库姆塔格沙漠大尺度风场特征分析

利用美国NCEP/NCAR1979—2006年27 a地面10 m高度的日平均风场再分析-2资料以及46 a的地面常规气象站观测资料和1 a的沙漠中自动气象站观测资料,对库姆塔格沙漠地区风场进行了统计与诊断分析。结果表明：沙漠地区,一年四季北风和东北风为近地面主要存在的风向,春季风速最强,夏季次之,秋冬季最弱;在夏秋冬季节,由于北风的逐渐减弱,加上受到南侧阿尔金山和青藏高原风场的影响,南下的气流在沙漠南侧分为三支,分别流入新疆、青海和甘肃。春夏季节在沙漠北侧基本都是以东北风或者西北风吹向库姆塔格沙漠,秋冬季节,沙漠地区出现西南风。根据沙漠周围6个气象站风场风速显示,库姆塔格沙漠地区风速存在明显的周期变化,在过去的10多年中库姆塔格沙漠周围风场风速处于一个低谷期,但最近几年风速有不断加强的趋势。     

基于实地观测的库姆塔格沙漠风场时空变化特征研究

库姆塔格沙漠分布在新疆东部,罗布泊洼地以南,阿尔金山以北,向东可延伸至甘肃敦煌的西部,总面积2\^29万km2,是我国第6大沙漠。该沙漠内部气候极为干旱,植被稀疏,是我国最后一个开展全面考察的沙漠。通过对建在库姆塔格沙漠内东部和西部的两个自动测风站和南北的两个自动气象观测站在2007年10月至2008年9月的观测资料,结合相应时段MICAPS通过VSAT接收到的地面风场格点资料,对沙漠内部风场的日变化、季节变化以及起沙风的特征进行了分析,结果表明:①由于受南面阿尔金山高大山体的阻挡作用,库姆塔格沙漠的风场存在明显的日变化,表现出类似山谷风的风向转换规律,白天以上山的偏北风为主,夜晚以下山的偏南风为主,不同的季节山谷风的转化时间相应地不同。②冬季沙漠整体以偏南风为主,夏季偏北风占主导,而春秋季沙漠北部仍以偏北风为主,而沙漠东部和南部出现偏南风,沙漠西部为偏东风。③起沙风速的特征表现为:沙漠整体以偏北风为主,沙漠北部和西部以偏东北风为主,南部和东部以偏西北风为主,风向在沙漠中部从北向南由东北转为北,到了沙漠南部转为偏西北风向东南方向流去,风向的转变与库姆塔格沙漠沙丘走向最后转向东南是一致的。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘剖面特征

在库姆塔格沙漠羽毛状沙丘分布区选取典型地段作为观测区,运用全站仪测量了观测区羽毛状沙丘地形特征。结果如下：（1） 构成羽毛状沙丘羽轴的沙垄由首尾相连的变形的新月形沙丘构成,其走向为N55°E;新月形沙丘的平均高度为17.65 m,西北翼角的平均长度为72 m,均长于东南翼角。（2） 沙垄的纵断面（SW→NE）表现出明显的波动性,波长在50～100 m之间,波高在10～25 m之间。（3） 沙垄的平均宽度为127.69 m,平均坡度为12.59°;西北坡平均坡长为71.74 m,平均坡度为11.65°,东南坡平均坡长为59.05 m,平均坡度为13.52°。（4） 羽毛状沙丘的“羽枝”部分是由地形平缓的穹状大沙波首尾相连构成,并未像遥感影像一样呈现出明暗相间的羽毛状图案。大沙波的平均宽度为641.34 m,其纵断面相对平缓,2个波峰之间的距离在400 m左右,波峰高度为1～3 m,平均坡长为322.37 m,平均坡度为1.28°,仅为沙垄的10%。     

库姆塔格沙漠风沙活动特征

库姆塔格沙漠面积虽然较小,但其风沙地貌类型复杂,包含格状沙丘、复合型沙垄、金字塔沙丘以及"羽毛状"沙丘,其中"羽毛状沙丘"是该沙漠独特的沙丘类型,"羽毛状"沙漠也成了库姆塔格沙漠的代名词。以往对该沙漠风沙地貌的研究局限于遥感影像的判读或者理论分析,很少有实测数据的支持。近期对该沙漠的综合考察对该沙漠的风沙地貌有了新的认识。以建立在库姆塔格沙漠4个方位的5个气象站(测风站)的实测资料为基础,对库姆塔格沙漠近地层风况、风沙活动特征进行了研究。结果表明:(1)库姆塔格沙漠近地层风向复杂,总体可分为两种基本类型风向的区域:沙漠西北和北面为两组风向,而东南和南边为三组风向。(2)库姆塔格沙漠风沙活动强烈,沙漠绝大部分区域属于中风能环境外,南部部分地区都属于低风能环境。(3)该区域的风沙地貌类型和近地层风向特征与合成输沙势方向吻合,年合成输沙势方向在沙漠的西北和北面为西南方向,在多坝沟地区,输沙方向为西北方向,在沙漠南面为东北方向。风向变率在0.3~0.8之间,属于中比率,风况特征属于钝双峰风况或锐双峰风况。年输沙量在0.53~1.14 t/m2之间。     

库姆塔格沙漠梭梭群落特征研究

 在对库姆塔格沙漠植被调查的基础上，以天然梭梭为研究对象，从群落结构、分布和生长特性等方面研究了梭梭群落的结构特征及其自然生存规律。结果表明：沙漠南缘地带为梭梭群落的分布定居区。由于生境及地貌类型的不同，群落结构差异性较大。随着植被类型由东部山前荒漠草原向西部典型荒漠植被类型过渡，梭梭群落相对数量及相对盖度增大，由伴生种转化为建群种。水分是影响梭梭种群自然生长及更新的主导因素，成龄梭梭的生长差异性表现为河床梭梭优于滩地梭梭，沙地梭梭好于戈壁梭梭;小龄级梭梭幼苗主要分布在河床冲沟边缘附近，形成垂直河床的条带状定居格局;深居沙漠腹地的老龄梭梭已基本上衰败死亡，测定年代距公元1950年为(314±54)a。风沙作用使沙漠南移，梭梭出现衰败死亡与自然更新的演替过程。     

库姆塔格沙漠粒度分布特征及环境意义

库姆塔格沙漠位于中国西北干旱区,被称为我国第六大沙漠。粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。对库姆塔格沙漠中北部、北缘、西部、中间及南部、东南缘5组20个沙样粒度分析结果表明：其粒度组成差异很大;粒度参数具有以下特征值：平均粒径Mz=1.55～2.92 Φ;标准偏差σ1=0.41～1.11;偏度SK1=-0.11～0.31;峰态KG=0.77～1.23。同时,粒度频率曲线呈单峰态和多峰态共存状态;大部分沙样的偏度近于对称。分析结果说明库姆塔格沙漠沉积物的沉积环境复杂多样,有风力沉积、河湖沉积、河流冲积(洪积)等。     

库姆塔格沙漠典型线形沙丘粒度特征

对库姆塔格沙漠不同区域典型线形沙丘不同地貌部位的表层沉积物进行了粒度分析。结果表明：线形沙丘沙物质组成的优势粒级为中沙、细沙和极细沙,所占比重分别为28.85%、30.92%和25.98%。根据沙丘剖面形态和粒度特征,该沙漠的线形沙丘可分为两大类,第一类剖面形态不对称,沙物质由沙丘两翼底部向脊部逐渐细化、分选变好,分布于沙漠的东北部、中部、南部和西部;第二类剖面形态较为对称,沙物质在两翼中部最细,脊部最粗,坡脚次之,分选性无明显变化规律,分布于沙漠的东部。对这两类线形沙丘粒度特征的形成原因做了探讨,初步认为第一类是沙物质经风选的结果,而第二类则是风选、物源风化等综合影响的结果。     

库姆塔格沙漠地区土壤及分布特征

库姆塔格沙漠是我国最后一个进行大型资源环境综合考察的沙漠。该区域土壤研究被列为国家科技部科技基础工作专项“库姆塔格沙漠综合科学考察”的9个科学考察专题之一。通过2007年和2008年两次秋季野外集中科考,得到的初步结论是:在土壤类型和分布特征方面,库姆塔格沙漠地区地带性土壤类型为棕漠土,土壤分布高度地带性显著,存在多种地带与非地带性土壤类型中微域组合。在土壤形成发育和演变方面,表现出土壤形成过程中的风蚀、沙化严重,常使许多土壤类型处于复幼过程;土壤盐分表聚明显;土壤形成发育和演变过程受水文过程主导;区域土壤普遍肥力低下。     

2008-2013年库姆塔格沙漠及阿尔金山降水特征

库姆塔格沙漠极端干旱,而其南部阿尔金山比较湿润.研究库姆塔格沙漠及南部阿尔金山的降水特征,对揭示库姆塔格沙漠水源补给机制和地貌形成原因具有重要作用.本文利用中国自动气象站与CMORPH融合逐时降水量0.1°网格数据集,分析了库姆塔格沙漠及阿尔金山的降水特征.结果表明:(1)库姆塔格沙漠降水主要集中在夏季,其他季节降水较少;而阿尔金山降水主要集中在春、秋两季,并存在一条降水量大值带,3月范围最大而夏季消失;(2)阿尔金山对库姆塔格沙漠的水源补给作用主要体现在春、秋两季,夏季降水基本与库姆塔格沙漠持平,春季降水超出库姆塔格沙漠最多;(3)阿尔金山各月平均逐小时降水量演变特征有很大不同,冬季12、1月及夏季6、7月每月逐时降水演变特征以"凌晨型"为主,可能与凌晨云顶辐射冷却引起的大气层结不稳定有关;春、秋两季每月逐时降水演变特征以"午后-黄昏型"为主, 可能与午后太阳辐射地面加热引起的大气层结不稳定有关;2、8月是两种类型的过渡时期.本文研究结果可为探索库姆塔格沙漠水源补给机制以及"羽毛状沙丘"独特的沙漠景观形成原因提供一定的参考依据.     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄风沙活动强度特征

以库姆塔格沙漠腹地的羽毛状沙垄为床面,通过风季实地观测与分析,研究了羽毛状沙垄的近地面风况、粒度特征及风沙流结构等。结果表明:羽毛状沙垄近地面风况具有明显的季节性,冬季盛行东风,其他季节盛行东北风;全年平均风速5.94 m·s-1,大于起沙风频率占总量的46.76%;新月形沙垄粒度变化在1.22～1.86之间,分选较好,垄间沙埂粒度变化在1.35～2.11之间,风选属于中偏差;随着风速的增大,地面以上0—2 cm高度层所含沙量有明显减少的趋势,2—20 cm所含沙量有增加的趋势,0—20 cm所含沙量占总输沙量的92.28%以上;在地面以上0—40 cm高度内,输沙率同2 m高处1 min平均风速为幂函数关系,不同性质的地表对输沙率有较大的影响;羽毛状沙垄的风速变化表现为新月形沙垄和垄间沙埂不同部位气流的增速和减速,风向变化表现为同风场下沙垄与沙埂风向夹角的存在。     

腾格里沙漠近地面层风、气温、湿度特征

利用中国科学院风沙科学观测场2005年全年的近地层观测资料,研究了腾格里沙漠地区风向、风速玫瑰图,风速廓线,温度廓线和湿度廓线的月变化及季节变化规律,揭示了腾格里沙漠地区近地层风、温、湿要素特征。风速廓线的四季变化明显,夏季风速最大,其次为春季\,秋季,冬季风速最小。温度、湿度廓线也存在着明显的月变化:1月最冷,7月最热;10月湿度最大,4月湿度最小,四季中春季最干。     

库姆塔格沙漠地区景观格局与动态研究

在景观分类与制图基础上分析了库姆塔格沙漠地区的景观格局与20世纪70年代以来的景观动态。库姆塔格沙漠地区以干燥的石质山地、干旱的沙漠、戈壁和盐化荒漠为景观主体,人工和天然绿洲面积很小;分布有3种景观要素组合模式,即库姆塔格沙漠西部地区的山地-洪积扇-湖盆模式、西湖地区的湖盆-戈壁荒漠模式和敦煌洪积扇上的人工绿洲发育模式。近30多年来景观总体上变化不大,人工绿洲面积增加了1倍多,盐生草甸有比较明显的减少。沙漠表现出比较明显扩展趋势的区域,一是沙漠东南部边缘部分,有向东、向南扩展的迹象;二是沙漠南部边缘部分,在强烈的东北风作用下有向阿尔金山上扩展的迹象。人类的社会经济活动是库姆塔格沙漠地区景观变化的主要驱动力。     

库姆塔格沙漠风沙地貌遗产美学价值评价

库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的旅游开发,既有利于该区域人地关系的和谐演进,又有利于全面推进该区域旅游业的可持续发展。风沙地貌遗产价值评价是风沙地貌遗产旅游开发的前提和基础。应用观察法、描述法、专家评估法、系统调查分析法等定性研究方法,从形象美、色彩美、形式美等3大方面分析评价库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的美学价值,为库姆塔格沙漠风沙地貌遗产的旅游开发奠定基础。研究将风沙地貌学与旅游地理学融合,开创中国风沙地貌遗产研究的先河。     

Aesthetic value of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert, China

Tourism development of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert is beneficial to both harmonious development of human-nature relationship and the sustainable development of the tourist industry in the Kumtagh Desert and its sur- rounding area. This paper adopts some research methods including field observation, expert assessment, and systematic investigation to analyze and evaluate the aesthetic value of aeolian geomorphosites in the Kumtagh Desert from three aspects of＂Beauty of Morphology＂, ＂Beauty of Color＂ and ＂Beauty of Forms＂. This research is a creative work in the field of aeolian geomorphosites combining the method of aeolian geomorphology and tourism geography.     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风沙运动特征

风沙地貌发育受控于近地表风沙运动,目前这一领域的研究较多关注短时期内（几分钟至几小时）、单一方向（正对主风向）的风沙流结构特征,结果难以与长期的地貌过程联系起来。为此,我们采用八方位四层梯度集沙仪,于2014年5月至2015年5月,在库姆塔格沙漠北部三垄沙地区进行了一个完整年度的风沙运动观测。经过6个时段的连续观测,获取了不同方向、不同高度的192个运动沙粒样品。结果表明：（1）近地表1 m高度内,收集的样品总质量为405.2 kg,其中约75.3%集中在近地表0~0.2 m,反映了近地表输沙特征。（2）平均输沙率为55.2 kg·m^-1·d^-1,风沙运动的风向以北风、东北风和西北风为主;不同季节差异明显,春季输沙率最大,是年均输沙率的2.5倍,夏季次之,冬季最小。（3）年度平均输沙通量廓线（风沙流结构）呈指数函数递减趋势,部分通量廓线出现了戈壁风沙流的"象鼻效应"。（4）平均净输沙率1.159 kg·m^-1·d^-1,随高度增加呈递减趋势,合成输沙方向为193.2°;不同时段净输沙率随高度的变化基本与全年一致,合成输沙方向随高度增加有从东北向北偏的趋势。综上所述,该区域输沙强度以春季最为强烈,输沙方向以N、NE和NW方向为主,且春、夏两季节分别有一个次输沙方向,为S方向。本研究对于深入理解三垄沙地区风沙运动特征和揭示库姆塔格沙漠沙物质来源有重要意义。     

塔克拉玛干沙漠腹地边界层风场特征

利用CFL-03边界层风廓线雷达在塔中开展了边界层风场探测研究,根据2010年4月1日至2010年11月30日连续的边界层风场探测资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层风场时空分布特征,得到了4月至11月各月的高空风廓线。结果表明,塔中春秋季风场结构类似,中高层多为西风,风速较大,低层多为东风,风速较小,整层风速与高度成正比;夏季高层风速变小,低层风速增大,东风层增厚,夏季塔中地区上空100～200 m高度层存在明显风速切变带。