月牙泉外围沙山表面沉积物进行系统采样,结合区域风况,分析了沙山典型部位的粒度分布及其参数特征。月牙泉北侧金字塔沙丘沙粒较粗,分选性较差,正偏趋势显著;月牙泉南侧线形沙丘以细沙为主,分选性较好,分布属正偏态。北侧金字塔沙丘从西南和西北两个坡面到东侧坡面,粗颗粒减少、分选性变好,但趋势不明显,说明金字塔沙丘未发生明显移动;而南侧线形沙丘自南侧坡面向北侧坡面沙粒粒径变小、分选变好,较细的沙粒被搬运并沉积北侧坡面,搬运作用十分明显,即线形沙丘向月牙泉方向发生明显移动。通过粒度分析风沙动力环境表明,月牙泉风沙危害主要来自南侧沙山北移。     

巴丹吉林沙漠地表沉积物粒度特征及区域差异

对巴丹吉林沙漠不同区域、不同类型沙丘、不同地貌部位的223个地表沉积物样品进行粒度分析表明,该沙漠的流动沙丘主要由细沙组成,其含量可达49.5%～66.1％;沙丘沙的平均粒径介于2.104～2.706 Φ之间,粗于塔克拉玛干沙漠和腾格里沙漠,与世界其他沙海中沙物质粒径相比处于中等粗细。粒径最细者为灌丛沙丘表面沙粒,最粗者为横向沙山迎风坡;分选度好至极好,均为正偏中等峰态。丘间地物质粗于沙丘沙,平均粒径为1.409 Φ,分选较好,正偏窄峰态。从频率曲线来看,沙丘沙为单峰,丘间地多为双峰或三峰。在典型横向沙山剖面上,自迎风坡坡脚至沙丘顶部平均粒径变细而分选性变好,最粗的沙粒出现在靠近迎风坡坡脚的丘间地,而最细和分选最好的沙粒出现在紧邻沙丘顶部的背风坡。尽管横向沙山与新月形沙丘和沙丘链的尺度不同,但二者同属横向沙丘系统,具有相似的沙丘动力机制,因而粒度参数之间关系的表现趋同。从区域上来看,在平行于主导风向的3条NW—SE向断面上,沙漠中北部高大沙山之间低矮“通道”上的沙粒平均粒径存在微弱的变细趋势,而高大沙山区则不存在明显的变化规律;在平行于雅布赖山的3条SW—NE向断面上,粒度参数沿断面方向无明显的变化规律,但断面越靠近雅布赖山平均粒径越粗。一般认为巴丹吉林沙漠是中国重要的沙尘源区之一,然而粒度分析结果表明,沙漠中北部几乎不含粉沙黏土（<0.0625 mm）组分,而东南部的横向沙山区含量则相对较高,这就需要进一步推断巴丹吉林沙漠具体的沙尘源区和沙尘释放过程。以上变化规律说明,除了物源和主导风向等宏观因素外,引起局地气流改变进而影响沙粒跃移过程的地形起伏、植被覆盖等微观因素也对沙粒分选过程起着重要的控制作用;宏观和微观因素共同作用,最终形成的粒度参数规律性在沙丘尺度上要好于区域尺度上。该粒度分析结果,对于分析巴丹吉林沙漠沙物质来源和形成演变过程、反演高大沙山形成机理、估算地表沙尘释放量等均具有重要参考意义。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层沙尘水平通量及粒度特征

利用BSNE梯度集沙仪采集塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄区近地层80m高度内秋季不同高度的沙尘物质,探讨沙尘天气下水平输沙通量差异及沙尘的粒度特征。结果表明：由于受到复合型纵向沙垄的影响,沙尘天气过程近地层沙尘水平通量并不遵循幂函数或指数函数分布,在20m以下随高度增加而降低,在32~63m随高度增加而增大,并且在24m和63m两个高度处出现转折点。各层沙尘平均粒径64~80μm,以极细沙为主,分选系数0.96~1.12,分选性中等偏差。粒径频率曲线呈双峰分布,主峰值出现在80~110μm,次峰值在10~12μm,反映了沙尘组成的复杂性,远源沙尘在各高度层的变化幅度较小,以局地和区域源为主。沙尘水平通量与沙尘粒度变化表明沙尘天气主导风速风向、强烈的上升运动及纵向沙垄是影响沙尘水平通量垂直差异的重要因素。     

毛乌素沙地现代沙丘沙的粒度特征及其意义

对毛乌素沙地不同类型41个现代沙丘的沙粒度分析结果表明,流动沙丘沙主要由细沙和中沙组成,平均粒径为2.17 Φ;固定-半固定沙丘沙的主要粒级是细沙和极细沙,平均粒径为3.09 Φ。流动沙丘沙平均粒径整体自西北到东南减小,而分选性总体表现为中等-较好,无明显空间变化规律。概率累计曲线和粒度特征参数散点图表明,毛乌素沙地沙丘沙以跃移搬运方式为主,存在着就地起沙和就地堆积的可能。平均粒径和分选性空间变化规律的差异,是在频繁强烈的风沙活动环境下物源和大气环流共同作用的结果。     

青海湖西岸风成沙丘特征及成因

沙漠化是青海湖周围生态环境恶化中一个非常突出的问题,尤其湖西岸沙丘是近十多年来才形成的风沙堆积,并逐年扩大,已成为青海湖区第二大风沙堆积区。通过对青海湖西岸沙丘的分布、形态、物源及粒度特征的分析,对其形成进行了研究,并对布哈河三角洲的形成发育与沙漠化之间的关系进行了初步探讨。认为河流的自然摆动和截直造成了该三角洲东北缘的停止发育,加之气候的持续干旱和严重的鼠害,是导致研究区土地沙化、沙漠面积不断扩大的一个主要因素。