盐池地区沙尘暴期间风沙运动若干特征研究

通过沙尘暴期间的实际观测资料,对宁夏盐池地区沙尘暴期间风蚀起沙的几个相关特性进行了研究。结果表明：当地10 m高度的临界起沙速度为5.0 m·s-1,临界摩擦速度为0.32 m·s-1;采用凌裕泉提出的“最大可能输沙量”计算方法,得出盐池地区沙尘暴期间的输沙量为12.42 kg·m-1;当地沙尘气溶胶粒子传输距离为1.4×10⁵~1.4×10⁶ km。     

干旱草原地区起沙通量的初步研究

通过宽范围颗粒谱仪WPS以及20 m梯度塔获得的观测资料,计算了朱日和地区沙尘天气下的起沙通量、摩擦速度以及临界摩擦速度,得到以下结论：①起沙通量大小与沙尘天气的强度呈一定的相关关系,随着沙尘天气强度的增大,起沙通量大小也增大。3月26日与4月6日两次沙尘天气下,沙尘暴和扬沙天气的平均起沙通量分别为6.0亿kg·m-2·s-1和4.14亿kg·m-2·s-1。②朱日和地区地表摩擦速度一般都在<1 m·s-1的范围内,n取1或2时,起沙率与Un*线性相关最好。③计算得到了观测粒子段的临界摩擦速度值。临界摩擦速度U*t随着粒径的增加呈先减小后增大趋势。     

塔克拉玛干沙漠塔中地区春夏季风蚀起沙研究

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的观测资料,对塔中地区春夏季地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和起沙风速进行了分析研究,并计算了2008年4月19日和7月19日两次沙尘暴天气过程沙漠地表的风蚀起沙量。结果表明:塔中地区春夏季地表起沙的临界摩擦速度为0.26 m·s-1;2 m高度的临界起沙风速约为4.1 m·s-1;两次沙尘暴过程的顺风向沙粒通量和垂直尘粒通量的平均值分别为17.44×10-4 kg·m-1·s-1 、13.8×10-8 kg·m-2·s-1、164.69×10-4 kg·m-1·s-1和799.77×10-8 kg·m-2·s-1;沙尘通量的变化与风速及摩擦速度的变化具有一致性。     

青藏铁路错那湖段风沙活动强度特征分析

输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的两个重要指标。 利用青藏高原错那湖2009年7月-2010年6月的风速资料,统计并计算起沙风频次和输沙势。分析结果表明,起沙风的月际变化比较明显,10月至翌年4月风向单一,以西风为主,约占全年起沙风的65%以上。从10月到翌年4月输沙势值较高,合成输沙方向以西风为主,方向变率指数在0.9以上,属于高比率。5月到9月输沙势值处于年内低峰,风向比较分散,方向变率指数由5月的0.61降到9月的0.36,属于中比率。年输沙势为491.12 VU,属于高能环境（≥400 VU）。年合成输沙势为445.44 VU,年方向变率为0.91,属于高比率,合成输沙方向为262.54°。对8个方位月输沙量分析显示,月输沙量变化在10.5 kg（7月）～119.7 kg（11月）之间,各月输沙量随输沙势和平均风速的增加而增加,其转化关系可以用近似幂函数和线性函数表达。     

敦煌鸣沙山月牙泉景区风沙环境分析

基于月牙泉周边7个气象站点同步风况资料,探讨月牙泉周边起沙风况、输沙势以及主导输沙方向的空间分布特征。结合月牙泉周边沙山、建筑物、树木等的方位特点,剖析了近年来月牙泉受沙害困扰的缘由。由于受南北两高大沙山的夹击,该区北风相对较少,西风和南风较强,南侧沙山的北移最为突出,直接威胁月牙泉的存亡。     

基于模式参数化方案的塔中地区临界起沙阈值分析

利用2009年7月4日~29日塔中野外试验观测数据,基于MARTICORENA和SHAO提出的2种起沙模式参数化方案,初步探讨塔中地区不同沙尘天气临界起沙风速,所得结论如下：（1）非沙尘天气,沙尘撞击颗粒数≤ 10 000;扬沙天气,10 001 ≤沙尘撞击颗粒数≤ 20 000;沙尘暴天气,沙尘撞击颗粒数≥ 20 001。（2）基于MARTICORENA起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为4.88 m·s^-1,基于SHAO起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为6.24 m·s^-1,临界起沙风速在非沙尘天气最大,在沙尘暴天气最小。（3）在观测期间沙尘水平通量为732.9 kg·m^-1,其中非沙尘天气125.2 kg·m^-1,扬沙天气80.9 kg·m^-1,沙尘暴天气526.8 kg·m^-1,SHAO起沙参数化方案适合估算总沙尘水平通量以及非沙尘和扬沙天气的沙尘水平通量,MARTICORENA起沙参数化方案适合估算沙尘暴天气沙尘水平通量。     

布古里沙漠部分地区风沙环境特征分析

布古里沙漠位于喀什绿洲和叶尔羌河绿洲之间,具有独特的地貌特征和风沙环境特征。通过对布古里沙漠部分地区的气象资料分析和野外实地风沙观测,对其风沙环境特征进行了分析。结果表明：布古里沙漠的沙粒平均粒径是0.16 mm,起沙时间集中在每年的4～9月,风向主要是西北风和东北风,偏西北风略强;在2 m高处测量的裸露沙面起动风速的是3.0 m/s,植被覆盖率为7%,起动风速为5.2 m/s,植被覆盖率为14%,起动风速为6.8 m/s;当平均风速为6.7 m/s时,气流输运沙子主要在近地表面0～10 cm,,风沙流中含沙量随垂直高度呈指数衰减,给出了风沙流的含沙量随垂直高度分布的相关方程和参数。     

阿拉尔——和田沙漠公路风沙运动若干规律监测研究

以塔克拉玛干沙漠为研究区域,将覆盖塔克拉玛干沙漠的17个气象站近50 a(1961-2010年)历史资料与沙漠公路沿线近3 a(2007年4月~2010年4月)5层梯度风短期监测资料,以及沙漠公路7种防风阻沙体系下典型横断面5层梯度风监测资料进行信息化整编和规范化计算,对阿和沙漠公路风沙运动若干规律进行了系统研究。结果表明:(1)阿和沙漠公路沿线气象站10 m高度最大瞬时风速与沿线梯度风监测站及短期监测站距路面4 m高度最大瞬时风速具有空间相关性,平原路段空间代表性为20~40 km;特殊路段空间代表性为5~10 km;(2)沙漠公路沿线迎风侧最大瞬时风速比背风侧偏大1.15~1.30;(3)沙漠公路沿线2 a一遇最大瞬时风速水平分布规律是以沙漠公路中部向南北递减,最大值出现在k66.7~k326区间;(4)沙漠公路北部强风主风向WNW和N风,次强风主风向ENE和NE风;沙漠公路中部全年强风主风向ENE和NE风,次强风主风向为NNW风;沙漠公路南部全年强风主风向W风,次强风主风向为WNW风;(5)沙漠公路沿线起沙风是随7种防风阻沙体系的作用存在明显差异,以芦苇、草帘子方格防风阻沙体系下2 m高度的起沙风速和沙粒过路临界风速为最大,分别为8.0~9.0 m/s和10.0~11.0 m/s,对输沙贡献最大的有效瞬间风速在8.0~15.0 m/s之间;黑土工袋方格防风阻沙体系下起沙风速为4.0~5.0 m/s,沙粒过路临界风速为5.0~6.0 m/s,防风阻沙效应最差,建议更换。     

巴丹吉林沙漠湖泊-沙山近地表风沙动力环境

高大沙山与湖泊交错发育的地貌景观多年来引起了学术界的广泛关注。基于巴丹吉林沙漠腹地大沙枣海子及其周边5个气象站点的同步风况资料,探讨了区域起沙风况、输沙势以及主导输沙风向的空间分布特征。并结合湖泊-沙山独特的地貌格局,初步揭示了大沙枣海子局地环流以及风沙动力环境。由于受高大沙山的影响,大沙枣海子及其外围局地环流非常明显,合成输沙方向自湖泊中心向外围呈反向发散分布。从沙山外围至湖泊中心,起沙风次数呈同心圆状递减。合成输沙势[RDP]和合成输沙方向空间变化较大,湖泊西侧合成输沙方向以东南向为主,而东侧以西南向为主,区域风能属于低能环境。     

青海湖东克土沙区风沙运动规律及防治对策

起沙风况、输沙势和输沙量是反映风沙活动强度的3个重要指标。以青海湖东克土流沙区的风况资料为依据,结合实地风沙观测数据,分析了区域的风沙活动特征。结果表明:(1)3\,4\,5月(主要风沙活动期)起沙风出现的比率分别是0.40、0.47\,0.53,起沙风速集中于6~16 m·s^-1,占统计时段的91%,高能起沙风速(达到16 m·s^-1及其以上的风速)集中在16:00-20:00。(2)研究区域总体上属于高能风况环境,3月和5月输沙势的风向变率都小于0.3,表明风向变幅大,风能不集中,对于沙区周围公路和草原的危害从不同的方向推进。(3)观测期间各方位输沙量总和为503.67 kg,NE、ENE、E和ESE 4个方位的输沙量最大,占总输沙量的43.56%。     

粗糙床面风廓线的转折特征及其物理意义

为了进一步认识粗糙床面空气动力学粗糙度的物理意义,理解空气动力学粗糙度对动量传递和跃移起动的影响机制,从风洞试验测定的粗糙床面风廓线转折特征入手,分析了粗糙床面的空气动力学性质并提出了内边界层动量传递及近壁区沙粒起动的可能机制。结果表明,细高粗糙元（方向比率在4~20之间）和孔隙粗糙元（孔隙度在0.15~0.75）风廓线呈现4个转折段,对应的湍流垂直分层为近壁区-尾涡层（Z≤0.15H~0.5H）、内边界层-尾涡层过渡层（0.15H≤Z≤0.75H）、内边界层（0.3H~0.75H≤Z≤1.2H~6H）和内边界层与外边界层过渡层等。粗矮粗糙元（粗糙元的方向比率在0.4~1.25之间）风廓线存在几个转折段,对应气流垂直分层为近壁区-尾涡层（Z≤1H~1.5H）和内边界层（1H~1.5H≤Z≤7H~35H）等。细高粗糙元和孔隙粗糙元覆盖21组床面（侧影盖度在0.007~0.50,粗糙元的高度在10~100 mm）的内边界层内空气动力学粗糙度在0.07~30.74 mm之间,比内边界层以上或以下过渡层的空气动力学粗糙度高几个数量级到数倍;内边界层摩阻风速的0.50~1.66 m\5s-1之间,是内边界层以下过渡层的1.5~10倍、内边界层以上过渡层的摩阻风速的1.1~2.8倍。内边界层的空气动力学粗糙度和摩阻风速分别代表了粗糙床面对气流阻力特征和湍流切应力。内边界层以下过渡层湍流切应力与粗糙元之间光滑地表所受切应力关系不大,而近壁层切应力与光滑地表所受切应力直接相关。近壁层猝发过程上抛运动和内边界层湍流猝发过程下扫运动耦合关系是内边界层的一部分动量传递到近壁区并导致沙粒起动的可能机制。     

内蒙古高原等地湖泊表层沉积物孢粉与植被覆盖度定量关系研究

过去植被覆盖度重建在长尺度气候模拟和陆地生态环境演变机制研究等方面具有重要意义。基于现代过程的孢粉—植被覆盖度转换函数研究,可为利用孢粉地层数据重建过去植被覆盖度变化提供一条新的途径。以内蒙古高原等地39个湖泊和7个水库中心的表层沉积物孢粉组合与归一化植被指数(NDVI)为研究对象,利用加权平均偏最小二乘法(WA-PLS)、局部加权加权平均法(LWWA)和最佳类比法(MAT)分别建立了孢粉—NDVI转换函数;通过留一交叉检验法、自助法和空间自相关性等检验,筛选出最优模型并应用于古地层孢粉数据,实现定量重建过去植被覆盖度变化。结果表明:MAT和WA-PLS模型均受到空间自相关性的显著影响,而LWWA模型则是建立孢粉—NDVI转换函数的最优模型。与已有类似转换函数表现能力的对比表明,本研究建立的转换函数具有较强的可靠性和应用潜力。基于本研究转换函数重建的内蒙古辉腾锡勒(HTL)区域全新世植被覆盖变化与孢粉重建的植被变化具有很好的一致性,进一步印证了本研究转换函数的较强潜力,均表现出对降水变化的响应更为显著。     

Changes in intensity of wind erosion at different stages of degradation development in grasslands of Inner Mongolia, China

Overgrazing by increasing numbers of livestock in the Horqin Sandy Land of Inner Mongolia, China, has led to extensive degradation of the region's sandy steppes. Degraded grasslands are generally classified into four main types: fixed (least degradation), semi-fixed (light degradation), semi-shifting (moderate degradation) and shifting (severe degradation) sandy lands, representing four stages of degradation development. An experiment was conducted in the Horqin Sandy Land to investigate changes in intensity of wind erosion at different stages of degradation development in sandy grasslands and determine the extent to which surface wind erosion was affected by surface-related soil and vegetation factors through their effects on surface roughness length and wind regimes. Daily wind erosion rate was monitored at four sites of degraded grassland over an erosive period from 1 April to 10 June in 2001. Soil and vegetation properties for these sites were also measured twice: one in mid-April prior to the establishment of vegetation and again in mid-June after the establishment of vegetation. Relationships between surface roughness length and soil and vegetation variables were examined at each of the two stages of vegetation development. This study shows striking differences in the intensity of surface wind erosion among sites. The daily wind erosion rate in the fixed sandy land was, on average, only about 1/5 of the rate in the semi-fixed sandy land, 1/14 of the rate in the semi-shifting sandy land and 1/47 of the rate in the shifting sandy land suggesting a much higher resistance of the fixed sandy land to wind erosion compared to other sites. Differences in rate of wind erosion between sites were attributed to between-site differences in soil and vegetation properties that exerted significant effects on wind regimes by altering surface roughness length. At the pre-establishment stage of vegetation, surface roughness length was determined by a combination of litter amount on the ground, soil surface hardness and soil moisture content, with litter amount explaining the greatest proportion of the variation. At the post-establishment stage of vegetation, the development of the surface roughness effects was mainly governed by vegetation characteristics (vegetation cover in particular), while the effects of soil surface hardness and soil moisture on surface roughness length are likely to be masked by vegetation effects. The findings suggest that better management practices of restoring vegetation in degraded grasslands are required to reduce soil erosion losses and achieve a sustainable livestock production in the Horqin Sandy Land, an ecologically fragile sandy land ecosystem.     

近800年来内蒙古岱海地区古气温的定量重建

根据对现代湖水、现生介形类壳体以及湖泊沉积岩芯中同一种属介形类壳体的Sr/Ca分析,利用现代湖水Sr/Ca与湖水盐度的关系,确定了不同沉积时期湖水盐度;其次,在室内模拟实验,建立了湖水盐度与湖水氧同位素的函数关系;结合²¹⁰Pb测定沉积速率和¹⁴C测年资料,利用沉积剖面的自生碳酸盐氧同位素及由湖水盐度推算的湖水氧同位素组成,定量恢复了不同时期的湖水温度,进而根据碳酸盐结晶时水温与年均气温关系推测了古气温。结果表明:在近800年内蒙古岱海地区的气温变化序列中,中世纪暖期、现代小冰期以及近百年增温均有明显表现。研究时段内,岱海地区中世纪暖期比当代30年的年均气温高1℃以上;在公元1240年左右突然降温过程表现特别突出,在其后约60年的时段内气温下降1.8℃;小冰期最大降温幅度2℃以上,大于华北其它地区。不同于我国西部古里雅冰芯的记录,岱海地区近百年增温程度仍没有达到中世纪暖期水平,预示气候变暖对我国西部地区的影响将大于东部。     

内蒙古太仆寺旗德格杜乌兰淖日遗鸥繁殖群新发现

2019年5月在内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗贡宝拉格苏木的德格杜乌兰淖日发现2000余只遗鸥繁殖栖息,约900个遗鸥繁殖巢。同年7月在湖边发现新繁殖的遗鸥幼鸟觅食。此次发现属于遗鸥繁殖地的新发现。     

风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征比较

为进一步认识风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征的异同,在风洞中分别对风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线进行了测量,风速采集时间间隔缩短至0.01s,分析了风沙流和净风场中瞬时水平风速、瞬时摩阻风速和瞬时空气动力学粗糙度的变化特征。结果表明：相同来流条件下,风沙流中水平风速脉动强度高于净风场,风沙流中瞬时摩阻风速、瞬时空气动力学粗糙度以及它们的脉动幅度均大于净风场;风沙流和净风场中瞬时摩阻风速概率密度分布均可以表示为正态分布,但其正态分布的特征值却存在一定差别;净风场中瞬时空气动力学粗糙度的概率密度分布表现出单调递减分布,而风沙流中瞬时空气动力学粗糙度的概率密度分布呈现出单峰分布。因此,在相同主流风速下风沙流和净风场中瞬时水平风速廓线特征有明显差别。     

塔克拉玛干沙漠肖塘地区空气动力学粗糙度分析

利用塔克拉玛干沙漠北部肖塘地区梯度自动站2007年1月1日至2007年5月31日的观测数据,计算出该区域中性条件下粗糙度范围是1.00×10-11~1.65×10-3 m,平均粗糙度为6.05×10-5 m,接近沙粒粒径的1/30,与平坦沙面粗糙度相似。摩擦速度的范围是0.14~2.33 m·s-1,平均值1.24 m·s-1。粗糙度随下垫面性质变化明显,与稳定度呈正相关,与风速呈负相关,摩擦速度随粗糙度增大而减小。     

内蒙古桃-阿海子的生境演替与水鸟群落的兴衰

桃力庙-阿拉善湾海子是内蒙古西部鄂尔多斯高原上一个水面曾为10 km2的荒漠咸水湖泊,因其在20世纪90年代承载了遗鸥最大繁殖群,于2002年被认定为全球第1148号国际重要湿地。随后,干旱少雨加之严重的人为干扰使桃-阿海子趋于干涸,遗鸥繁殖群于2004年放弃该地点而迁居他地,2005年当地水鸟群落彻底消失。数年后,桃-阿海子干涸湖底发育起碱蓬群落。自2011年蓑羽鹤在其间营巢繁殖,且数量逐年增多,并出现蓑羽鹤非繁殖群在此停歇与栖居。在鄂尔多斯高原东部已干涸的湖泊中,桃-阿海子是唯一一处在其湖底碱蓬群落发育后进而成为大型鸟类繁殖与栖息生境的地点,它将以何种方式演替值得关注。     

Hydrology of Dali Lake in central-eastern Inner Mongolia and Holocene East Asian monsoon variability

Lacustrine records from the northern margin of the East Asian monsoon generate a conflicting picture of Holocene monsoonal precipitation change. To seek an integrated view of East Asian monsoon variability during the Holocene, an 8.5-m-long sediment core recovered in the depocenter of Dali Lake in central-eastern Inner Mongolia was analyzed at 1-cm intervals for total organic and inorganic carbon concentrations. The data indicate that Dali Lake reached its highest level during the early Holocene (11,500–7,600 cal yr BP). The middle Holocene (7,600–3,450 cal yr BP) was characterized by dramatic fluctuations in the lake level with three intervals of lower lake stands occurring 6,600–5,850, 5,100–4,850 and 4,450–3,750 cal yr BP, respectively. During the late Holocene (3,450 cal yr BP to present), the lake displayed a general shrinking trend with the lowest levels at three episodes of 3,150–2,650, 1,650–1,150 and 550–200 cal yr BP. We infer that the expansion of the lake during the early Holocene would have resulted from the input of the snow/ice melt, rather than the monsoonal precipitation, in response to the increase in summer solar radiation in the Northern Hemisphere. We also interpret the rise in the lake level since ca. 7,600 cal yr BP as closely related to increased monsoonal precipitation over the lake region resulting from increased temperature and size of the Western Pacific Warm Pool and a westward shifted and strengthened Kuroshio Current in the western Pacific. Moreover, high variability of the East Asian monsoon climate since 7,600 cal yr BP, marked by large fluctuations in the lake level, might have been directly associated with variations in the intensity and frequency of the El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events.