固定沙丘风蚀坑风沙动力学观测研究

风蚀坑是固定沙丘活化的标志,也是沙漠化的首要环节。本文利用三杯风速仪、风向标及阶梯式集沙仪,对浑善达克沙地南缘固定沙丘风蚀坑的气流及输沙进行了观测。结果表明,气流进入风蚀坑后,经历了扩散减速—辐合加速—分离减速—逐渐恢复的过程。入风方向的微小变化、地形及植被导致风蚀坑气流结构、强度及输沙模式趋于复杂。与轴线平行（< 10°）的纵向气流使侵蚀坑内减速区西移,风速及输沙率由坑底向两侧壁及积沙区增加;与轴线斜交（≥ 10°）的气流使减速区东移,气流沿两侧壁向东加速及输沙。积沙区顶部的气流汇集与植被的作用使其加积增高。气流—形态相互作用使风蚀坑加深和纵向延伸并伴随侧向扩展。     

呼伦贝尔沙质源区铅同位素分布特征及其示踪意义的初步研究

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑发育于宽单峰中能风况环境,是该区主要风沙地貌类型.对碟形坑表面气流的观测结果显示,气流进入风蚀坑后,在入风口扩散,风速开始降低至坑底达到最低;在坑后缘出风口汇集形成急流,风速剧增至坑后积沙顶部风速达到最高值.风蚀坑后缘在风沙流的磨蚀作用下后退,风蚀坑顺风向扩展,同时此处较大的剪切风速和输沙率使大量来自坑内的沙物质沉积到坑后草地上呈扇状蔓延.呼伦贝尔沙质草原风蚀坑在来自西北、西和西南方向风的交替作用下,向东南、东和东北方向扩展而生成.随着风蚀坑深度和水平尺度的增加,最终可能沿强风能方向或合成输沙方向扩展成为大型的槽形坑.     

呼伦贝尔沙质草原碟形风蚀坑表面气流及其意义

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑发育于宽单峰中能风况环境,是该区主要风沙地貌类型。对碟形坑表面气流的观测结果显示,气流进入风蚀坑后,在入风口扩散,风速开始降低至坑底达到最低;在坑后缘出风口汇集形成急流,风速剧增至坑后积沙顶部风速达到最高值。风蚀坑后缘在风沙流的磨蚀作用下后退,风蚀坑顺风向扩展,同时此处较大的剪切风速和输沙率使大量来自坑内的沙物质沉积到坑后草地上呈扇状蔓延。呼伦贝尔沙质草原风蚀坑在来自西北、西和西南方向风的交替作用下,向东南、东和东北方向扩展而生成。随着风蚀坑深度和水平尺度的增加,最终可能沿强风能方向或合成输沙方向扩展成为大型的槽形坑。     

共和盆地高寒草原风蚀坑表层沉积物粒度特征及动力学意义

风蚀坑是高寒地区草原沙漠化的起点,气流对坑内沙物质的侵蚀、搬运和堆积为沙漠化进程提供了重要的物源。以共和盆地龙羊峡水库上游黄河阶地高寒草原上不同发育阶段的风蚀坑为研究对象,通过分析表层沉积物的粒度组成特征,比较风蚀坑表层沉积物粒度组成随坑体形态和地貌部位的变化趋势,探讨风蚀坑内沉积物的粒度分异在其形成演化过程中的动力学意义。结果表明：风蚀坑表面沉积物来源主要是古风沙沉积物。尽管研究区风蚀坑空间尺度相差很大,但因为动力学过程的相似性,沉积物粒度变化依然在宏观尺度上表现出了一致性。随着风蚀坑面积扩大,在积沙区迎风坡的中下部以及坑底部位粗沙、极粗沙成分显著增多。与此同时,沉积物分选性变差,表层沉积物分布模式由单峰态渐趋向多峰,粒度参数变幅明显增大。受盆地内盛行风以及坡向影响,风蚀坑两侧侵蚀壁受侵蚀程度差异明显,东北壁受到了更强的风力掏蚀且分选性更好。沉积物粒度分析作为风沙地貌学的基础性工作,也为高寒草原风蚀坑的发育演变、空气动力学过程等后续研究提供了基础参数。     

沙质草地碟形风蚀坑形态气流相互作用

 呼伦贝尔沙质草地碟形风蚀坑长轴走向呈WNW-ESE。野外观测结果表明,风向与碟形风蚀坑长轴走向关系决定了风蚀坑内部的气流模式,右斜交与垂直气流促使风蚀坑横向扩展与深挖,平行与左斜交气流有利于侵蚀区内部沙物质的向外输送并导致风蚀坑沿长轴向延伸。右斜交及垂向气流在碟形坑南缘产生顺时针向的垂直轴涡流,而平行与左斜交向气流在西北缘产生逆时针向的垂直轴涡流。沿长轴向,气流进入风蚀坑边缘发生分离减速,在风蚀坑底部重新附着,沿出风段坡面开始加速上升至坑后沙丘顶部,在坑后沙丘背风坡气流发生扩散减速。在横断面或弧形断面气流以单增或单减的形式存在。观测期间风蚀坑总体上以堆积作用为主,区域风能大小决定了蚀积作用强弱,而输沙方向与风蚀坑长轴向夹角决定蚀积空间分布格局。     

风蚀坑形态-动力学研究进展

风蚀坑是沙质海岸、湖岸及干旱、半干旱区沙质草原地区受风蚀作用形成的洼地。受风蚀坑地形的影响,坑内气流的风速、风向发生了变化,通过输沙过程的局部差异改变了风蚀坑的蚀积格局,并对风蚀坑形态进行改造。而形态的变化又反作用于近地表气流,由此产生风蚀坑形态-动力学的响应与反馈。总结并扼要评述国内外近年来风蚀坑形态-动力学及其发育演化方面的研究进展,分析现有研究的不足,以期对今后此类研究提供借鉴。     

鄱阳湖湖滨沙山垄状地形的成因

江西星子县沙岭沙山位于鄱阳湖湖滨,临湖一侧发育顺盛行风方向延伸的垄状地形。研究从地貌学、沉积学和年代学的角度分析了垄状地形的成因。按照目前的风场计算出的沙丘走向与合成输沙方向近于垂直,说明这些垄状地形不是纵向沙丘。垄状地形内部发育平行层理,缺少滑动面,则进一步表明垄状地形并非沙丘。对垄状地形之间的沟谷形态观察后发现,这些沟谷与前丘上槽形风蚀坑形态颇为相似,且沙山的环境具备发育槽形风蚀坑的基本条件,所以我们将垄状地形之间的沟谷视为槽形风蚀坑。为确定风蚀坑的形成时代,我们在沙山上风区、下风区边缘选取了6个剖面,测得的28个光释光年龄显示,构成垄状地形的沙层堆积于约20kaBP以前的末次冰期。据此我们推测在冬季风最强的阶段(18-14kaBP),沙山由以前的风沙堆积转变为风沙侵蚀,产生了槽形风蚀坑。相邻槽形风蚀坑之间的条状突起就构成了垄状地形,因此星子县沙岭沙山临湖一侧的垄状地形属于风蚀地貌。     

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。     

敦煌莫高窟顶灌木林带防护效应研究

风洞模拟实验和野外观测结果表明,平均林带高H=1 5m,疏透度β=50%的两条灌木林带周围的气流场分为7个能量区。在贴地层,有林带前的拐角绕流阻滞减速区,林带中的灌丛阻挡湍流衰减区,林带后的回流涡旋减速及速度恢复区,林带远方的气流附体加速区。在林带上部,有林带间的阻滞减速区和林带后的涡旋减速区,在林带顶后部有集流加速区。风沙流在阻滞、涡旋回流减速区沉积,而在加速区则会产生风蚀,在林带顶上下层气流交换加强。在低速时林带阻沙能力较强,当风速为10m·s-1时,有林带的输沙量可减少一个量级,即阻滞90%的风沙流;在中高风速时(风速为15m·s-1及以上),林带对风沙流的阻滞作用明显减弱,只阻滞20%。     

浑善达克沙地东南缘固定沙丘风蚀坑动态变化

浑善达克沙地沙漠化主要以风蚀坑发育导致的固定沙丘活化为表现形式。利用2010、2013、2016年3期高分辨率卫星影像数据及地面调查数据,借助ArcGIS软件,采用目视解译方法,分析探讨了风蚀坑形态变化及其与气候要素和人类活动之间的关系。根据风蚀坑在固定沙丘发育部位及几何形状,可分为碟形、碗形、槽形、簸箕形和不规则形。2010—2016年,各类风蚀坑变化形式以扩展和新生为主,风蚀坑总面积及数量趋于增加,2010—2013年坑体面积增长了6.74 hm²,新生11个;2013—2016年面积增加了4.89 hm²,新生7个。在人类活动干扰减小的背景下,风蚀坑的发展主要受气候要素变化的影响,其中风速及输沙势的减小对风蚀坑而言,只是起到了减缓作用。风蚀坑形态本身也是其主要影响因素。     

浑善达克沙地风蚀坑形态特征及其影响因素

风蚀坑是沙质草原固定沙地活化的主要表现形式,其持续活化的结果将导致沙漠化扩展和生态环境恶化。采用实地测量方法,测定了129个风蚀坑走向、长度、宽度等形态指标。研究表明：① 研究区风蚀坑形态特征受NW、SW和W 3个风向的综合影响;② 风蚀坑走向呈WNW-ESE（112.5°）走向,有74.5%的风蚀坑走向（100°~120°）与SW风垂直,和W风呈20°左右的夹角,并影响风蚀坑的几何形状特征;③ 按风蚀坑长宽比值所反映的几何形状,可划分为卵圆形、长条形、狭长形和带形风蚀坑;依风蚀坑的地表形态特征,可划分为碟形、梯形、沟谷形、杯形和坡形5种风蚀坑。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅲ）: 微地貌和土层的影响

 采用剖面测量,沿剖面选取不同微地貌部位测量土层厚度、坚实度、粒度构成,并进行室内统计比较和分析的方法,对呼伦贝尔沙质草原区风蚀坑的发育受微地貌部位和土层控制的情况进行了研究。发现在接近自然状态下风蚀坑主要发育于西南坡和南坡的上部和中部;由于翻耕、机动车道路等人类活动诱发,也形成于平坦的草地,北坡和东坡甚至低地。沙质草原区的土层中部存在一个粗化层,在失去草被和上部的土壤-根系层保护时特别容易遭受风蚀的侵害,形成风沙流破坏钙积层并导致风蚀坑的形成。沙质草原是生态地质环境脆弱区,呼伦贝尔沙质草原区的西坡、南坡的中上部,梁岗丘等微地貌部位是风蚀沙化的危险地带。干旱半干旱气候区沙质草原的土层是稀缺的自然资源,地表土壤-植物根系层是珍贵的生态系统。保护地表土层对于保护草地资源和生态环境,以及沙漠化防治具有极端重要性。     

莫高窟顶戈壁偏东风作用下输沙率变化的观测研究

通过一次沙尘暴天气过程对莫高窟顶不同观测点戈壁风沙流结构和输沙率的时空变化特征进行了系统同步观测。观测表明,偏东风条件下,当风速为10 m·s-1时,水平观测方向上存在一个各点输沙率平衡的阶段,即崖顶戈壁至鸣沙山边缘戈壁各观测点的输沙率相当;当风速大于10 m·s-1时,戈壁地表以风蚀搬运作用为主,出现了戈壁向鸣沙山的长距离风沙搬运;当风速小于10 m·s-1时,戈壁沙物质的长距离搬运作用不明显。不同风况及沙源条件下,风沙流结构和输沙特征会发生显著变化。借鉴Lattau输沙率方程,运用风速和输沙率推算各观测点输沙率的时空变化,计算结果表明,在风速为10 m·s-1左右时,窟顶戈壁带的输送效率约为60%。     

Phases of blowout initiation and stabilization on Padre Island revealed through ground-penetrating radar and remotely sensed imagery

Abstract

Blowouts cover a large section of North Padre Island, Texas, and have previously been associated with overgrazing and vehicles driving between the low water line and the toe of the foredune. In the current study, the evolution and migration of 18 blowouts within Padre Island National Seashore are tracked using aerial photographs and satellite images since 1969. Representative active and stabilized trough blowouts are also examined using ground-penetrating radar surveys and remotely sensed imagery to identify the phases of blowout initiation and stabilization between 1969 and 2010. At least five distinct phases can be identified in the radar surfaces and facies of the active blowout, including both the stabilization and reactivation of the blowout throat, whereas only four phases can be identified in the surfaces and facies of a blowout that completely stabilized in 2010. Results suggest that blowout evolution on Padre Island is episodic and is initiated by the opening and closing of the blowout throat during periods with elevated storm surge. The lack of reflectors at depth is evidence that the development of blowouts on Padre Island is a relatively new phenomenon initiated by overgrazing and maintained by compaction of the beach and backshore by vehicles.