川井沙地及其周边小规模沙被范围和特征的研究

文章以内蒙古巴彦淖尔市乌拉特中旗川井沙地及其周边小规模沙被为研究对象,明确了川井沙地的范围、气候类型和植被类型.研究显示:川井沙地总面积4222.90 km2,属于大规模沙被,其主体部分(74.2％)位于川井苏木境内,属半干旱气候,地带性植被是荒漠草原;川井沙地大部分区域沙层厚度小于50 cm,以平沙被、物理沙堆和植物...     

塔克拉玛干沙漠腹地一次风蚀起沙观测试验

风蚀起沙对生态环境、人类健康及社会经济等具有很大的负面效应。利用美国Sensit公司生产的H11-LIN型风蚀传感器及贴地层风速梯度探测仪,对塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区一次风蚀起沙过程进行了监测。结果表明：（1）风蚀起沙与微气象是一个互相影响互相制约的变化过程;（2）在此次观测试验过程中,我们观测到的最小起沙风速为6.0 m/s左右,同时发现起沙风速是一个变化的值,随着时间的延续呈现逐步增大的趋势,最小的起沙风速出现在风蚀开始发生的时候;（3）近地表风速廓线受沙粒运动影响明显,随着起沙量的增加,风速随高度变化的幅度增大,此时的风速廓线已不再遵循对数分布规律;（4）利用风蚀传感器测得塔中地区沙粒的临界起动摩擦速度为0.25 m/s,该值与经验公式估算的0.24 m/s非常接近,表明风蚀传感器在塔中地区具有较好的适用性;夏季塔中地区地表土壤湿度对风蚀起沙的阻碍作用可以忽略不计。 ?     

风蚀起沙的影响因子及其变化特征

以敦煌地区的戈壁和绿洲为例,对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化特征和风蚀起沙过程中地表土壤的粒子尺度分布及其对垂直尘粒通量的影响进行了分析研究。结果表明,地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度随土壤水分含量和植被覆盖度的增大而增大,随粒子尺度的变化是先减小后增大,在中间某一尺度处有一最小值;土壤的人工利用和管理对临界摩擦速度也有着相当大的影响,风蚀起沙过程中,地表土壤的粒子尺度分布随时间发生变化,瞬时的粒子尺度分布不同于平均的粒子尺度分布,利用前者计算得到的垂直尘粒通量对摩擦速度的变化更敏感,利用后者计算得到的垂直尘粒通量偏大。     

沙尘天气过程起沙特征的观测试验和参数化研究进展

沙尘天气过程研究中,起沙过程是沙尘传输和沉降的基础,沙尘模式中的起沙参数化方案决定了能否准确模拟和预报沙尘天气。试验观测和数值模拟是研究起沙过程的重要途径。基于风蚀起沙的物理机制,总结了起沙机制和起沙特征的研究成果,介绍了风蚀起沙的主要影响因子,回顾了起沙关键参数（临界起沙摩擦速度（u*t ）或临界起沙风速（Ut ）、水平跃移沙尘通量（Q）和起沙通量（F））的试验观测及其沙尘模式应用中的参数化方案,并讨论了不同起沙参数化方案的应用与校验。同时,针对目前研究中存在的问题和今后可能的研究方向提出建议。     

塔克拉玛干沙漠沙丘沙和大气降尘粒度分异特征

基于粒度特征区分风尘序列中沙尘暴降尘和流动沙丘沙组分对探究环境演变、重建风尘活动强度有重要意义。以塔克拉玛干沙漠中部流动沙丘沙和沙漠南缘策勒绿洲现代大气降尘为研究对象,分析其粒度差异,并与中国其他地区沙丘沙进行对比。结果表明：（1）塔干沙漠沙漠沙丘沙粒度分布曲线以单峰分布为主,策勒绿洲尘暴降尘呈双峰分布;（2）塔干沙漠沙丘沙和降尘均呈分选较好、近对称分布和中等峰态,但沙丘沙粒径粗;（3）不同区域沙丘沙的相同粒径组分相对含量和粒度特征具有相似性。尽管沙丘沙和大气降尘均有较好的分选性,但风场强度的差异导致它们的粒径分布范围、偏态和峰度不同。研究结果可为沙漠边缘区域地层中的风成组分判别提供依据。     

呼伦贝尔地区引种治沙植物柽柳的可行性论证

1 呼伦贝尔市引种柽柳的意义 由于近年来全球气候变暖,干旱、大风等各种自然灾害频繁发生,导致草原荒漠化日趋严重,呼伦贝尔市有3大沙带,防风治沙、改善生态环境的问题亟待解决。而适宜呼伦贝尔市所用治沙植物品种比较单一,因此,进行防风治沙树种的引种和试验更显得尤为重要。多枝柽柳具有抗严寒、耐高温、耐干旱、耐盐碱、耐瘠薄、耐风蚀、耐病虫害的特性。通辽地区在开展绿色通道建设及治沙工作中,就把多枝柽柳作为了重要的树种加以推广种植,收到了很好的效果。     

基于遥感的南宁城市热岛效应时空演变分析

利用MODIS、TIRS等遥感数据对南宁市2013年四季及昼夜的地表温度、热场强度和热岛强度分别进行计算,研究南宁城市热岛的水平空间分布、四季演变及昼夜变化特征。结果表明:南宁市的热岛中心主要集中在西乡塘区及江南区,有大面积植被覆盖的兴宁区、良庆区及青秀区热岛相对较弱;白天高温区域分散于城市的南北两侧,夜晚集中于市中心,白天热岛强度明显大于晚上;夏季热岛强度最强,冬季热岛强度最弱。     

1982～2006年中国东部植被覆盖度的变化

陆地植被是影响地表水热通量,乃至气候的重要因素,植被覆盖度是气候模式（陆面过程模型）中的关键参数。为更全面认识中国东部植被覆盖度变化的时空特征,以便于今后研究陆地植被变化对气候的反馈效应,利用NOAA AVHRR-NDVI数据集,采用像元二分模型法,计算了中国东部（105°E以东）1982～2006年的植被覆盖度,并对其空间分布特征与时间演变过程进行了分析。结果表明：（1）研究区多年平均植被覆盖度为0～84.2%,呈现南高北低、东高西低的空间分布特征,南北差异在冬季最大,夏季最小;（2）森林、灌丛、农业植被和草原的年平均植被覆盖度依次减小,分别是49.9%、44.7%、40.4%和31.1%,并且植被覆盖度的季节变幅也依植被类型而异,其中森林的季节变幅最大,达31.5%,其次是灌丛,为27.7%,草原的季节变幅最小,为15.3%;（3）1982～2006年中国东部超过74%的地区植被覆盖度呈增加趋势,其中黄淮海平原、关中地区以及东北平原增幅相对较大,前两个地区主要表现为春季和冬季增加,后一地区则主要表现为夏季和秋季增加;在植被覆盖度降低的区域中,长三角、珠三角的降低趋势最强。上述结论为进一步研究中国东部地-气相互作用提供了科学基础。     

内蒙古东部近54年气候变化对生态环境演变的影响

利用4个代表站1951—2004年温度和降水资料，通过气候统计诊断分析方法，从气候要素变化趋势、基本气候状态特征以及生态环境演化趋势等方面，研究气候变化对生态环境演变的影响。结果表明：（1）近54年来东部区温度呈显著的升高态势。降水量波动性较大，总体上呈缓慢的增加趋势，但趋势不明显，属于气候自然波动的范围，而1998年至本世纪降水量呈下降趋势，并存在11年和22年的周期性变化。（2）无论是温度还是降水，目前都处于高的气候基本态和高气候变率时期，致使极端气候事件呈增加趋势。气候的变干、变暖以及变率的增大，加剧了内蒙古东部地区干旱化的程度。由此引起一系列生态环境问题，如湿地萎缩、草场退化等。（3）从示范区卫星遥感资料获悉，固定沙地面积的增加，说明科尔沁沙地沙漠化整体出现生态良性好转，但各类沙地图斑数的增加，表明在目前的气候条件下，沙地破碎化程度加剧，沙漠化局部有所恶化。     

1981～2020年青藏高原春季土壤湿度时空变化特征及其与高原季风的关系

本研究利用欧洲中心ERA5再分析资料的逐日土壤湿度（土壤体积含水量）、降水量、位势高度场以及风场数据,重点分析了1981～2020年高原春季浅层（0～7 cm）土壤湿度的时空变化特征,并探讨了青藏高原土壤湿度与高原季风的关系。青藏高原春季土壤湿度西北偏干,东南部相对偏湿的分布特征。对高原春季土壤湿度进行经验正交函数（EOF）分析后发现,其第一模态呈中部与东、西部反向变化特征,该模态存在准3年（2～4年）的振荡周期,这一周期特征在2000～2010年表现的更为显著;第二模态呈南北反向分布,较好地表征高原地区气候带与下垫面覆盖状况。研究发现,高原夏季风与高原春季土壤湿度变化之间存在密切的隔季相关,高原夏季风异常变化是翌年春季土壤湿度变化的主要原因。     

贺兰山地区沙尘暴沙尘起动和垂直输送物理因子的综合研究

根据 4a来在贺兰山两侧沙漠和沙地测站积累的微气象和沙尘谱观测资料 ,结合有关文献 ,综合分析了沙尘起动和垂直输送的物理机制 ;讨论了强风的动力作用、近地面不稳定层结的热力作用和沙尘物质源特征 ;概述了不同尺度天气系统中上升运动特征 ,沙尘的沉降末速计算、沙漠地表的湍流输送特征和垂直速度资料、沙漠地表的超绝热梯度出现的频率和强度及逆湿现象 ,沙漠和沙地的沙尘粒度、地表性质和沙土含水率对起动风速的影响。     

一次强沙尘暴过程的动量下传诊断分析

动量下传对沙尘暴的发生发展起着十分重要的作用.选取2002年3月18-22日发生在我国华北地区的一次强沙尘暴过程,利用中尺度气象模式MM5V3.7输出的高分辨率动力协调资料,应用位涡理论详细探讨了沙尘暴发生发展的动量下传过程.结果表明:①蒙古气旋是此次强沙尘暴的主要影响系统;大风与干燥低湿是风蚀起沙的前提条件.②沙尘暴过程中,位涡沿等熵面下滑是高、低层动量交换的重要环节,揭示了沙尘暴动量下传的物理机制.     

不同参数化方案对风预报效果影响个例研究

中尺度气象模式对风场的预报效果与参数化方案的适应性紧密相关.以内蒙古高原丘陵地形、江苏平缓的海陆交界地形2种典型下垫面试验风电场为模拟区域,分别用WRFV3.2 （Weather Research and Forecast Model）模式自带的6种物理过程参数化组合方案预报了2010年1月和7月两个风电场区域的风速和风向,对比分析了参数化组合方案差异对风场预报的影响.结果表明：①内蒙古试验区,边界层MRF方案描述的边界层结构较MYJ方案合理;微物理方案WSM3在夏季的风速预报能力优于WSM6,而冬季相反;复杂地形区域的风场预报需考虑陆面过程参数化方案,尤其是夏季降水发生后,陆面过程对于边界层结构的影响增大,选用Noah优于无陆面过程.②江苏试验区,边界层MRF方案描述的边界层结构较MYJ方案合理;1月陆面过程RUC方案优于陆面热量扩散和Noah;7月陆面热量扩散方案优于RUC和Noah.③风向预报6个方案的预报风向统计与实际记录风向统计有较好的一致性,风向概率分布相似,盛行风向一致且稳定.     

气候变化对河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘季节和年排放速率的影响

以全球气候模式NorESM1-M产生的RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0、RCP8.5气候变化情景数据和原环保部推荐的土壤风蚀扬尘计算方法,模拟分析了未来气候变化对河北坝上砂粘壤土、粘壤土、壤粘土、砂壤土、砂粘土和风沙土草地土壤风蚀扬尘总可悬浮颗粒物(Total Suspended Particle,TSP)、PM10和PM2.5的季节及年排放速率的影响。结果表明:气候变化影响下坝上地区气温上升,年降水量和风速波动较大、并存在上升和下降的趋势。相比基准情景,在RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5季节排放速率在春季分别高15%、47%、28%和46%;秋季分别高17%、54%、45%和38%;冬季分别低36%、42%、39%和44%;夏季,在RCP2.6情景下低1%,在RCP4.5、RCP6.0和RCP8.5情景下分别高14%、3%和7%;未来气候变化情景下,各土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5年排放速率分别高25%、54%、35%和54%。基准和未来气候变化情景下,土壤风蚀扬尘TSP、PM10和PM2.5的季节和年排放速率及其差异从高到低均依次为砂粘壤土、风沙土、砂壤土、粘壤土、壤粘土和砂粘土。表明未来气候变化将使河北坝上地区草地土壤风蚀扬尘排放速率增加,但存在季节和气候变化情景方面的差异。     

Activity of Wind-Blown Sand and the Formation of Feathered Sand Ridges in the Kumtagh Desert,China

We study the activity of wind-blown sand and its effects on the evolution of feathered sand ridges in the Kumtagh Desert, China, and attempt to reveal the formation process of feathered sand ridges using wind-tunnel experiments, remote sensing data, and detailed field observations from 2005 to 2008. The prevailing wind direction in the Kumtagh Desert is easterly in winter and north-easterly in other seasons. The average annual wind speed is 5.9 ms⁻¹, and winds sufficiently strong to entrain sand occur on 143 days per annum. The sand transport rate within 0.4 m of the ground is strongly influenced by local landforms, and is related to wind speed by a power function. Wind erosion occurs on the crest, the windward slope of crescent sand ridges and inter-ridge sand strips, where the blowing sand cloud is in an unsaturated state; in contrast, sand accumulation occurs on the leeward slope of the crescent sand ridges, where the blowing sand cloud is in an over-saturated state. These results indicate that the development of feathered sand ridges in the Kumtagh Desert is mainly controlled by the local wind regime. The dominant winds (from the north, north-north-east and north-east) and additional winds (from the east-north-east, east and east-south-east) determine the development of crescent sand ridges, but winds that are approximately parallel to sand ridges form the secondary inter-ridge sand strips.     

基于风能资源专业观测网的风能资源评估

利用中国风能资源专业观测网2009年5—10月各高度层（10、30、50、70 m）的10 min观测数据分析了全国近地层风速及风功率密度的时空、方位及梯度分布特征。结果表明：①全国各地区平均风功率密度基本为1652 W/m2,西北地区以及东南沿海地区风能资源更为丰富;② 5月和10月两个月风能资源的可开发量较大,其中北方地区一般5月较大,而南方地区10月较大;③全国各地大体上呈现西北内陆、东北、华北地区刮偏西北风,东部沿海地区刮偏东南风,云贵地区盛行西南风的趋势;④从不同梯度情况来看,越往高层风能资源的可开发量越大;⑤从全国风能资源的日变化情况来看,一般从08：00—20：00风能资源比较丰富,其中15：00平均风功率密度和平均风速达到极大值,但不同地区不同时段风能资源分布还存在一定差异。     

Wind Regimes Windward of a Shelterbelt Protecting Gravity Irrigated Crop Land from Moving Sand in the Gezira Scheme (Sudan)

Summary  The work reported on was part of a more comprehensive study dealing with threatening sand movement towards the northwestern part of the Gezira irrigation scheme, Sudan. An irrigated sand blocking shelterbelt Eucalyptus microtheca is used to prevent canals and gravity irrigated crop land to be further affected. The objective of this paper is to report on the wind data that were obtained, mainly windward of this belt, and to deal with their implications and those of the belt characteristics and deposited sand in interaction with the wind for combating local sand movements and further desertification. Outside the influence of the belt, wind speed over eroded land was increasingly higher than that over irrigated land with the growth of cotton. Both these values were considerably higher than those reported from the nearest meteorological stations. The two prevailing winds, of which the summer SW wind was perpendicular to the belt, had consistent annual patterns during three years of observation. Also the diurnal patterns were very reproducible. Wind speed within the belt, at 1 m height, showed fast reduction inwards above the deposited sand. Efforts to control moving sand in the source area should be joined with those made at the borders of agricultural land. Received August 20, 1997 Revised September 30, 1998     

The Effect of Air Density on Sand Transport Structures and the Adobe Abrasion Profile: A Field Wind-Tunnel Experiment Over a Wide Range of Altitude

Aeolian sand transport results from interactions between the surface and the airflow above. Air density strongly constrains airflow characteristics and the resulting flow of sand, and therefore should not be neglected in sand transport models. In the present study, we quantify the influence of air density on the sand flow structure, sand transport rate, adobe abrasion profiles, and abrasion rate using a portable wind-tunnel in the field. For a given wind speed, the flow’s ability to transport sand decreases at low air density, so total sand transport decreases, but the saltation height increases. Thus, the damage to human structures increases compared with what occurs at lower altitudes. The adobe abrasion rate by the cloud of blowing sand decreases exponentially with increasing height above the surface, while the wind erosion and dust emission intensity both increase with increasing air density. Long-term feedback processes between air density and wind erosion suggest that the development of low-altitude areas due to long-term deflation plays a key role in dust emission, and will have a profound significance for surface Aeolian processes and geomorphology.     

山地风电场开发过程中水土流失相关问题研究进展

风力发电在提供清洁能源的同时亦带来了一定程度的水土流失和生态环境破坏。特别是山地风电场,由于其所在的山区土壤抗蚀性低,且植被破坏后恢复难度大,在开发过程中引起的水土流失问题尤为突出。回顾了山区风电场水土流失特点、影响风电场水土流失关键因子等方面的相关研究成果,并对其进行了总结。山区风电场水土流失具有地域不完整性及扰动多样性的特点,道路施工区、风电机组建设区是水土流失的重点区域;水土流失呈现时空分布不均性特点,水土流失时段主要集中在施工期,且流失剧烈阶段主要发生在每年的降雨集中期;降雨是影响风电场水土流失的关键因子,滑坡稳定性系数在降水期间急剧下降,降水入渗作用促进了边坡变形破坏向不利的一面发展,容易引起水土流失及边坡不稳;降雨侵蚀力指标与降雨量及雨强有关,按照获取气象资料的不同,目前主要采用月降雨量及日降雨量来分别估算降雨侵蚀力;在进行山区风电场水土流失强度预测时,将整个预测区域划分为4~6个单元,确定各预测单元工程扰动前、施工期、扰动后的土壤侵蚀模数,采用类比法结合数学模型法预测造成的水土流失量。     

渤海湾大风的特征及其预报

利用1988—2011年渤海湾两个站的大风资料,对渤海湾多年大于17m/s强风特点进行分析,发现冬季以西北风为主,春、夏、秋季以东北风为主,偶尔会出现偏南风。渤海湾海面大于10级的强风主要出现在10月、11月和12月。强风年分布特征呈两峰两谷型,最多月份是11月,最少月份是8月。根据天气学原理和因子统计筛选,发现强风的极大风速与当日最大风速有较好的相关性;对不同下垫面(海面、陆面)分别建立了极大风速与当日最大风速的预报方程。预报方程通过了α=0.01的显著性检验。方程回代拟合率达到75%~94%。将WRF数值预报计算出当日的最大风速值进行订正、代入预报方程、快速计算出强阵风,为灾害性大风预报提供了客观、有效的预报手段。