中国和北非沙漠地区沙尘运动的原因剖析

本文着重分析中国和北非沙漠地区沙、尘搬运输送的动力学机制,作者根据野外观察和观测数据,依持续时间和强度为标尺,对风进行了系统的描述和分类.导言部分首先阐述了造成沙漠地表温度差异的主要因素.一个至关重要的要素就是物质的热传导性.例如,坚硬的岩石表面的加热往往没有在松散的沙质表面的快,但在胶结紧实的岩石上,阳光加热可以影响到表面下lm深,而在松散的河流和风成砂上只可达30cma的深度.正是由于这种差异,在很小的范围内,裸露的基岩和沙面上的温度可以有20℃的区别,这种温差难免会导致空气的运动.由于沙面上的空气增温而向上运动,在垂直方向上形成一个"气泵”,而在水平方向上则形成小的锋面.当沙质表面范围较大时,则会产生干绝热对流过程,有时这个过程极为强烈,导致了携带沙、尘的"气尾”.这就是笔者所说的第1类起沙扬尘风.例如,沙漠地区的小"龙卷风”就属于这类.由坡面倾向、地表起伏和积云阴影等造成的增温差异都会形成这类沙尘的运动过程.文章中阐述到干绝热对流时,选用利比亚Hon-Graben,美国PanamitValley及北非的萨赫勒地区的例子.第2类沙尘现象是指增温面积较大时形成积云,干绝热对流十分强烈,对流过程上升到云层,起沙扬尘的面积之大已可以称为沙尘暴.文中叙述的例子是库尔勒和嘎顺诺尔的沙尘天气.文中划分的第3至第5类现象都与雷雨天气所诱发的气流运动直接相关.第3类指的是由单个雷雨气团造成的,第4类是由多个雷雨气团造成的,而第5类则是由大的雷雨天气所造成的.就沙尘暴的影响范围而言,第1至第4类只导致沙尘在就地或小范围内的移动,而第5类则会导致远距离甚至全球尺度上的沙尘输送.笔者所说的第6类沙尘搬运的形式是指沙尘随锋面的运动,诱发因子在北非是南下的极地气团,而在西非是西南季风.第7类沙尘运动则是由全球性的信风和西风天气体系所造成的.但在第4类以上,很难区分不同类型沙尘暴的诱发要素,原因是在信风和西风的锋面上常伴随出现多个或较大的雷雨气团.从沙尘天气过程的强度来讲,主要是第5至第7类会在区域地貌上留下烙印.低等类型的沙尘输送虽然通过对地表物质的搬运也会造就沙丘和风蚀地形,但其形态都很小.只有较大的天气系统才能塑造有主导地位的地貌形态.这种形态被J.Hovermann和H.Hagedorn定义为风营力地形,其在北非的分布上线可达海拔l000m,在垂直带上与其它地貌形态相间.在撒哈拉地区风地形仅出现在一个地貌带上.而在中国风营力地形则分布于3个高度范围的台阶上,其垂直带的形态变化类同于撒哈拉地区.在低台阶上分布上线为1800m,在中台阶上分布范围为2800～3200m,而在高台阶上则出现在4300～4900m的高度作者简介:DieterJakel男60岁教授地理学专业2000-10-25收稿范围内.但就垂直带谱、地貌过程和天气系统而言,中国和北非则不尽相同.     

荒漠绿洲区人工梭梭林土壤水分空间异质性的定量研究

利用12×12m²样地中1×1m²、0～100cm剖面的土壤水分调查数据,采用地统计学原理与方法,研究了人工梭梭林(Haloxylon ammodendron)在栽植20a后的土壤水分格局的空间异质性程度、异质性组成、尺度以及与梭梭生长的关系.结果表明:人工梭梭林土壤水分空间异质性的96%～88%是由空间自相关因素引起的,随机因素起的作用较小.除60～80cm土层土壤水分的块金值与基台值比值较高(C₀/(C₀+C)=0.5),其它各层都较小(0.04～0.12),变程为1.57～2.97m.在较小(<2m)和较大(>8m)的尺度上,土壤水分的空间相关性较强.沿垂直剖面土壤含水量差异显著,10～20cm土层含水量最高(2.82%),其它各层较小(1.30%～1.67%).     

毛乌素沙漠东南缘全新世剖面光释光年代及古气候意义

在毛乌素沙漠东南缘锦界地区发现的具有3层深棕色至黑色古土壤的全新世剖面,记录了至少3次大型沙地固定与活化的交替演化.在锦界剖面厚约5m的全新世地层中采集了10个光释光样品,利用石英光释光测年单片再生法(SAR),建立了锦界剖面全新世(>7.5-0.2ka)年代格架.结合粒度、磁化率气候变化代用指标和光释光年龄序列,得到...     

冰缘风沙地貌与沉积研究进展

冰缘风沙地貌与沉积是在冰缘寒冷干旱气候环境中,伴有冰川或冻融作用影响,主要由风沙作用形成的荒漠地貌.现代冰缘荒漠主要分布于南、北半球的高纬度地区及中低纬度的高海拔地区,部分温带沙漠也有古冰缘荒漠沉积分布.冰缘沙丘的规模一般较小,沙丘沉积富含腐殖质及冰粒,并兼具冻融和积雪层理构造等,砂的化学及物理成熟度较低.冰缘风沙沉积往往与邻近的其它沉积相伴生,如黄土、冰川、湖泊、海洋甚至火山碎屑,因而可参与区域气候、环境,尤其是古环流的恢复与重建,也可为研究温带荒漠在冰期时的演化提供参考.目前在冰缘沙漠研究中已经取得了一些可喜的成绩,但在确定冰缘荒漠的原因过程方面还没有形成系统的理论,更多工作有待进行.青藏高原腹地的普若岗日冰缘沙丘与戈壁,是我国典型的冰缘荒漠地貌与沉积,研究其地貌与环境过程,对丰富我国沙漠学研究内容和了解晚第四纪高原腹地气候、环境变化具有重要意义.     

古尔班通古特沙漠灌丛雾凇的生态水文学效应

对生长于古尔班通古特沙漠东南边缘的梭梭和白梭梭两种植物的小枝与灌丛雾凇量进行了观测, 并结合植被调查估算这两种植物对群落雾凇量的贡献量, 探讨群落雾凇量与气象要素之间的关系.研究结果表明: 在小枝水平上, 白梭梭雾凇量是梭梭的1.5倍, 但是在灌丛和群落尺度上, 梭梭却是白梭梭的1.5和3.6倍.小枝粗细及其生长位置、 灌丛形态结构和相对种群密度的差别共同造成两种植物雾淞量不同水平的差异.积雪、 低风速、 逆温和高湿是形成雾凇的最主要原因, 日最高气温(T_ma)与群落雾凇量(Rime)相关性最显著, 它与日最小比湿(q_mi)组成的二元线性方程可以解释Rime 98.50%的变异.在观测期, 当T_ma>-11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较大, 当T_ma < -11.48 ℃时, Rime随T_ma的变化率较小, 前者是后者的3.59倍.总之, 雾凇能部分补偿雪面蒸发造成的积雪量减少, 间接地保护了浅薄的地表积雪, 是古尔班通古特沙漠冬季极重要的生态水文学过程.     

塔里木河下游植物群落分布格局及其环境解释

研究表明,塔里木河下游地区共有植物18种,分别隶属于9科、15属。其中藜科 (Chenopodiaceae)、柽柳科 (Tamaricaceae)、豆科 (Leguminosae) 3个科有10种,约占所有种数的56%,反映了干旱区旱生耐盐种类占优势的特点。样地排序结果表明,沿样地CA第一排序轴,所有18个调查样地可划分为3种类型,分别对应3种不同地下水位,即浅地下水位区 (<3 m)、中地下水位区 (3~5 m) 和深地下水位区 (>5 m),不同的植被类型组合亦分别对应不同类型的地下水位。CCA排序表明,影响该地区植物群落分布格局的环境因子主要是地下水位、土壤含水量、土壤pH值。CCA排序分析可将18种植物分为4个组,分别对应于不同的环境因子变化梯度。从管理的角度出发,在塔里木河流域下游地区进行受损生态系统的恢复与重建过程中,要重点考虑到上述提及的主要环境因子,尤其是重视水资源的合理开发与利用,采用适宜的灌溉方式,防止地下水位下降和土壤盐渍化的发生。     

中国沙漠化研究的进展

沙漠化研究伴随着中国沙漠科学的建立与发展经历了几十年艰苦奋斗的历程,为国民经济建设和沙漠科学体系的形成都做出了重要的贡献。近40 a来中国在有关沙漠化的基础研究、动态监测与评价、植被演替、景观生态学、植物逆境生理学、对生态系统的影响、水土资源的高效利用与可持续发展、整治模式和技术研究等方面取得了重大进展。未来中国沙漠化研究的重点领域是:风沙物理与沙漠环境、恢复生态学、水土资源利用与农业可持续发展、沙漠化逆转及其整治模式等方面。     

塔克拉玛干沙漠砂静力触探试验研究

在控制相对密度和含水量的条件下进行了系列室内大型槽和中型槽原位测试模拟试验及相关土工试验,取得了塔克拉玛干沙漠砂静力触探指标锥尖阻力qc与容许承载力pa、内摩擦角? 、相对密度Dr和变形模量E0.01的一系列有效数对,建立了qc- pa,qc-? ,qc-Dr,qc-E0.01等相关关系,并给出了适合在沙漠地区应用的数字化表格,为在沙漠地基勘察中推广应用静力触探技术积累了经验。     

毛乌素沙地东南部边缘不同地质成因类型土地沙漠化粒度特征及其地质意义

首次对毛乌素沙地东南部边缘沙漠—黄土地带的土地沙漠化进行系统的地质学分类,提出了沙地内部就地起沙型沙漠化、河流谷地就地起沙型沙漠化、风化残积就地起沙型沙漠化和风沙侵入型沙漠化等四种土地沙漠化类型。通过深入分析不同地质成因类型土地沙漠化的粒度特征,探讨了不同地质作用对土地沙漠化的贡献及其对土地沙漠化防治方面的重要意义。研究表明,研究区的土地沙漠化以就地起沙型为主,河流的水力搬运是沙漠化物质搬运的主要途径,风力作用则是对河流湖泊沉积物的进一步分选和再沉积。最后,提出了不同类型的土地沙漠化防治对策建议。     

中国沙漠地区降尘特征与影响因素分析

1991— 1 998年期间先后使用积尘器在 4个地形剖面上监测了沙坡头地区的降尘过程。降尘沉积速率平均 4 866kg·hm- 2 ·a- 1 ,降尘沉积具有明显的时空分异规律 ,月最大沉积于每年的 5月发生在丘间低地 ,这是因为每年的 5月份既是区域冬夏季风场的转换季节 ,又是人类活动破坏地表的时期 ,并受地貌沉积模式的影响 ;较小的月沉积于冬季出现在丘顶部位。降尘的粒径集中在 2～ 2 50 μm ,极细砂占总量的 37 1 6 % ,沉积物属于砂壤质地。Si、Al、Fe、Ca、K、Na、Mg、Ti等 8个元素构成检出元素总量的 99 53 %。 1 0～ 2 50 μm的尘屑中含有 30种重矿物 ,其中易风化矿物占 56 75 %～ 74 32 %。风尘相关分析发现月降尘量与每月 >5m·s- 1 风速的次数有良好的相关性。