沙漠化脆弱性的概念与评价

全球变暖背景下,气候变化和人类活动对沙漠化的影响成为可持续发展研究的热点问题.首先,本文基于对脆弱性概念发展的简要回顾,结合气候变化研究中的脆弱性,提出沙漠化脆弱性的概念和理论体系.其次,梳理国内外关于脆弱性评价的文献,依据沙漠化系统的特点阐释了沙漠化脆弱性评价体系、评价内容及评价方法.最后,列举沙漠化脆弱性研究中需要解决的问题,明确中国沙漠化脆弱性评价的未来特点和趋势.     

巴丹吉林典型高大沙山粒度分布规律研究

选巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1 605 m)为研究对象,对沙山沉积物进行系统采样分析。结果表明,巴丹吉林沙漠典型高大沙山(1 605 m)粒度组成中细砂含量最高,中砂次之;粗砂、极细砂和粗粉砂含量均较少,胶粒、粘粒、细粉砂未出现。迎风坡沉积物粒度比背风坡细。迎风坡砂粒大小均匀、分选好,迎风坡沉积物颗粒较背风坡总体要均匀。沙山迎风坡和背风坡沉积物由坡脚至顶部粒径总体变细,砂粒大小趋于均匀,分选变好,偏度和峰态由波动趋于稳定。大沙山迎风坡下部侵蚀作用为主,背风坡中上部以风力堆积为主,下部以重力堆积为主。     

横向沙丘背风侧气流重附风洞模拟

二次流在沙丘形成和形态维持过程中扮演着重要角色。沙丘迎风坡气流加速和背风侧气流分离是最常见的二次流形式。沙丘背风侧的二次流,尤其是气流分离形成的分离涡和气流重附对沙丘背风坡的塑造、沙丘间距和排列模式都具有重要的控制作用。因此,设计了一系列具有不同迎风坡坡度的横向沙丘模型,采用粒子图像测速技术,通过风洞实验模拟了沙丘背风侧的气流分离和重新附着。实验结果表明,当来流风速垂直于沙丘脊线时,沙丘背风侧的气流重附距离介于4\^8 H~10\^8 H之间(H为沙丘高度),最大重附距离出现在迎风坡坡度为15°的沙丘背风侧;沙丘迎风坡坡度是控制背风侧气流重附距离的主要因素,而自由风速对气流重附距离的控制作用较小。根据实验结果,还讨论了气流分离与重附对沙粒运移和沙丘形态维持的沉积学意义。     

各气象要素影响沙尘暴的方式和强度研究

利用1954—2005年甘肃60个测站春季17个气象要素和沙尘暴的日资料,对这些要素影响沙尘暴的方式和强度进行了详细分析。结果表明,风速、最大风速、蒸发量是甘肃省沙尘暴的正影响因子;相反,相对湿度、最小相对湿度、最低气压、水汽压和日照时数是负影响因子;气压、最高气压、气温、最高和最低气温,以及20:00～08:00,08:00～20:00和20:00～20:00的降水量对沙尘暴的影响方式具有明显的区域性差异。各要素对沙尘暴的影响强度具有明显的区域性差异,平均而言,最大风速、平均风速、最大风速风向、日照时数及蒸发量对甘肃沙尘暴的影响强度依次最大,20:00～08:00,08:00～20:00和20:00～20:00的降水量、气压和气温的影响强度依次最小。     

风沙起动的随机性及其判别

风沙颗粒起动的判别标准的不一致,是造成目前关于颗粒起动风速研究成果不一致的重要因素之一。由于颗粒起动过程中,气流瞬时速度或瞬时切应力、颗粒在床面上的相对位置以及非均匀沙在特定的某个点的粒径是随机变量,所以风沙颗粒的起动具有随机性。这种随机性导致在实验观察中,风沙起动判别标准的不一致。借鉴泥沙起动研究的理论与成果,将风沙颗粒起动可分为个别起动、少量起动和大量起动,并给出泥沙研究中的判别标准,供风沙研究者参考。     

风沙流中风速廓线的数值模拟与实验验证

如何描述风沙流中被风沙运动改变了的风速廓线是风沙相互作用研究中的关键问题之一.该文中将跃移风沙流视为一种颗粒拟流体,将跃移颗粒对气流产生的阻力用颗粒流的阻力系数来表达,建立了描写两场相互作用的数学模型.颗粒流的阻力系数采用了前人在液态流化床研究中得出的阻力系数表达形式,通过引入一个修正系数,使其适用于风沙流(气-固两相流).将风沙边界层划分为跃移颗粒所产生的阻力不可忽略的内边界层和跃移颗粒阻力可以忽略但受内边界层影响的外边界层,分别建立了内边界层和外边界层的风速廓线表达式.应用所建立的数学模型,根据由风洞实验测定的跃移风沙流的浓度分布和速度分布资料,计算了跃移风沙流中的风速廓线,并与风洞实测结果进行了对比.结果表明,计算风速廓线与实测风速廓线吻合得比较好,在半对数图上均为上凸的曲线,有别于无风沙运动时的直线.跃移边界层外风速分布可较好地用对数函数来描述.对风沙流中风速廓线的进一步分析证实了风沙物理学奠基人Bagnold在其早期观测风沙流中的风速廓线时提出的"结点现象"(Bagnold结),该结点的高度随风速的增大而升高,随颗粒粒径的增大而降低.根据数值模拟和模拟实验,可以认为有风沙运动的动床剪切风速是综合反映风场与跃移层以及地表之间相互作用的物理量.     

Wind Erosion in Arid and Semiarid China：An Overview

土壤风蚀是中国干旱、半干旱地区的主要环境问题之一。综合近年来有关我国不同地区土壤风蚀风洞模拟实验与野外研究成果 ,根据风蚀气候指数和沙尘暴日数的分布 ,指出了我国的风蚀区域与沙尘暴活动中心。     

大气降尘收集方法及相关问题研究

降尘监测是探索大气降尘对环境的影响和生态效应评估不可缺少的手段之一。根据集尘容器内同定降尘介质的不同，目前常用的收集方法分为干法、湿法和玻璃球法3种。在实际监测中，每种方法都有不同的研究者采用，3种方法的收集效率也有一定的差别。研究表明，干法的集尘效率为湿法的73％和玻璃球法的95％；玻璃球法的集尘效率为湿法的77％。3种方法的集尘量之间具有良好的线性关系，可以依此进行数据的转换。不同的收集容器会对集尘效率产生影响，其测量精度也不相同。另外，这3种收集方法不能很好地区别干沉降和湿沉降过程，应该加以改进。因此，采用统一的标准开展大气降尘的合作研究很有必要。     

风蚀对土壤养分及碳循环影响的研究进展与展望

土壤风蚀是土壤颗粒在风力作用下的剥蚀、搬运和沉积的过程。风蚀使土壤中的大量营养物质损失，导致土地生产力下降，促使地表养分的再分配，促进碳（C）循环。土壤颗粒团聚体稳定状况、不同土地利用方式和人类活动都会影响土壤风蚀度的大小，从而进一步影响土壤中养分的分布及C在土壤圈、大气圈和生物圈中的循环。针对过去对土壤风蚀引起的土壤养分及碳循环研究的不足，提出今后的研究工作应当注重：（1）土壤风蚀环境效应；(2) 土壤的潜在风蚀微观机理；（3）风蚀物在土壤-植物-大气系统间的互馈机制研究。