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。     

塔克拉玛干沙漠南缘绿洲沙物质粒度特征

运用沉积物的粒度分析方法，研究了塔克拉玛干沙漠南缘绿洲不同类型沙样的粒度参数、粒度频率分布、平均粒径对标准差特性图等粒度特征及其空间关系，为查明沙源物质的性质和风力作用状况，分析风沙运动及风沙地貌形成，建立绿洲防护体系提供依据。     

塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠春季沙尘暴特征及其气象影响因素对比北大核心CSCD

利用2007—2021年多源环境、气象和卫星遥感资料,对比分析塔克拉玛干沙漠和戈壁沙漠春季沙尘暴事件的时空特征,以及导致这种差异的气象影响因子和环流背景。结果表明:(1)塔克拉玛干沙漠沙尘暴频次多于戈壁沙漠,且多发生在塔克拉玛干沙漠中东部,戈壁沙漠则多发生在中国内蒙古西部和蒙古国中南部;(2)东西向地面冷锋系统为塔克拉玛干沙漠沙尘暴的主要影响系统,且500 hPa高度距平场上亚洲东部中高纬度地区总体呈西低东高形势;南北向地面冷锋系统为戈壁沙漠沙尘暴的主要影响系统,且500 hPa高度距平场上亚洲东部低纬到高纬地区上空高度场异常呈“-+-”的分布;(3)塔克拉玛干沙漠春季沙尘暴的发生与当地前冬降水量显著负相关,与地面温度呈显著正相关;戈壁沙漠春季沙尘暴事件的发生与当地前冬降水量正相关,与地面温度负相关,但不显著。     

塔克拉玛干沙漠腹地两次强沙尘暴天气分析

１９９６年７月１１～１３日在塔克拉玛干沙漠腹地,沿沙漠公路出现了两场强沙尘暴灾害性天气。应用天气学方法、ＮＯＡＡ气象卫星云图以及沙漠腹地两个定点气象观测站（塔中和肖塘）的地面资料,初步分析了两场强沙尘暴天气形成和发展的环流形势、主要影响系统及地面气象要素演变特征。发现在沙漠腹地因局地热低压发展和南支卷云线共同作用亦可触发中小尺度的强沙尘暴天气。     

塔克拉玛干沙漠84°E沿线沙物质的粒度特征

沿84°E线附近横穿塔克拉玛干沙漠,采集了沙丘、丘间地、冲积及洪积沙样品进行粒度分析,着重研究风成沙的粒度特征。结果表明沙丘沙以极细沙为主,0.1—0.05mm含量占60—80％。粉沙(<0.05mm)含量0—5％。无粘粒组分。平均粒径区间3.15—3.6ф,总体平均3.53ф(0.087mm)。分选好(δ_I值0.27—0.39,平均0.35)。负偏为主(SK值—0.67—0.47,平均-0.15)。单众数为主,众数粒径4.0ф,少数样品为双众数。累积概率曲线主为三段或二段式。地面滚动组含量<5％,斜率<63°;跃移组分含量90％左右,斜率60—85°,二者截点2.64ф。少数含悬移组分的样品中,悬移与跃移组分截点4.32ф,含量<5％。作为对照,文中对丘间地、冲积、洪积物的粒度参数及粒度分布曲线特征也进行了讨论。     

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。     

塔克拉玛干沙漠东北部纵向沙垄粒度分布特征

塔克拉玛干沙漠东北部纵向沙垄广泛发育,但沉积物粒度特征鲜有报道。基于筛析法测定了塔克拉玛干沙漠东北部一条上覆次级沙丘的纵向沙垄断面沉积物粒度特征。结果显示：（1）沙垄沉积物颗粒自垄顶向两侧坡底逐渐变细,分选变差;沙垄上覆次级沙丘亦同。（2）沙垄沙的频率分布曲线以双峰为主。（3）沙垄迎风坡中部沉积物平均粒径细于中下部;上覆次级沙丘迎风坡底部沉积物颗粒粗于迎风坡中部。该区域纵向沙垄粒度分布特征与前人提出的“脊部较粗型”一致。沉积物样品所表现的双峰分布特征受物源、风选影响显著。上覆沙丘断面上迎风坡底部粗化,可能是粗颗粒无法被带走而发生富集的缘故。沙垄上覆次级沙丘局部形态的变化影响了风沙流,从而导致了平均粒径和分选系数局部上的变化。在沙垄迎风坡一侧存在风沙流的二次输移过程。     

塔克拉玛干沙漠腹地地表辐射收支特征研究

利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站探测的辐射数据,分析了流动沙漠区近地层辐射收支特征以及云和沙尘对其的影响。总辐射在夏季某些特定的天气条件下接近太阳常数。不同天气条件下,辐射收支特征存在较大差异;总辐射受云和沙尘的影响最明显,变幅最大,夏季沙尘暴天气时比晴天减少了80%以上;反射辐射的日变化趋势在各个季节内、各种天气条件下与总辐射非常一致;大气长波辐射所受影响较小,且云和沙尘会使其略微增加;地面长波辐射的变化幅度最小,均在10%以下;净辐射在阴天时略微降低,沙尘天气时明显降低,为负值。观测期间的平均辐射特征与晴天比较接近,平均的总辐射、净辐射与晴天的比值白天基本在0.7左右,说明云和沙尘对塔中的辐射能量有较大的强迫作用。     

塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴研究进展

作为中国最大的沙漠和世界第二大流动性沙漠,塔克拉玛干沙漠是中国主要沙尘暴中心和黄土沉积的物源区之一,在中国北方乃至欧亚大陆自然环境和生态格局中具有重要影响,研究塔克拉玛干沙漠地区的沙尘暴具有十分重要的理论与实践意义。本文综述了塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴过程及数值模拟预报研究的主要进展,阐明了沙尘暴的成因,进而总结了沙尘暴孕育发展的主要特征,提出了塔克拉玛干沙漠地区沙尘暴研究中亟待解决的科学问题。     

塔克拉玛干沙漠腹地不同种类植物叶面滞尘粒度特征

为了揭示不同种类植物叶面滞尘粒度特征,对塔克拉玛干沙漠腹地塔中沙漠植物园内10种阔叶植物的叶面滞尘和同一环境中集尘缸降尘进行取样,利用沉积物的粒度分析方法,研究了不同种植物叶面滞尘的粒度特征。结果表明：（1）植物叶面滞尘平均粒径为16～61 μm,以粉沙和极细沙为主,粉沙（65.85%）和黏土（7.77%）含量大于集尘缸降尘中的相应含量（32.01%,3.19%）;植物叶面滞尘分选性较差,分选系数为1.42～1.74;偏度属于近对称、正偏或极正偏;峰态中等偏窄,峰度值集中在1.019～1.375。与集尘缸降尘相比,植物叶面滞尘颗粒偏细,分选性偏差,整体正偏程度偏小,峰态偏宽。（2）10种植物叶面滞尘粒度也存在差异,平均粒径排序为灰杨<银沙槐<沙枣<小叶白蜡<沙冬青<枸杞<沙打旺<铃铛刺<胀果甘草<白刺,表明植物叶面对大气降尘的滞留和吸附具有很强的选择性,而这种选择性是植物叶面特性（是否有绒毛或褶皱等）、植物生活型（乔木、灌木、草本）以及与之相应的风沙流颗粒分布、近地表小气候特征等因素综合作用的表现。（3）粒度参数相关散点图表明10种植物叶面滞尘、集尘缸降尘沉积环境不同,而平均粒径与分选性对沉积环境变化响应最为敏感。     

塔克拉玛干沙漠腹地夏季稳定边界层高度计算与分析北大核心CSCD

利用塔克拉玛干沙漠塔中站2021年7月6—17日加密探空观测数据,分别采用Coen法、Rib法、Liu-Liang法、反转强度法等4种方法进行了稳定边界层高度计算,比较了不同方法计算结果之间的差异,并结合塔中站80 m观测塔梯度探测系统资料,分析了近地面气象因子和稳定边界层高度之间的关系。结果表明:(1)试验期间塔克拉玛干沙漠腹地稳定边界层高度在1000 m以内,采用4种方法计算的平均高度依次为141、269、227、173 m,平均为202.38 m。稳定边界层在日落后开始发展,并在日出前后发展到最厚,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均值从22:15的49、257、164、121 m分别上升至07:15的220、290、242、188 m,边界层高度上升趋势明显。(2)采用4种方法计算的稳定边界层高度总体变化趋势一致,但存在个别极端值,极端值出现多与特殊天气现象有关。其中采用Rib法计算的稳定边界层高度分布范围(10~890 m)大于采用其余3种方法计算的高度范围,可能因为Rib法既考虑了热力因素又考虑了动力因素,综合性较好。采用其余3种方法计算的高度略低,原因可能是每个时刻边界层发展并不均匀,夜间4个时刻平均后拉低了总体平均值,观测期间不同个例地面辐射冷却强度和湍流运动强度也会有影响。(3)不同天气条件下采用4种方法计算的稳定边界层高度也不尽相同。在晴朗夜晚条件下,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差最小,高度变化趋势相近;在沙尘天气中,采用4种方法计算的稳定边界层高度平均偏差居中,高度差异主要体现在日出或日落前后;雨天情况下,受边界层内各气象要素变化影响,采用4种方法计算的高度整体差异较大,平均偏差也最大。(4)在晴天天气下,采用Coen法确定的稳定边界层高度呈现出明显的升高过程,能够较为完整地描述稳定边界层在夜间的发展变化过程,几乎没有出现突然升高或降低的异常高度值,适用于热力作用显著的晴天;而在特殊天气条件下建议选择Rib法,该方法既考虑了热力作用又考虑到了动力作用的影响,是一个同时涵盖了风、温、湿的综合性参数,计算的边界层高度不确定性最小,更容易减小误差。(5)沙漠腹地稳定边界层高度受到动力和热力因素的共同影响,与湍流动能、风速、地面温度、土壤热通量的相关性较显著,相关系数最大依次为0.9、0.88、0.63、0.5。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴过程大气颗粒物浓度及影响因素分析

利用Grimm1.108、Thermo RP 1400a、TSP以及CAWS-600等仪器,对2008年4月17日至23日发生在塔克拉玛干沙漠腹地的1次强沙尘暴过程的颗粒物质量浓度进行连续观测,结合天气资料分析得出:①Grimm1.108颗粒物分析仪监测结果表明,日平均浓度出现两个峰值区,主峰值出现在20日,次峰值出现在18日,而小时平均浓度高值区主要集中4月19日至20日,21日中午存在1个峰值区,其他时段浓度相对较低。②强沙尘暴发生时的分钟观测数据表明,随着风速的逐渐增强,沙尘暴强度逐渐增强,不同粒径颗粒物浓度达到最大值,>0.23 μm颗粒物总浓度为39 496.5 μg·m-3,>20.0 μm颗粒物总浓度为5 390.7 μg·m-3,随后浓度逐渐下降。③PM10和TSP的浓度变化同样反映沙尘天气的过程和强度,沙尘暴前期大气中颗粒物浓度远低于强沙尘暴期间,随沙尘天气减弱,颗粒物浓度明显下降。④沙尘天气过程中大气颗粒物浓度变化具有以下规律：晴天<浮尘天气<浮尘、扬沙天气<沙尘暴天气。风速大小直接影响大气中颗粒物浓度,风速越大颗粒物浓度越高。气温、相对湿度和气压是影响沙尘暴强度的重要因素,也间接影响大气中颗粒物浓度的变化。     

塔克拉玛干沙漠腹地降水特征

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站与周边3个气象站2000—2014年的气象观测资料,分析沙漠腹地近15 a降水量的年、季、月分布及变化特征,并与同期沙漠周边地区资料进行对比分析。结果表明：塔克拉玛干沙漠腹地近15 a年平均降水量为26.0 mm,比周边同期平均少37.3%,但降水稳定性高于周边各站;塔克拉玛干沙漠腹地降水的年、季、月分布与沙漠周边各站基本保持一致,夏季降水占总降水量的69.3%,且逐年有所增加,对全年降水量的变化贡献最大;沙漠腹地月降水量分布极不均匀,6月降水量最大,占全年降水的41.6%,2月和3月降水量最少,仅占全年的0.7%,降水最多月是最少月近60倍;水汽压在沙漠腹地相对不稳定,但相对湿度相对较稳定;沙漠腹地最长连续降水日年平均2.9 d,最长无降水日数年平均96 d,最长连续无降水日数呈逐年上升趋势。     

中国西北戈壁区沙尘暴过程中近地层风沙运动特征北大核心CSCD

沙尘暴对人类生存的自然环境和社会经济健康发展造成严重影响。近70年来,中国西北沙尘暴天气总体减少,但自2021年开始,沙尘暴发生频率和范围明显增加。沙尘暴的发生和发展是气流与地表可蚀性物质的互馈过程,因此,沙尘在源区的起动过程决定了沙尘暴发生发展的整个过程。尽管目前对沙尘的运动过程进行了大量的数值模拟、遥感解译等研究,但野外实测资料缺乏,难以阐明沙尘暴期间的风沙活动强度及沙尘运动的物理机制。利用2021年1月在额济纳旗附近戈壁的野外实测输沙量和PM_(10)等沙尘资料,解释沙尘物质在源区的运动特征,阐明戈壁风沙运动机理,为沙尘源区风沙灾害防治提供理论依据。结果表明:(1)沙尘源区沙尘暴期间风速可大于19.6 m·s^(-1),远高于同期当地国家气象站数据(_(10).5 m·s^(-1))。(2)PM_(10)浓度_(10)0 mg·m^(-3),远高于同期当地国家环境监测站数据。(3)戈壁输沙量可达_(10) kg·m^(-1)·h^(-1),最大输沙量位于地表以上0.07 m高度,这一过程导致戈壁沙尘能够远距离运动。(4)1 m高度平均粒径为0.07 mm,意味着戈壁风沙流以极细沙、粉沙和黏粒为主,PM_(10)含量可达8%,粗沙含量可达9%,运动粗沙碰撞破坏戈壁地表,导致更多的沙尘物质进入空气。(5)车辆碾压戈壁地表导致输沙率是原始地表的2倍,PM_(10)浓度增加2.90倍,PM_(10)含量增加1.29倍,说明保护原始戈壁地表不受破坏,是减少戈壁地区风沙灾害的重要手段之一。     

塔克拉玛干沙漠腹地散射辐射特征

本文利用塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验站2010年总辐射、散射辐射、直接辐射观测资料分析了塔克拉玛干沙漠腹地的散射辐射变化特征和散射辐射与晴空指数、大气质量的关系。结果表明:散射辐射年曝辐量为3 628.5 MJ·m-2,占年总辐射曝辐量的59.5%,高于全国平均值;散射辐射夏季大（468.3 MJ·m-2）、冬季小（120 MJ·m-2）,日最高值基本出现在正午,夏季最高辐照度达719.2 W·m-2。与晴空指数大于0.7时相比,晴空指数小于0.7时,秋、冬季散射辐射增加。晴空指数>0.3时,散射辐射与总辐射的比值随晴空指数的增加而呈线性递减;晴空指数<0.3时,散射辐射与天文辐射的比值随晴空指数的增加基本呈直线增加。散射辐射随太阳高度角的增大呈指数递增。散射辐射的变化主要集中在大气质量小于5的范围内且随大气质量的增加而迅速降低。     

准噶尔中南部沙尘暴源区地表沉积物粒度特征

对准噶尔中南部沙尘暴源区——艾比湖地区、克拉玛依农业开发区和古尔班通古特沙漠地表沉积物粒度组成、传统粒度参数及分维值进行了分析计算,结果表明:艾比湖流域及克拉玛依开发区广泛分布的沙质、粘土质、盐土荒漠区,特别是春季翻耕的大面积裸露农田地表物质含有大量小于0.063mm的粉砂和粘土,且粒度分维值较高,是沙尘暴的丰富物源。古尔班通古特沙漠风成沙粒径较粗,分维值较低,加之较好的植被状况,沙尘暴发生频数相对较低。粒度参数C-M图、M_z-S₀散点图和粒度分维值可以有效地表征地表松散物质的搬运-沉积特征,是描述沙尘暴发生地表条件的重要指标。     

塔克拉玛干沙漠东南缘沙尘暴过程中近地表沙尘水平通量观测研究

沙漠是重要的沙尘源区,沙漠地区近地表水平输送的沙尘物质通量及其随高度的变化是沙尘输送过程的重要特征。在塔克拉玛干沙漠东南缘若羌平坦沙地的风沙观测场,利用BSNE集沙仪对沙尘暴天气过程中近地表2 m内不同高度沙尘物质的水平输送进行了观测,对其随高度变化特征进行了分析,并对近地表水平运动的沙尘通量进行了计算。结果表明:观测点沙尘物质的水平通量随高度的增加而减小,与高度的关系可用幂函数表示;约66%的沙尘在地表50 cm高度以内传输;80%的沙尘在地表100 cm高度以内传输;观测点2009—2010年12次沙尘暴天气过程,通过0～2 m高度的单宽总输沙量为3 627.9 kg·m-1,PM80、PM50的输送量分别为1 430.4 kg·m-1、216.2 kg·m-1。     

鄱阳湖沙地沉积物粒度特征及其影响因素北大核心CSCD

鄱阳湖沙地是亚热带湿润区典型风沙化土地,土地沙化问题严峻。鄱阳湖沙地研究多在小范围开展,研究意义有限,应在多处进行沙地粒度比对研究。选取庐山市、都昌县、永修县和南昌市新建区等沙地样品57个,分析其粒度特征。结果表明:(1)鄱阳湖沙地主要由中沙、细沙和粗沙组成,三者总含量超90%;Mz均值为1.79Φ,分选较差,呈正偏和尖锐分布;(2)鄱阳湖沙地不同土地类型沉积物表层(0-5 cm)与20-40 cm深度粒度特征存在一定差异,固定沙丘、半固定沙丘、流动沙丘和河滩表层比20-40 cm深度粒径大,但流动沙丘和湿地草滩表层分选优于20-40 cm深度;湿地草滩和河滩优势粒级含量和粒度参数有别于沙丘;(3)鄱阳湖沙地固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘为风成沉积;河滩以河流作用为主,风蚀为辅;湿地草滩是在风力和水动力共同作用下形成的。鄱阳湖沙地沿盛行风向从南到北S、SK、K依次减小,风沙运动多以两跳一悬式为主,以就地起沙为主,河滩湖滩作为补充。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体的粒度特征

对塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体进行溶蚀分散获取组成沙粒,采用激光粒度仪分析粒度成分,并与区域内沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙的粒度特征进行对比,分析沙粒胶结体的粒度特征。结果表明：（1）沙粒胶结体中沙粒粒径呈多峰态分布,垄间平地沙呈双峰态分布,而沙丘沙和风沙流输沙呈单峰态分布;（2）沙粒胶结体内沙粒分选性较差,偏度属正偏,平均粒径（3.17 Φ）介于沙丘沙（3.10 Φ）和垄间地沙（3.28 Φ）、风沙流输沙（3.67 Φ）之间;（3）沙粒胶结体中沙物质主要组分为细沙和极细沙,与沙丘沙、垄间平沙地沙一致,而与风沙流输沙（极细沙和粉沙）不一致。与沙丘沙、垄间平地沙以及风沙流输沙相比,沙粒胶结体中粉沙、黏土和中沙相对富集,是现代地表物质的混合物;（4）与沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙相比,沙粒胶结体内沙粒的蠕移-跃移、跃移-悬移截点粒径均偏细,蠕移组分所占比重很高。从组成颗粒的粒度组成来看,沙粒胶结体的形成受局地沙源和风动力的共同影响,是特殊环境条件下现代地表过程的产物。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘表面温度特征初探

塔克拉玛干沙漠腹地沙丘表面温度因不同部位、不同时段差异很大。作者通过冬、夏典型时段的观测数据,对沙丘各个部位表层的温度分布特征做了初步的探讨和分析,主要结论有:①沙丘表面的日最高温度出现在落沙坡,落沙坡与沙丘其他部位的温度差以冬季沙丘右翼为最大。②沙丘表面日较差最大的部位是落沙坡,夏季大于冬季;日较差最小的部位冬季发生在右翼,而夏季则发生在顶部。③沙丘各部位浅层地温,也以落沙坡为最高。④沙丘不同部位表层导温率也有很大的差别。