固定沙质床面的空气动力学粗糙度

通过固定沙质床面的空气动力学粗糙度z₀的风洞实验研究,结果表明,z₀与沙粒粒径的关系为:z₀=a₁+b₁D²ln(D),并非Bagnold的1/30定律,也不是其他研究者的z₀与沙粒粒径D的固定关系。Bagnold的1/30定律仅对有限风速情况和非常狭窄的颗粒粒径范围有效。风也是影响空气动力学粗糙度的活跃因子。z₀与沙粒粒径,z₀与摩阻速度,z₀与摩阻雷诺数之间的关系都与风速有关。类似于水利学粗糙度,将空气动力学粗糙度划分为空气动力学完全光滑区、过渡区和完全粗糙区三个区域。     

沙漠倒置河床研究进展及其对火星类似物研究的启示北大核心CSCD

沙漠倒置河床是干旱区一种特殊的河流状正地貌,这种地形倒置现象蕴含着河床由负转正的重要环境变化信息。本文遵循地貌学思路,基于全球范围内对沙漠倒置河床的研究报道以及野外勘察工作,对该地貌的空间分布、形态特征、物质组成、沉积结构以及形成机制进行了详细梳理。总体而言,世界各大主要沙漠地区均发育该地貌类型,其表层多为岩石碎屑或胶结物硬层,下伏质地相对松软的砂、黏土物质,由于河床和河岸周边沉积物的差异化侵蚀,河床被相对抬高。基于此,对火星倒置河床的成因机制、物质组成和形成时间进行了讨论。尽管对地球上沙漠倒置河床的研究已经取得一定进展,但未来研究仍需对其形成年代及其代表的气候意义进行深入分析;同时还应更多地与不同类型的火星倒置河床进行类比研究,这将对揭示火星水文活动和环境变化等科学问题提供重要依据。     

阿拉善高原近45 a来气温变化特征分析

 采用1961—2005年阿拉善高原8个测站的温度资料,分析了夏季和冬季的最高/最低日平均气温,以及不同界限温度日数、生长季日数、积温等气象要素的特征与变化趋势。结果表明,近45 a来,阿拉善高原夏季、冬季的最高和最低日平均气温均呈波动上升趋势,冬季最高日平均气温升幅最大,夏季最低日平均气温升幅最小;气温序列线性增温率大致呈现由东南向西北递增的趋势,巴彦浩特单站增温率与阿拉善西北部相当。日平均温度高于30 ℃的炎热日数在近年来增幅较大;日平均温度在20~30 ℃之间的温暖日数和0 ℃~-10 ℃之间的寒冷日数变化不大;低于-10 ℃的严寒日数大幅减少。生长季日数变化不大,生长季积温均有上升趋势。     

人工模拟戈壁风沙流与风程效应观测

风程效应是研究土壤风蚀和风沙流的一个重要概念,它影响土壤风蚀和风沙流的发生发展过程.对风程效应的研究有助于进一步认识风沙运动机制,为完善风沙物理和土壤风蚀研究提供科学依据.本文选择腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙综合观测场人工模拟戈壁为研究对象,利用多路方口集沙仪对戈壁不同风程长度的风沙流进行观测,旨在说明戈壁风程效应与风沙流的关系.研究表明,风程对风沙流通量具有明显的影响,风沙流通量的拟合系数和相对递减率均随风程增加先减小后增加.风程不同,输沙率不同,总体表现为输沙率随风程增加先增加后降低,地面以上部分最先达到最大值,风程长度为34m左右,随后降低;随高度增加,最大输沙率所对应的风程长度有增加趋势.     

沙漠流动性的气候评价

流动性是沙漠或沙丘的突出特征之一,是风沙运动的产物,与气候关系密切.然而,目前尚没有被广泛接受的沙漠或沙丘流动性与气候关系的研究成果和评估方法.本文简要评述了在沙漠流动性和气候关系方面的一些代表性研究工作,讨论了目前研究存在的问题,展望未来发展趋势.研究者们曾提出风蚀气候指数、输沙势以及沙丘活动指数,试图表达沙漠流动性与主要气候要素,如风速和降水量之间的关系.风蚀气候指数主要针对土壤风蚀,根据风沙活动强度与风速以及土壤湿度的经验关系,通过风速和降水-蒸发指数表达气候侵蚀性.输沙势针对流动沙丘的形成和发育环境,适用于表达干旱流动沙丘区的潜在风沙活动强度.沙丘活动指数与风蚀气候指数类似,但更适用于流动或固定沙丘区,是判断沙丘流动程度的指数.沙漠的流动性不仅与气候特征有关,而且与当地总体地理环境背景、地表沉积物物理化学性质等有关.沙漠的流动性变化相对于气候变化具有滞后性,因而在气候变化的背景下,沙漠流动性与气候的对应关系变差.如何针对不同区域,表达气候要素对沙漠流动性的影响,以及沙漠流动性对气候变化的响应是需要深入研究的问题.     

巴丹吉林沙漠沙山粒度组成与沙山地貌分带

为查明巴丹吉林沙漠东南部沙山的成因与发育机制,在沙山密集分布的中心地区选择典型高大沙山作为研究对象,将单个沙山的物质组成与地貌分带相结合进行系统、定量的研究.通过粒度分析获得了沙山不同剖面、不同部位沉积物的粒度组成和各粒级含量的变化等数据,并进一步探讨了粒度组成和含量变化与沙山地貌分带、形成风动力条件之间的相互关系.得出以下主要结论:1.巴丹吉林沙漠沙山粒度组成为粗粉砂、极细砂、细砂、中砂、粗砂.其中细砂含量最高,中砂、粗砂次之,极细砂和粗粉砂含量均较少.2.沙山迎风坡表层沉积物的粒度比迎风坡下层和背风坡表层要粗,其搬运介质的平均动能也最大.3.从沙山坡脚到坡顶粒度组成均呈现由粗变细的趋势,这是由它们的形成过程和受到的动力作用存在差异决定的.4.沙山迎风坡不同部位的坡度、沙丘类型与分布在纵向上存在明显差异,可将其分为风蚀粗化的平沙洼地带、稀疏简单的新月形沙丘或沙丘链带、密集叠置的新月形沙丘及沙丘链带、陡峭的主峰带等4个地貌带.5.组成沙山的风沙物质不是一次搬运到达沙山中上部的,而是经过了多次的风力搬运阶段才达到的.     

腾格里沙漠宁夏中卫沙层含水量研究

为了揭示腾格里沙漠地区沙层含水量、水分存在形式、运移和水分平衡等问题,对该沙漠东南部不同沙丘进行了含水量研究.结果显示,腾格里沙漠沙层含水量空间变化大,沙丘中、上部含水量低,下部与洼地含水量高.毛管水层指示毛管水上升高度一般为60 cm左右,毛管水层平均含水量为14.9%.由于研究区相对降水量偏多,沙层水分存在饱和重力水、毛管水、高含量薄膜水和低含量薄膜水等多种形式,在毛管水层之上的沙层水分一般均为薄膜水,5%左右的高含量薄膜水的存在是该区沙层水分含量的突出特点.沙层中薄膜水带的上、中、下部均有含水量较高的层段,表明该区大气降水经蒸发、蒸腾之后,仍有剩余的水分向下入渗,并成为地下水的补给来源.     

中国北方不同区域典型站点降尘特性的对比

2001年4月—2002年3月,选择位于中国北方沙尘源区的沙坡头和奈曼及位于黄土高原的古县进行了一年的大气降尘监测,并对不同季节降尘量、降尘粒度分布和元素组成进行了系统分析。不同站点大气降尘的这些特性的相同点可能反映了中国北方大气降尘的共性,不同点则反映了沙尘源区与沉降区大气降尘的差异。相同点主要表现为:降尘均主要源于地表沙尘释放,且以地方性颗粒物为主;季节分布均为春季最大、夏季次之、秋季最小;冬半年降尘中远源粉尘含量均大于夏半年,且降尘均主要表现为常态存在的非尘暴降尘。差异性主要表现为:奈曼和古县降尘中人为影响较大;古县降尘受远源影响最大,奈曼次之,沙坡头最小;降尘中粗颗粒物含量以沙坡头最高,古县略低于奈曼;粒度特征的季节变化受风力、源区距离、搬运方式和源区物质组成等因素的共同影响,且具有明显的区域差异。此外,降尘粒度大小与风力并不一定呈正相关,因此,利用黄土粒度来指示冬季风强度时必须结合其他代用指标才能做出较正确的判断。     

黑碳和有机碳气溶胶对大气温度影响的数值模拟

黑碳气溶胶和有机碳气溶胶是大气气溶胶的重要组成成分,对区域和全球气候有重大影响。利用区域气候模式RegCM3模拟了2000年7月中国黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的辐射强迫,分析了这两种气溶胶对大气温度的影响。结果发现,黑碳气溶胶在模式顶层产生正的辐射强迫,而有机碳气溶胶在模式顶层产生的辐射强迫并非全为正值,在地表两种气溶胶都产生负的辐射强迫。黑碳气溶胶和有机碳气溶胶的辐射强迫引起的温度反馈表现在:7月这两种气溶胶的加入使得28°—30° N之间的地区的气温显著升高,35°—36.2° N区域气温降低。黑碳气溶胶的升温效应强于有机碳气溶胶。     

察尔汗盐湖雅丹地貌沉积物粒度特征研究

对雅丹地貌沉积物的研究可以判别雅丹地貌沉积物形成的沉积环境。主要采用了粒度分析方法对察尔汗盐湖雅丹地貌的沉积物进行分析研究。结果表明:①形成雅丹地貌的沉积物主要包括粉沙、极细沙、黏土和细沙;②粒度分布曲线主要有呈不对称的双峰分布、近乎对称的双峰分布和单峰分布等4种类型。呈双峰态的分布曲线,主、次峰均位于粉沙粒级和极细沙粒级,区别仅是两个粒级含量的高低;③雅丹地貌沉积物的平均粒径介于3.95～7.18 Φ之间,平均值为5.97 Φ;标准离差变化范围为1.37～2.47,平均值为1.99;偏度的变化范围为-0.27～0.58,平均值为0.10;峰态的值介于0.71～1.28之间,平均值为0.93。运用萨胡判别公式及沉积物粒度组成和粒度分布曲线特征进行判断,可知察尔汗盐湖雅丹地貌沉积物的形成环境主要为湖相、滨湖相和河流、三角洲沉积环境,同时还有浊流沉积和极少的风沙沉积环境,形成环境十分复杂。