霍林郭勒地区近33年气候变化浅析

根据霍林郭勒气象站1973—2005年的气温、降水、风沙(大风、沙尘暴)气象资料,分析了霍林郭勒地区这33年的气候变化规律。分析发现,33年来年平均气温呈明显上升趋势;年总降水量呈减少趋势;大风日数、沙尘暴日数呈减少趋势。     

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.     

基于遥感的中国北方风沙地貌类型分析

风沙地貌在我国有广泛的分布,特别在北方,对区域生态安全、社会经济发展有重大影响。为了了解我国风沙地貌最新状况,通过解译2000~2002年的Landsat7 ETM影像,建立了我国风沙地貌类型数据库。对北方风沙地貌的分析表明:1.我国北方风沙地貌主要分布在新疆、内蒙古、青海、宁夏、甘肃、陕西、吉林、黑龙江8省区,其中以新疆、内蒙古的面积最广、地貌类型最丰富;2.类型多样性上,干旱区沙漠的地貌类型远比半干旱区的沙地丰富,其中有些类型分布普遍,还有些类型仅仅局限于特定区域,是在特定的风力、风向、植被等作用下形成的;3.沙丘动态上,沙漠除古尔班通古特与乌兰布和沙漠以固定、半固定为主外其他都以流动为主,沙地沙丘则以固定、半固定状态占优势。本文从沙丘形态类型角度分析了我国风沙地貌的最新特征,具有定位、定量特点,所建数据库不仅能用于风沙地貌的定期遥感监测,还能对沙丘形态演化进行定位监测研究。     

榆林北部风沙滩区浅层地下水资源评价与保护

陕西榆林北部风沙滩区地处毛乌素沙漠东南缘,自然矿产资源丰富,但生态环境比较脆弱。近年来,随着陕北能源化工基地的建设和经济的快速发展,水资源的严重匮乏已成为制约经济社会发展的瓶颈因素,水资源的永续利用和保护已经成为当地政府工作的重中之重。以在该地区开展的《全国水资源综合规划》之《地下水资源调查评价》专题工作为基础,通过大量的分析研究,提出了该区域地下水资源量以及开发利用与保护的建议。     

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。     

风力作用下沙粒蠕移概率的转化特征

建立了沙粒从蠕移状态向静止、跳跃转化以及继续滚动的概率模型.根据滚动沙粒简化的运动方程,结合两个关键随机变量-沙床表面风速和床面位置参数,求出了静止概率、滚动概率、跳跃概率随时间变化的表达式.在此基础上通过对时间求极限得到稳定情况下沙粒处于三种运动状态的概率.利用沙粒蠕移概率除蠕移概率和跃移概率之和,得到沙粒相对蠕移概率,并以此反映蠕移输沙量占总输沙量的比例.计算结果表明,三种转移概率是时间、沙床表面风速和沙粒直径的函数.静止概率随时间增大而增大,但随粒径增大而减小;滚动概率随时间的变化根据粒径的不同表现出不同的特点.粒径较小,滚动概率随时间的增大先增大后减小,存在极大值;粒径较大时,滚动概率随时间的增大逐渐增大,不存在峰值.跳跃概率随时间的增大而增大.三种概率达到稳定状态所需要的时间随粒径的增大而减少.同粒径的沙粒在相同的时间内,三种转移概率会趋于定值.稳定概率和相对蠕移概率由沙床表面风速分布和粒径大小来确定,具有很大的取值范围;静止稳定概率和跳跃稳定概率随粒径的增大分别增大和减小;而滚动稳定概率随粒径的增大逐步先增大后减小.在一定风速条件下,相对蠕移概率随风速和方差的变化都不大,沙粒粒径是最主要的影响因素.     

海岸横向沙脊表面风沙流结构的野外观测研究

选择中国规模最大、形态最为典型的河北昌黎黄金海岸的横向沙脊,采用野外梯度风速仪和平口式积沙仪对其顶部的风沙流结构进行了观测.观测结果表明,海岸横向沙脊表面的风沙流结构特征基本表现为0～40 cm高程内气流搬运的沙尘物质浓度或质量随高度递减并符合指数分布,20～60 cm高程内符合幂函数分布,40～60 cm高程内输沙量与高度之间则为多项式函数关系.同时,海岸横向沙脊表面的风沙流结构受风速与总输沙量的影响较大,随风速增大或总输沙量的增加,风沙流下层输沙量相对减少、上层则相应增加.     

敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系设计研究

风沙危害是敦煌莫高窟保护面临的主要环境问题之一,建立一个完整的防护体系是解决这一问题的有效途径。在对20世纪80年代以来建立的防沙治沙试验工程防护效应分析研究的基础上,对敦煌莫高窟风沙危害综合防护体系设计进行了讨论。根据因地制宜,因害设防;以固为主,固、阻、输、导相结合;以工程和生物措施为主,兼顾化学固沙;高新技术与常规治理技术相结合;重点治理,分阶段实施与长远目标相结合的设计原则,认为根据不同地貌特征及地表组成物质,依次建立鸣沙山前缘流动沙丘和平坦沙地阻固区、窟顶戈壁防护区、洞体崖面固结区、石窟对面流动沙丘固定区、窟区防护林带建设区及天然植被封育保护区,可使危害莫高窟的风沙灾害得到有效控制,并达到莫高窟作为世界文化遗产和全国重点文物保护单位对环境质量的要求。     

高速影像中风沙颗粒灰度和表观粒径的变化特征及对多假设追踪算法的意义

沙粒轨迹形成过程是理解风沙两相流输运力学机制的关键问题。多假设追踪算法通过融合追踪目标的多个信息特征和建立后验概率控制的动态递归算法来实现对目标的准确追踪,其精度可能优于传统的基于位置信息的轨迹追踪算法。基于多假设追踪算法的需要,以沙粒灰度和表观粒径(沙粒在影像上显现的大小)为对象,通过分析沙粒在轨迹形成过程中灰度和表观粒径的辨识度及稳定性来揭示它们作为多假设轨迹算法的特征参数的可能性和可靠性。结果表明:沙粒灰阶25~255,具有多峰分布的特征,表明不同沙粒灰度具有很好的区分度;80%~85%的沙粒在入射、反弹过程及粒-床碰撞后,灰度差在1倍标准偏差之内,表明大多数沙粒的灰度具有相对的稳定性;沙粒的表观粒径分布于77~1 001μm,表明表观粒径具有较好的区分度;97%~100%的沙粒在入射、反弹过程中、77%的沙粒在粒-床碰撞后,表观粒径差均是稳定的(77~154μm);仅有15%~23%的沙粒发生了显著的侧向运动或自旋,表明多数沙粒的灰度和表观粒径的稳定性不受侧向运动或自旋的影响;灰度和表观粒径可以作为多假设追踪算法的重要辨识参数。     

中蒙俄经济走廊蒙古国段的风沙流特征

中蒙俄经济走廊穿越蒙古国主要生态类型区,本文对沿线的达尔汗、乔伊尔、赛因山达、扎门乌德4个观测区的风沙流进行研究,研究结果表明：① 风沙流水平输沙量均随高度增加而降低,两者最优拟合函数随下垫面变化而不同,达尔汗和乔伊尔为指数函数,而赛因山达和扎门乌德为幂函数。② 各观测区年输沙通量空间分异明显,其中乔伊尔最大,达尔汗其次,扎门乌德再次,赛因山达最小,这与传统认知有较大不同。③ 风沙流输沙通量空间差异与多种因素有关。乔伊尔处于海洋气流影响尾闾区,春季干旱发生频率高,正值风季,风速较大,风蚀强烈;其他地区春季干旱发生频率相对较低,其中达尔汗地处自然条件较好的北部河谷区,但由于农田开垦和过度放牧,风蚀较为强烈,而扎门乌德和赛因山达风季风速相对较小,且放牧强度较低,风蚀较轻。本文的研究结论对蒙古国因地制宜开展风沙灾害防治和荒漠化治理具有重要的参考价值。