祁连山典型小流域降水特征及其对径流的影响

研究了祁连山排露沟流域降水特征及对径流的影响.结果表明: 降水的季节性强且分配不均匀, 存在明显的干季(11月至翌年4月)和雨季(5-10月)之分;排露沟雨季降水占全年降水量的88%, 占全年降水频数的70%;干季降水仅占全年的降水量12%, 占全年降水频数的30%. 降水事件主要以0～5 mm的降水为主, 占全年降水事件的78.8%, 占全年降水量的30%;0～10 d的降水间隔期出现的频率高达86.1%, 占全年无降水期的55.5%. 降水受海拔高度的影响明显, 沿海拔梯度呈先增后减的趋势, 降水的峰值出现在海拔3 400 m的区域. 径流受降水的影响, 主要集中在雨季, 占全年的95.6%, 干季径流仅占4.4%. 径流与日降水、旬降水及其雨季月降水显著相关, 其复相关系数均＜0.7. 径流主要受降水量和前期降水的影响, 对于前期无降水基础、雨量＜20 mm降水过程, 径流变化迟缓, 而对于前期有一定降水基础, 雨量＞25 mm的降水过程, 径流变化大.     

青藏高原多年冻土区不同草地类型生态系统呼吸季节差异性

研究多年冻土区不同草地类型及季节生态系统呼吸,对理解青藏高原碳源汇关系及其对气候变化响应具有重要意义。在青藏高原风火山选取高寒草甸和沼泽草甸对生长季和非生长季生态系统呼吸进行观测。结果表明：生态系统呼吸呈明显的日变化和季节变化,高寒草甸日变异系数（0.30~0.92）高于沼泽草甸（0.12~0.29）,高寒草甸非生长季生态系统呼吸白天/晚上比高于生长季,而沼泽草甸季节变化较小;季节变化与5 cm地温变化一致。高寒草甸和沼泽草甸非生长季生态系统呼吸平均速率分别为0.31和0.36 μmol·m^-2·s^-1,生长季分别为1.99和2.85 μmol·m^-2·s^-1。沼泽草甸生态系统呼吸年排放总量为1 419.01 gCO₂·m^-2,显著高于高寒草甸（1 042.99 gCO₂·m^-2）,其中非生长季高27%,生长季高39%。高寒草甸和沼泽草甸非生长季生态系统呼吸总量分别为268.13和340.40 gCO₂·m^-2,分别占全年的25.71%和23.99%。两种草地类型生态系统呼吸与气温、5 cm和20 cm地温均显著相关,可解释37%~73%的季节变异,除生长季沼泽草甸外,生态系统呼吸与5 cm地温相关性最高。非生长季5 cm地温对应Q₁₀为4.34~5.02,高于生长季（2.35~2.75）,且沼泽草甸高于高寒草甸。生长季生态系统呼吸与土壤水分无显著关系,而非生长季生态系统呼吸受土壤水分显著影响（R²：0.21~0.40）,随土壤水分增加而增加。     

黄土高原北部土地利用变化对长期土壤水分平衡影响模拟

为探明土地利用变化对黄土高原长期土壤水分平衡的影响,利用校验的Hydrus-1D模型模拟黄土高原北部神木六道沟小流域1981—2050年农耕地—苜蓿草地—天然草地情景下0~4 m土壤水分变化过程,量化土壤储水量、深层渗漏和蒸散发等水文变量的演变特征。结果显示:①农耕地期间年降水的88%为蒸散发消耗,11%为渗漏损失。②苜蓿草地种植后6 a内,蒸散发大幅增加至年降水的108%,土壤水分负平衡,0~4 m土壤储水量以52 mm/a的速率降低;至7~13 a,年降水几乎全部被蒸散发消耗。③苜蓿草地转变为天然草地后,蒸散发量下降31%,土壤水分以45 mm/a的速率逐渐补给,之后年降水量的92%用于蒸散发,8%为渗漏消耗,土壤水分处于相对稳定状态。研究表明不同土地利用方式下的土壤水分平衡模式具有显著差异,种植高耗水植被可造成土壤水分负平衡,导致土壤干燥化,进而对土壤水分补给产生负面效应,改变植被类型可使土壤干层得到有效改善。     

科尔沁沙地粗—细组分的碎屑锆石U- Pb年龄特征：对定量物源及区域构造- 岩浆演化事件的指示

追踪干旱—半干旱地区大型沙地的物源和风- 河流相互作用机制对于理解陆地景观格局演变、地表过程与地貌动态以及大气圈和岩石圈之间的联系至关重要。然而,目前科尔沁沙地的物源仍存在较大争议,且缺乏具有统计意义的锆石U- Pb年龄数据库。因此,本研究对科尔沁沙地地表风成沙进行多点取样,根据不同粒级(＜63 μm和＞63 μm)选取1500颗碎屑锆石进行U- Pb测年分析,并利用逆向蒙特卡罗模型对其物源进行定量约束。结果表明,从目视定性的角度看,科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄谱特征非常相似。但定量重建结果显示沙地的物源整体上以中亚造山带的贡献为主(50. 5%~61. 3%),然而东南部体现出华北克拉通的绝对优势(~75. 8%)。科尔沁沙地的物源存在空间异质性,沙地西部和北部的锆石年龄谱极为相似,与南部锆石年龄特征显著不同。科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄特征基本不受粒度分异的影响,但沙地东南部除外。本文认为,风与河流的协同作用及其由此导致的沉积分异和再循环作用解释了科尔沁沙地碎屑锆石的U- Pb年龄特征。结合区域构造演化历史,科尔沁沙地在~2. 5 Ga和~1. 85 Ga的U- Pb年龄峰值分别是前寒武纪华北克拉通的生长、拼合与碰撞过程中的两期构造事件的产物。此外,~1. 7 Ga的锆石年龄可能是对Columbia超大陆聚合与裂解的综合响应。古生代以来的锆石年龄峰值(500~400 Ma、300~250 Ma、130~110 Ma)记录了在古亚洲洋的俯冲闭合、蒙古- 鄂霍次克海俯冲碰撞和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下多期区域构造- 岩浆事件。     

2004-2013年“雨城”雅安的降水日变化特征分析

利用2004-2013年逐小时降水自动观测数据分析了"雨城"雅安降水的日变化特征.结果表明:近10 a来雅安降水主要表现出单峰型分布特征, 峰值出现在北京时间24:00, 谷值出现在15:00, 夜间降水占年总降水量的74.5%; 降水出现频次也呈现单峰型分布, 峰值出现在01:00, 谷值出现在14:00, 夜间降水次数占全年总次数的66%; 23:00-02:00是雅安最易发生降水的时段, 14:00-16:00 则是最不易出现降水时段. 降水量和降水出现频次日变化形势均表明, 雅安一年四季都具有显著的夜雨特征. 近10 a来, 雅安6 h以上的长持续时间降水事件主要发生在17:00-04:00, 产生的过程降水量占总降水量的80.4%, 对雅安降水总量的贡献占有绝对优势; 持续时间≥24 h的降水事件10 a 累计次数达到74次, 累积降水量达到2 166.8 mm, 占总降水量的14%, 是长持续时间降水事件中对总降水量贡献最大的, 该类事件的影响值得关注.     

1961-2015年新疆和田地区不同级别降水事件变化特征

为探究新疆和田地区降水事件特征及在全球气候变化影响下的变化趋势,分析了该地区1961-2015年,7个气象站点的逐日降水数据,研究了不同级别降水量、降水日数和降水强度的年、季特征及变化趋势.结果表明:年平均降水量、 日数、 强度均为增加趋势,其变化率分别为3.7 mm·(10a)-1、1.15 d·(10a)-1、0.046 mm·d-1·(10a)-1,1986年为和田地区年平均降水和降水日数发生气候转折的年份,春、夏季转折时间与年际转折时间一致,冬季转折年份不明显.全地区年平均降水量为44.0 mm,小量降水占各级降水量的42.4％,夏、春季降水量占全年的78.4％;年均降水日数为49.8 d,微、小量降水日数占各级降水日数的95.3％,夏季降水日数占全年的48.0％.各级降水量和降水日数年际间均为增加趋势,其中小、中降水量和降水日数的增加是年际增加的主要原因,小量降水强度的增强是年降水强度增强的主要原因;四季降水量和降水日数变化趋势也是增加的,其中夏季增加趋势最明显,降水强度除春季减弱趋势外,其他季节均为增加趋势.在和田地区,春夏两季降雨量决定了全年的多寡,小量级别的降水量和降水日数是年降水量和降水日数的主要形式,降水日数是决定年降水量的主要因素;降水量和降水日数都存在明显气候转折年,目前正处于转折点后的增加阶段,小、中降水量和降水日数的增加是降水事件年际变化的主要特征.     

三江平原典型湿地系统大气湿沉降中氮素动态及其生态效应

2004年7月至2005年6月对三江平原典型湿地系统大气湿沉降中的氮素动态进行了研究,并探讨了其生态效应。结果表明,各形态氮月均浓度之间差别较大,具有明显的季节性,原因主要与人类活动、降水强度及频次、风向、地理位置以及氮氧化物自然排放有关;湿沉降的TN组成以TIN为主(51.38%~98.96%),TIN又以NH₄+-N和NO₃--N特别是NH₄+-N为主,降水天气系统的路径在很大程度上影响着降水中各形态氮的组成;降水量与各形态氮浓度均呈较弱的负相关(p>0.05),而NH₄+-N与NO₃--N、TON均呈显著正相关(p<0.05),它们可能具有同源性。NH₄+-N与NO₃--N的良好相关性与其在液相中的反应有关;生长季是全年氮沉降的重要时期,其TN沉降量为非生长季的1.84倍,二者所占比例分别为64.78%和35.22%。除NO₂--N外,其它各形态氮的沉降量均以生长季为主体;全年TN沉降量为7.57 kg/hm2,TIN/TON之比为5.47,TIN为沉降主体,占84.56%。NH₄+-N和NO₃--N是TIN沉降的主体,其所占全年的比例分别为52.55%和30.03%;氮是该区植物生长的限制因素,生长季的氮沉降对于促进植物生长直接生态意义重大,而非生长季的氮沉降对于大量补充次年植物生长初期所需养分的间接生态意义明显,其生态作用不容忽视;近年来湿地系统氮沉降量的降低可能是导致其退化的重要原因,其生态影响也不容忽视。     

光释光测年揭示的科尔沁沙地末次晚冰期-全新世沙漠空间格局变化

对中国东北地区科尔沁沙地13个风成沙剖面和3个黄土剖面进行了研究,测试分析了黑色砂质土壤和下伏古风成沙的OSL年龄及粒度、磁化率、色度数据;OSL测年获得的古风成沙数据位于末次冰期晚期-全新世期间(13 ～1Oka),小于26.5 ～19.Oka的末次冰盛期时段.末次冰盛期干冷气候背景下沙丘持续不断的活化翻动,风成沙在进入全新世气候转暖后才被固定,沙地内全新世黑色砂质土壤下伏的疏松流沙为末次冰盛期产物,其分布范围可代表末次冰盛期流动沙丘的分布范围.现今科尔沁沙地面积约为42000km2,活动沙丘面积约占10％.在末次冰盛期不仅原固定沙丘活化,沙质平原与部分甸子也被流沙覆盖,面积约85000km2,活动沙丘或流沙面积相对目前扩大了约20倍.末次冰盛期沙地活化扩张的控制因素主要有两方面:一方面冰期气候干旱寒冷,降水减少,地表植被覆盖下降,地表松散沉积物遭受风力剥蚀而活化成流沙;另一方面科尔沁沙地内部水系发育,河流流经途中会沉积大量松散物质.在冰期干冷环境下,河流水位下降,河流沙暴露并遭受风蚀改造,为流沙扩张提供物源,沙漠沿西拉木伦河流域扩展.     

沙漠人工植被降水截留特征研究

2004年4~10月,选择两种主要固沙(半)灌木为研究对象,观测了植物冠层在自然降水条件下的截留量和穿透冠层的降水量,并模拟了它们与降水参数间的关系.结果表明:试验期间共降水110.9 mm,50%的降水量<2 mm,80%的降水量<6 mm,以短暂而零星的小降水为主,降水次数呈偏态分布.由于植物冠层的截留而使柠条和油蒿冠层下的降水量极显著地小于降水量(P≤0.01).与油蒿相比,具有高大冠层结构的柠条冠层下的降水量在大多数情况下显著高于油蒿的(P≤0.05);两种植物冠层下方不同部位对降水穿透量的影响结果差异不显著(P>0.05)、显著(P≤0.05)和极显著(P≤0.01)约各占1/3;试验期间柠条和油蒿的冠层截留总量分别为10.7 mm和3.7 mm.两种植物冠层下穿透降水量与降水量和降水历时的多元回归方程达到极显著水平(P<0.0001),但逐步回归分析表明穿透降水量与降水历时的关系不明显(P>0.05),因而提出了穿透降水量与降水量间的线性公式(P<0.0001)能更好的表达这种关系;两种植物冠层截留量与降水量呈指数关系(P<0.05),理论上当降水量无穷大时截留量接近于常数项,即柠条冠层的最大截留量为3.5 mm,油蒿冠层的最大截留量为1.0mm.     

高寒草甸土壤水分的影响因子及其空间变异研究

以黄河源区典型高寒草甸草地类型为对象,运用旋转主成分分析法对影响高寒草甸土壤水分的植被盖度、群落高度、土层根系深度、草地类型等9个环境因子进行了分析,将这些环境因子分为4个主成分因子依次为:立地与草地类型因子、植被因子、坡向风速因子和地形因子.同时,采用统计方法对于不同深度土壤水分进行了统计分析,揭示了土壤水分在整个土壤剖面上的空间变异可划分为:速变层(0~30 cm)、活跃层(40 cm)、次活跃层(50 cm)和相对稳定层(60 cm).     

内蒙古东部两大沙地土壤理化特性沙漠化演变规律的比较

为了了解不同地带沙地土壤理化特性沙漠化演变规律的差异及其机制,研究比较了科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地土壤理化特性的沙漠化演变特征,得到以下结论:沙漠化过程中,2个沙地的土壤黏粉粒含量均大幅度下降,沙粒含量明显增加,但科尔沁沙地土壤机械组成的变化幅度要大于呼伦贝尔沙地,而且前者黏粉粒主要释放期早于后者;科尔沁沙地土壤温度趋于...     

Spatial distribution characteristics of soil moisture in different types of sand dune in the Mu Us Sandy Land,adjacent to north of Chinese Loess Plateau

The distribution of soil moisture in arid and semiarid regions is a major environmental factor and is regulated by regional topography, vegetation and soil texture. Here, we present the results of a study of the spatial distribution characteristics of soil moisture in the Mu Us Sandy Land, which is the transitional area between the northwestern deserts and the Chinese Loess Plateau, in North China. Samples were taken from holes drilled to a depth of 4 m in 52 different microtopographic positions on different types of dune (bare dunes, shrub-covered dunes and tree-covered dunes). The sites were located in the northwestern margin, the central region and the southeastern margin. All samples were analyzed for moisture content and grain size distribution. The results show that: (1) for the same type of dune, the soil moisture content varies in different microtopographic positions. The soil moisture content on windward slopes is greater than on leeward slopes in the shrub-covered dunes and the tree-covered dunes, while this is the case in only some of the bare migratory sand dunes. In addition, the soil moisture content on leeward slopes is greater than on the corresponding windward slope. (2) The vegetation type and density have a large influence on the moisture content of sandy soils; specifically, the presence of shrubs and trees significantly affects the soil moisture content of windward and leeward slopes and the inter-dune lowland. (3) Soil moisture content is positively correlated with the clay and silt content of sandy soils. From northwest to southeast across the Mu Us Sandy Land, the silt and clay content increases gradually; however, in the case of dunes covered with planted trees, a peak in the content of fine-grained material occurs in the central region, while for shrub-covered sand dunes, the peak occurs in the southeastern margin. In addition, the correlation between soil moisture and soil grain size distribution of the three types of dunes varies from northwest to southeast. (4) The proportion of fine-grained material and the correlation between the content of fine-grained material and soil moisture are the two main factors influencing the soil moisture distribution of the different types of dune. A soil moisture concentration index can be used as a rough indicator of the distribution characteristics of soil moisture.     

科尔沁沙地典型区生长季蒸散发估算及其变化特征

为揭示科尔沁沙地典型区地表参数和蒸散发的时空分布以及变化特征,采用Landsat-7和气象数据,并结合METRIC(Mapping Evapotranspiration at high Resolution with Internalized Calibration)模型,分析了研究区净辐射(Rn)和蒸散发(ET)的时空变化、不同土地覆被类型ET特征及其影响因素。结果表明:(1)研究区典型土地覆被沙丘和草甸的Rn和ET估算值与涡度相关实测值拟合结果均良好,说明METRIC模型可以为研究区提供合理的ET估算;(2)研究区下垫面Rn和ET的时空分布情况为:各年Rn和ET在年内变化趋势相同,空间上不同土地覆被类型中水体的Rn和ET最大,农田和草甸次之,沙丘最小;(3)沙丘的CV值大于农田与草甸,表明年际间沙丘的ET波动较大,农田和草甸相对稳定,ET年际变化主要受气象因素的影响。     

Biological soil crust development and its topsoil properties in the process of dune stabilization, Inner Mongolia, China

This study was undertaken at Horqin Sand Land, Inner Mongolia, Northern China. Field samples of biological soil crusts (BSCs) and underlying topsoil (0–5 cm under BSC) were taken in areas of different dune stabilization stages, and their physicochemical properties were analyzed, including particle size distribution, bulk density, organic matter, nitrogen, phosphorus, electrical conductivity (EC), pH, and CaCO₃ content. The results revealed that semi-mobile dunes, semi-fixed dunes and fixed dunes had developed a physical crust, algae crust and moss crust, respectively. The thickness, hardness, water content, fine fraction and nutrient contents of BSCs were gradually increasing along the dune stabilization gradient. Meanwhile, BSC establishment and development enhanced the bulk density, silt and clay content, and nutrients of the topsoil under it, in an increasing tend from semi-mobile dune to fixed dune. Organic matter concentrations and other nutrients in the 0–5 cm topsoil layer under BSCs were significantly higher compared to unconsolidated soil (control). Moreover, there were strong significant positive correlations between topsoil and BSCs’ organic matter, total nitrogen, available nitrogen, available phosphorus, CaCO₃, and <0.05 mm particle content, suggesting that BSCs have an influence on some of the properties of the underlying topsoil.     

基于地学规律的科尔沁沙地土地整治与生态修复规划方法

内蒙古科尔沁沙地历史上曾是科尔沁大草原,现在是农牧交错区,该区的土地利用关系到生态安全、国家粮食安全和农民生计。该区域“坨甸相间”地貌特点造成不同地形部位土壤含水量存在差异,降水量年际变化大。通过卫星影像数据解译出土地利用/覆被类型图与土壤图进行叠加,获得了显性沙地和隐性沙地数量与分布信息。首先保留耕地以外的其他地类,再利用卫星影像数据反映不同降水年型耕地的归一化植被指数(NDVI),将偏欠水年NDVI低于平均值的耕地退耕还草,消除这些耕地的冬春沙化风险,以进行土地利用布局调整。这种直接利用遥感数据获取土地利用/覆被类型和耕地的NDVI进行土地利用空间布局调整的方法,十分简单实用。本文还根据地貌和沙地降水入渗快的特点,提出了与高标准农田建设模式不同但与区域地理环境相吻合的农田整治模式,即利用自然沙丘作为区域风沙防护工程,土地开发不做大平整,不修建灌溉系统,发展雨养农业。以上根据区域地理环境条件进行土地利用布局和确定农田开发建设模式,可将农业生产与荒漠化防治和谐结合在一起,实现土地可持续利用。     

Adsorption of copper(II) from aqueous solution by Beidellite

Dry lakes, degraded sandy grasslands, abandoned farmland and mobile dunes which are widely distributed throughout the arid areas of northern China have been investigated in this work. Gain-size distribution of the surface sediments of Manas lake in Junggar basin, Juyan lake in the Alxa plateau, Zhuye lake in Minqin basin and most deserts (such as Mu Us desert, Otindag desert, Horqin desert and Hulun Buir desert) in China have been analyzed. The results show clay with particle sized <10 μm on the surface sediments of dry lakebed and sandy grassland developed from dry lakebed, respectively, account for >60% and ∼50% of the total mass. Since the tiny particles on the surface of abandoned farmland are blown away easily and rapidly, the content of clay particles in Minqin basin is <14%. The grain-size distribution of mobile dunes in northern China mainly consists of particles >63 μm and few particles <10 μm. Consequently, although sand/dust storms originate primarily in the western deserts, the gobi areas of the Alxa plateau, the north and east of Hexi Corridor and in central Mongolia, the widely distributed dry lakebeds, sandy grasslands and abandoned farmland adjacent to the deserts also contribute to aeolian dusts. Hence, the material sources for sand dust storm in East Asia include inland deserts, but also dry lakes, sandy grasslands and abandoned farmland, which are widely distributed throughout the arid inlands of northern China.     

流动沙丘水分深层入渗量与降雨的关系

为分析流动沙丘水分深层入渗与降雨的关系,采用YWB-01型水分深层渗漏记录仪,运用土壤水动力学原理,研究了毛乌素沙地流动沙丘降雨入渗水分传递过程及地表以下150 cm深度入渗补给特征.结果表明:流动沙丘深层土壤水分来源主要为降雨入渗,2010年入渗补给量为141.4 mm,2011年为355.8 mm,分别占同期降雨量的55.1%和68.2%.深层入渗主要补给期为5—11月,期间补给量占全年总量的95%.当土壤水分条件保持在田间持水量范围之内时,降雨过程对土壤150 cm深度的补给作用主要受降雨量和降雨强度的影响,入渗量与降雨量呈极显著正相关(P<0.01),降雨通常在30~48 h后渗透补给到150 cm深层土壤,入渗补给速率在前3~5 h呈快速上升趋势,3~8 h左右达到最大值,此后缓慢下降,整个入渗补给过程可以持续96 h以上.     

古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异特征

认识沙漠土壤水分的时空变异性,是揭示沙漠生态系统生态-水文格局的基础。利用中子土壤水分仪的实测数据,对古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异进行了系统分析。研究表明:① 沙丘不同部位土壤水分随时间具有一致性变化规律,上层土壤和下层土壤的变化趋势有所不同。0~1 m土层坡顶>坡中>坡脚,1~2 m土层坡脚>坡中>坡顶。② 土壤水分具有明显的季节变化和分层变化特征。春季是古尔班通古特沙漠土壤水分最丰富、变化最迅速的时期;0~40 cm、40~140 cm、140~200 cm土层土壤水分变异系数分别为13.56%、5.35%和0.80%,与不同土层水分来源和消耗以及植物根系分布相对应;不同土层土壤水分的变异强度要大于不同部位土壤水分的变异强度。③ 植被和地形对土壤水分的空间分异作用明显,沙丘坡脚处以及荒漠灌木梭梭根区始终存在土壤水分相对富集区。     

Holocene Dune Mobility and Forcing Mechanisms at the Northern Margin of the East Asian Monsoon

Dune fields at the northern margin of the East Asian monsoon (EAM), are mosaics of mobile and vegetation-stabilized aeolian dunes. These sand dunes are highly sensitive to environmental change, thus the distribution and the timing of their development may provide important clues to past environmental dynamics. Due to the strong wind erosion and dune migration, long and continuous stratigraphic records are seldom preserved. Synthesizing a large body of events, ultimately producing a relatively complete and high-resolution record, may be a proper method to investigate the dune development history and climate change. In this study, we synthesized a large body of luminescence ages for aeolian deposits from the Mu Us, Otindag, Horqin dune fields at the northern margin of the EAM. The results show that these dune fields, as a whole experienced a most extensive mobility during the early Holocene, followed by a widespread shift toward limited mobility and soil development in the mid-Holocene, and widespread reactivation occurred during late Holocene. The dune developments are directly linked to the effective moisture change controlled by the EAM changes, which respond to the low latitude summer insolation variation. The increased subsidence at the margin contrary to the core EAM, the delay from the feedback of the soil-vegetation-air coupled system, the increased evaporation due to the high temperature all play partial role in the lag of the margin EAM effective moisture change to the low latitude summer insolation. The asynchronous end of the wetter mid-Holocene mainly responds to the southeastwardly shift of the precipitation belt, while the regional sensitivity, response speed and internal feedback also contributed. The correspondence between dune records and North Atlantic drift-ice records of the rapid climate changes implies a close relationship between North Atlantic climate and the frequent dune activity at the northern margin of EAM.     

宁夏河东沙地沙丘冻融过程的时空差异

中国的沙漠和沙地部分或全部分布在季节冻土区, 研究沙丘的冻融过程是讨论季节冻结期间沙丘风蚀和形态演变规律的条件之一。以宁夏河东沙地流动沙丘和沙障固定沙丘为研究对象, 通过野外观测和室内控制实验, 分析了沙丘的冻融过程及其控制因素。结果显示： 沙丘的冻结期在11月中旬至3月上旬, 流动沙丘各地貌部位的冻结时长和冻结层厚度均存在较大差异（背风坡面>迎风坡面>丘顶）, 背风坡脚的冻深最大。在季节冻结期内沙丘表层始终不发生冻结, 未冻层厚度的阈值约为10 cm且具有保护冻结层的作用, 流动沙丘迎风坡中在未冻层风蚀后, 地表冻结层融化再被风蚀, 如此循环过程造成其冻结层厚度远小于沙障固定沙丘的冻结层厚度。流动沙丘丘顶和背风坡面的冻结层厚度分别受短时（32 h）和较长历时（15 d）平均气温的影响。野外观测和室内控制实验均证明水分含量低于1.6%的沙丘沙不发生冻结, 冻结层硬度随含水率的增加呈幂函数递增（P<0.001）, 随温度降低呈缓慢递增。