塔克拉玛干沙漠腹地大气边界层参数化方案的模拟评估

沙尘起沙、沉降、传输均受到沙漠地区大气边界层条件的制约。沙漠地区观测资料匮乏,限制大气边界层模拟效果的检验和评估。利用WRFV3.7.1中尺度数值模式中5种边界层参数化方案(ACM2、BL、MYJ、MYNN2.5、YSU),模拟2014年4月塔克拉玛干沙漠大气边界层特征,并与塔中80 m塔及风廓线雷达晴朗天气下的观测资料对比分析。结果表明:5种方案均能模拟出近地面气温及地表温度,边界层高度,感热、潜热、地表热通量的变化趋势,但未能模拟出边界层风速的日变化趋势,温风湿廓线能较好的反映晴日沙漠地区边界层结构的变化特征,但未模拟出风速随高度变化趋势。沙漠地区下垫面干燥,热容量低,晴天极易形成对流不稳定边界层,非局地湍流参数化方案,ACM2方案是沙漠地区大气边界层模拟较为合理的选择。     

中国黑戈壁地区日照时数时空变化及影响因素

利用1960～2011年中国黑戈壁地区11个气象站日照时数数据,分析了该地区日照多年变化特征。研究表明,该地区近52a来日照时数减少的变化并不明显,其趋势变化率为-2．0h／10a,远小于周边地区。四季之中,春季日照时数呈增加趋势,其他三季呈减少趋势。从空间分布上看,不同区域,年日照时数变化也不相同。黑戈壁地区年日照时数的减少与年降水量的显著增加和年平均风速的减小密切相关。     

近50年塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠及其周边地区气候变化特征的对比分析

利用塔克拉玛干沙漠及古尔班通古特沙漠及其周边地区（包括平原和山区）76个气象站1961-2010年的逐日地面观测资料,对比分析了两个沙漠及其周边地区气温和降水变化特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠及其周边地区年平均气温明显高于古尔班通古特沙漠及其周边地区,但是升温速率低于古尔班通古特沙漠,两大沙漠及其周边地区年平均气温的差值在缩小,塔克拉玛干沙漠周边山区上升速率接近或者大于大部分平原地区,而古尔班通古特沙漠周边山区上升速率与平原地区相比总体偏小,塔克拉玛干沙漠及其周边地区年平均气温的突变时间在1989-1993年,古尔班通古特沙漠及其周边地区的突变时间在1994-1995年,同时均存在8～9a振荡周期;古尔班通古特沙漠及其周边地区年降水量是塔克拉玛干沙漠及其周边地区的2.5倍,增加速率高于塔克拉玛干沙漠及其周边地区,增加相对幅度小于塔克拉玛干沙漠及其周边地区,两大沙漠及其周边地区年降水量的差值进一步加大但加大的速度在减缓,塔克拉玛干沙漠及其周边地区的突变时间在1984年,古尔班通古特沙漠及其周边地区的突变时间在1983-1986年,塔克拉玛干沙漠及其周边地区存在5a、7～8a和18a的振荡周期,古尔班通古特沙漠及其周边地区存在2～4a、6～8a、18a的振荡周期。     

论库姆塔格沙漠羽毛状断裂的成因 ——“八一泉运动”及其与青藏高原隆升、 气候变化的关系

通过野外调查和同位素测年, 讨论了库姆塔格沙漠羽毛状断裂的形成与"八一泉运动"有关, 纠正了前人所说的八一泉雅丹下部褶皱断裂地层属上新世地层的传统概念, 实际上是早更新世湖相地层于中更新世晚期因发生八一泉构造运动形成的褶皱断裂的变形地层带. 所称的上新世地层实际是中更新世晚期的变形地层, 这也是227 ka BP左右的"八一泉运动"的证据, 讨论了它在青藏高原的隆升过程中的特殊阶段, 及其对青藏高原以北地区气候环境的影响, 重新建立了青藏高原隆升与冰期、 间冰期气候变化的序列, 并首次探讨了与中国东部冰缘期的对比问题.     

风沙流对植物生长影响的研究

在中国乃至全球，风沙活动都十分频繁，它直接影响着风沙地区植物资源的可持续利用与发展，因此，研究风沙流对植物生长的影响十分必要。以往，相关的研究主要是围绕沙漠逆境的综合条件（如降水、温度、湿度、土壤水分、养分等综合因子）进行的，研究内容涉及植物的生理、生化、物质代谢以及生态适应性等。但国内外就风沙流单因子对植物生理生化影响的研究还没有深入展开，为此，作者利用野外风洞条件，就不同风况下的风沙胁迫对某些植物生长特征的影响进行了实验研究；结果表明：风沙流胁迫可使植物的净光合速率（Pn）、气孔导度（Cs）、叶温（Tl）、叶片水势（Wp）降低，使蒸腾速率（Tr）升高；且风速越大，吹风间隔越短，这些参数变幅越大；风沙流比净风的影响更大。风沙流能降低试验植物的水分利用率，进而增加植物的干燥作用；同时可使脯氨酸含量增加。由于风沙流运动和植物的复杂多样性，因此这个研究领域还有许多问题需要探索。     

气候变化对中国北方荒漠草原植被的影响

气候变化对陆地生态系统的影响及其反馈是全球变化研究的焦点之一。利用气候变量实现对遥感植被指数所表示的植被绿度信息的模拟，可以尝试作为表达生物圈过去和未来状态的一种途径。利用1961-2000年的气温、降水和1983-1999年的NOAA/AVHRR资料，分析了中国北方地带性植被类型荒漠草原植被分布区的短尺度气候的年际和季节变化，及其对植被的影响。结果表明，过去40年中该区域年际气候变化表现为增温和降水波动。年NDVI的最大值（NDVI_max）可以较好地反映气候的变化，过去17年中NDVI_max出现的时间略有提前。综合分析NDVI、植被盖度、NPP、区域蒸散量、土壤含水量及其气候的年际变化，表明增温加剧了土壤干旱化，降水和土壤含水量仍是制约本区植被生长的根本原因。     

末次盛冰期以来库布齐沙漠环境变化

中国北方季风边缘区沙漠/沙地如何响应气候变化及其反馈研究对于理解干旱半干旱地区现代地表过程及其未来环境演变趋势有重要的科学意义.库布齐沙漠作为中国北方季风边缘区中东部唯一的以流动、半流动为主的沙漠,现代地表景观与周围沙地(如毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地等)明显不同.晚第四纪以来库布齐沙漠与季风边缘区中东部沙地环...     

贺兰山以北乌兰布和沙漠地下水水化学特征演化规律研究

乌兰布和沙漠对中国西北部干旱地区气候变化和水文循环过程研究具有指示意义, 以水文地球化学运移为导向, 通过分析33个地下水样, 探讨了该区地下水的补给与演化过程. 结果表明: 巴彦乌拉山浅层地下水水化学类型为Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺; 从吉兰泰盐湖至乌兰布和沙漠, 主要水化学类型变化浅层地下水为Cl^--HCO₃^--Na⁺到Cl^--HCO₃^--SO₄^2--Na⁺, 深层地下水为HCO₃^--Cl^--Na⁺再到HCO₃^--Cl^--Na⁺或HCO₃^--Cl^--Ca²⁺. Gibbs图表明, 研究区地下水的水化学特征主要受蒸发浓缩作用影响和岩石风化作用控制, 大气降雨机制影响甚微. 主要离子相关关系图及饱和指数表明, 岩盐、芒硝、钠长石、方解石、白云石、石膏等矿物的风化溶解是该区地下水主要离子来源. 此外, 氯碱指数和Ca/Na的指示, 说明阳离子交换作用也是形成该地区地下水水化学组分的重要机制.     

Distribution of groundwater salinity and formation mechanism of fresh groundwater in an arid desert transition zone

This study reviews the distribution of groundwater salinity in an arid desert transition zone. By combining field experiments and computer simulation models we make a comprehensive analysis of the formation mechanism of fresh groundwater in relation to the paleogeographic conditions of lithofacies, the geochemical characteristics of the aquifer media, salt deliverability in the vadose zone and prevailing hydrodynamic conditions. The results demonstrate that (1) the lacustrine facies deposition stratum of the Huanhe formation in the Cretaceous system provides a brackish-salt groundwater environment; (2) the average salinity of parent rocks are approximately 440 mg/kg and 4 371 mg/kg in the Quaternary eolian sand and the Cretaceous Huanhe formation respectively, suggesting that parent rocks are the principal controlling factor in the distribution of groundwater quality given that mineral and chemical composition of the eolian sand is simpler than that of the Huanhe formation; (3) average groundwater flow rates are approximately 0.25 m/d and 0.1 m/d in eolian sand and Huanhe formation aquifers respectively, indicating that hydrodynamic conditions play an important role in driving in the formation and evolution of fresh groundwater; (4) The salinity deliverability in the vadose zone overlying the aeolian sand and Huanhe formation aquifers are approximately 15.97 mg/L and 220.42 mg/L respectively, signifying that the combination of lithology and salt content of vadose zone, rainfall infiltration, evapotranspiration and concentration heavily influence the formation, distribution and evolution of groundwater quality. This study can provide a scientific basis for the sustainable development and utilization of groundwater resources in arid areas.     

Desert varnish and petroglyphs on sandstone – Geochemical composition and climate changes from Pleistocene to Holocene (Libya)

Desert varnish of pristine sandstone and petroglyph surfaces from Takabart Kabort (Naturalistic Bubaline Art School) and Alamas (Tanzina Art School) can be well classified by their (SiO₂+Al₂O₃):MnO₂, Al₂O₃:SiO₂, and P₂O₅:CaO ratios. Specific ratios are due to the occurrence of clay minerals like illite, kaolinite, smectite, and feldspar, quartz, carbonates like calcite and dolomite, manganese oxyhydroxides, and apatite. Their occurrence corresponds to the local origin and composition of the primary aeolian material.

In general, the analyzed desert varnish shows lamination patterns characterized by alternating MnO₂-rich and -poor layers (25 wt% MnO₂) at rather constant iron oxyhydroxide content (6 wt% Fe₂O₃). Varnish on non-engraved surfaces exhibits three MnO₂-rich layers, whereas varnish-coated petroglyphs reveal minor lamination patterns corresponding to the dating of petroglyphs by rock art. The older Naturalistic Bubaline Art School petroglyphs (about 6–4 ka BP) and the younger Tazina Art School petroglyphs (about 3.8–3 ka BP) contain only two and one MnO₂-rich layer, respectively. It is assumed that the occurrence of such microlaminations is caused by climate changes in North Africa. Three humid periods are discerned from the Terminal Pleistocene to Holocene in the literature. Such periods are suitable to induce manganese accumulation by biotic and abiotic processes. Accordingly, the distinct lamination patterns gained from this study verify the dating of petroglyphs by rock art. From another point of view, classification of the above petroglyphs may be provided by analyses of microlaminations independently on cultural historical aspects.