沙丘风蚀坑的形态及动力过程的研究进展

随着风沙活动对全球变化的响应研究不断深入,沙质海岸、湖岸和半干旱区草原环境中不同程度植被覆盖沙丘及其风蚀坑的动态得到了广泛的重视。本文对沙丘风蚀坑的形态及动力学特征的研究成果作了初步总结,着重阐述了沙丘风蚀坑内气流场、沙粒输移和蚀积变化。最后,提出了沙丘风蚀坑研究巾存在的问题和主要研究趋势。     

固定沙丘风蚀坑风沙动力学观测研究

风蚀坑是固定沙丘活化的标志,也是沙漠化的首要环节。本文利用三杯风速仪、风向标及阶梯式集沙仪,对浑善达克沙地南缘固定沙丘风蚀坑的气流及输沙进行了观测。结果表明,气流进入风蚀坑后,经历了扩散减速—辐合加速—分离减速—逐渐恢复的过程。入风方向的微小变化、地形及植被导致风蚀坑气流结构、强度及输沙模式趋于复杂。与轴线平行（< 10°）的纵向气流使侵蚀坑内减速区西移,风速及输沙率由坑底向两侧壁及积沙区增加;与轴线斜交（≥ 10°）的气流使减速区东移,气流沿两侧壁向东加速及输沙。积沙区顶部的气流汇集与植被的作用使其加积增高。气流—形态相互作用使风蚀坑加深和纵向延伸并伴随侧向扩展。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑形态发育模式分析

 野外调查测量呼伦贝尔沙质草原风蚀坑分布和形态参数,根据不同发展阶段的风蚀坑形态特征的差异、形态参数间相关关系和拟合结果分析了风蚀坑的形态演变和发育、成因、规律。发现不同发展阶段风蚀坑形态参数之间的控制关系和扩展模式不同,各形态参数之间具有较好的幂函数关系。对于风蚀坑的侵蚀坑而言,坑长增长速度最快,其后依次是坑宽和坑深,坑后积沙体具有类似规律。风蚀坑坑后积沙的3个形态参数,受侵蚀坑3个参数的联合控制,但受坑深的控制最为显著。风蚀坑出现的起始形态、地形特征、植被、气流场、气候条件、人类活动的扰动等对其形态和发育具有重要影响,并且形态和发育反作用于植被、气流等,形成形态与气流、植被之间的响应与反馈。     

浑善达克沙地风蚀坑形态特征及其影响因素

风蚀坑是沙质草原固定沙地活化的主要表现形式,其持续活化的结果将导致沙漠化扩展和生态环境恶化。采用实地测量方法,测定了129个风蚀坑走向、长度、宽度等形态指标。研究表明：① 研究区风蚀坑形态特征受NW、SW和W 3个风向的综合影响;② 风蚀坑走向呈WNW-ESE（112.5°）走向,有74.5%的风蚀坑走向（100°~120°）与SW风垂直,和W风呈20°左右的夹角,并影响风蚀坑的几何形状特征;③ 按风蚀坑长宽比值所反映的几何形状,可划分为卵圆形、长条形、狭长形和带形风蚀坑;依风蚀坑的地表形态特征,可划分为碟形、梯形、沟谷形、杯形和坡形5种风蚀坑。     

浑善达克沙地东南缘固定沙丘风蚀坑动态变化

浑善达克沙地沙漠化主要以风蚀坑发育导致的固定沙丘活化为表现形式。利用2010、2013、2016年3期高分辨率卫星影像数据及地面调查数据,借助ArcGIS软件,采用目视解译方法,分析探讨了风蚀坑形态变化及其与气候要素和人类活动之间的关系。根据风蚀坑在固定沙丘发育部位及几何形状,可分为碟形、碗形、槽形、簸箕形和不规则形。2010—2016年,各类风蚀坑变化形式以扩展和新生为主,风蚀坑总面积及数量趋于增加,2010—2013年坑体面积增长了6.74 hm²,新生11个;2013—2016年面积增加了4.89 hm²,新生7个。在人类活动干扰减小的背景下,风蚀坑的发展主要受气候要素变化的影响,其中风速及输沙势的减小对风蚀坑而言,只是起到了减缓作用。风蚀坑形态本身也是其主要影响因素。     

共和盆地高寒草原风蚀坑表层沉积物粒度特征及动力学意义

风蚀坑是高寒地区草原沙漠化的起点,气流对坑内沙物质的侵蚀、搬运和堆积为沙漠化进程提供了重要的物源。以共和盆地龙羊峡水库上游黄河阶地高寒草原上不同发育阶段的风蚀坑为研究对象,通过分析表层沉积物的粒度组成特征,比较风蚀坑表层沉积物粒度组成随坑体形态和地貌部位的变化趋势,探讨风蚀坑内沉积物的粒度分异在其形成演化过程中的动力学意义。结果表明：风蚀坑表面沉积物来源主要是古风沙沉积物。尽管研究区风蚀坑空间尺度相差很大,但因为动力学过程的相似性,沉积物粒度变化依然在宏观尺度上表现出了一致性。随着风蚀坑面积扩大,在积沙区迎风坡的中下部以及坑底部位粗沙、极粗沙成分显著增多。与此同时,沉积物分选性变差,表层沉积物分布模式由单峰态渐趋向多峰,粒度参数变幅明显增大。受盆地内盛行风以及坡向影响,风蚀坑两侧侵蚀壁受侵蚀程度差异明显,东北壁受到了更强的风力掏蚀且分选性更好。沉积物粒度分析作为风沙地貌学的基础性工作,也为高寒草原风蚀坑的发育演变、空气动力学过程等后续研究提供了基础参数。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（Ⅱ）:发育过程

沙质草原风蚀坑的发育过程主要有以下几个阶段:风蚀裸地→土层破口→活跃发展风蚀坑→固定风蚀坑→消亡风蚀坑。固定或消亡的风蚀坑可能活化,并重新进入活跃发展阶段。地貌发育则相应地经历典型草原景观→沙漠-草原景观→沙地-草原景观的总体演变过程。风蚀坑的发展有极限控制。但是各类沙丘的固定非常困难,有向大规模典型沙漠景观发展的高度危险。风蚀坑的形成发展和植被的演替将平坦单调缺水的典型草原改造成地形起伏多变,并有星散分布的风蚀坑湿地点缀其间、植被类型丰富多样的乔、灌、草相结合的沙地疏林草原。因地制宜地保护和利用沙质草原,可以保持其生态系统不致恶化并促进其不断优化。     

呼伦贝尔沙质草原碟形风蚀坑表面气流及其意义

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑发育于宽单峰中能风况环境,是该区主要风沙地貌类型。对碟形坑表面气流的观测结果显示,气流进入风蚀坑后,在入风口扩散,风速开始降低至坑底达到最低;在坑后缘出风口汇集形成急流,风速剧增至坑后积沙顶部风速达到最高值。风蚀坑后缘在风沙流的磨蚀作用下后退,风蚀坑顺风向扩展,同时此处较大的剪切风速和输沙率使大量来自坑内的沙物质沉积到坑后草地上呈扇状蔓延。呼伦贝尔沙质草原风蚀坑在来自西北、西和西南方向风的交替作用下,向东南、东和东北方向扩展而生成。随着风蚀坑深度和水平尺度的增加,最终可能沿强风能方向或合成输沙方向扩展成为大型的槽形坑。     

呼伦贝尔沙质草原风蚀坑研究（1）——形态、分类、研究意义

采用野外调查和测量、航片判读、室内制图、统计分析等方法对呼伦贝尔沙质草原典型地带的风蚀坑及坑后风沙沉积进行了研究。发现:①风蚀坑是由一个沙坑和坑后沙丘共同组成,两者具有一一对应关系;②风蚀坑和坑后沙丘可以根据形态特征、发展阶段、诱发原因进行分类;③呼伦贝尔三大沙带均由风蚀坑洼地及其坑后沙丘和背景沙质草原组成;④沙质草原风蚀坑的发生与人类活动关系密切,为气候干旱化与人类大范围强度活动干扰土层相耦合的环境事件所造成。该研究对沙质草原沙漠发生学,沙质草原地貌演化和沙漠化监测研究具有科学意义,对草原合理利用和沙漠化防治具有现实意义。     

草原风蚀坑发育对土壤生态化学计量的影响北大核心CSCD

为了探讨草原风蚀坑发育对土壤碳氮磷含量特征的影响,通过时空替代法分析土壤碳氮磷含量、储量及生态化学计量比的时空分异特征及环境响应。结果表明:(1)风蚀坑发育导致土壤含水率、田间持水量、总孔隙度分别下降57.8%、23.2%、15.4%,而土壤pH值和容重分别上升12.4%和13.7%,砂粒含量增加35.8%,粉粒和黏粒含量分别降低69.4%和79.6%;(2)风蚀坑发育造成土壤有机碳含量和储量分别降低34.9%和20.0%,0~20 cm土壤碳流失量最大,土壤氮含量与储量分别降低14.6%和3.1%,60~80 cm土壤氮流失量最显著,土壤磷含量和储量分别降低3.1%和3.4%,20~40 cm土壤磷流失量最多;(3)风蚀坑发育造成土壤C/N、C/P和N/P分别下降24.2%、34.5%和6.9%,表层0~20 cm土壤化学计量比降低最显著;(4)风蚀坑发育对土壤粒径组成的改变是引起土壤碳氮磷含量变化最主要因子,土壤水分供给能力的降低是次要因素。草原风蚀坑发育会造成土壤碳氮磷养分的大量流失,并导致土壤粗粒化、干旱化及次生盐渍化现象。     

基于ALOS数据的浑善达克沙质草地风蚀坑空间格局及特征分析

以2008年的ALOS卫星多光谱波段（空间分辨率10 m）和全色波段（空间分辨率2.5 m）融合后的影像数据及地面调查数据为数据源,借助ArcGIS和Fragstats3.3软件,采用景观格局指数方法,从类型和斑块水平上定量分析了浑善达克沙质草地风蚀坑的空间格局和特征。结果表明,浑善达克沙质草地风蚀坑面积占景观面积的6.1%,密度为0.026个·hm-2,分布范围广且呈局部聚集分布;根据不同发育阶段,风蚀坑形状分为碟形、椭圆形、槽形和不规则形;风蚀坑斑块面积与形状指数、分维数之间存在显著正相关关系,面积的增加,可使风蚀坑形状复杂化趋势明显。复杂形状风蚀坑主要由若干个独立的风蚀坑扩大并联结形成;相对于宽度与深度,风蚀坑面积与长度间存在更显著正相关;浑善达克沙质草地风力侵蚀基准面较高,风蚀坑深度一般不超过5 m;风蚀坑长度与宽度之间、宽度与深度之间存在相互制约关系。     

砂质海岸近岸地形动力过程研究

介绍了砂质海岸近岸地形动力过程的时空多尺度特征及其复杂性,概述了国内外在近岸表面波变形数学模型、长重力波、近岸环流和海滩-碎波带地形研究方面的进展,并简介了笔者等在海滩中、小尺度地形动力过程和海岸长期变化方面的一些研究实例,最后概括了未来需优先探索的地形动力学问题和研究策略.     

砂质海滩地形动力分类研究进展

海滩状态是一个地形与水动力相互作用的三维地形动力问题.国外对海滩状态的地形动力分类已开展了大量卓有成效的研究工作,既包括波控、小潮、开阔海岸海滩状态的研究,也包括波控、不同潮差海岸海滩类型的研究和岬间海岸海滩类型的研究.文中回顾并概括了自20世纪70年代至今国外在砂质海滩地形动力分类方面代表性的研究工作,这些对于我国的...     

塔克拉玛干沙漠简单线形沙丘形态动力学过程研究

采样分析、风沙观测以及计算结果表明,在不同风向作用以及沙丘形态参数改变等因素的控制下,简单线形沙丘表面起动剪切速度有明显的差异。表面的气流强度随风向的改变而有所不同。气流与沙丘正交时迎风一侧的输沙率远大于背风一侧同地貌部位的输沙率,但当气流与沙丘走向斜交时,沙丘两侧同地貌部位的输沙率差异不是太大,这是线形沙丘在动力学过程中能保持其形态的最主要原因之一。风向的多变以及沙丘形态的变化使风沙流内边界层内随高度的风速与所观测的输沙率虽也表现为幂函数关系,但相关性较低。沙丘表面被输移的沙物质的粒度分布与下垫面物质组成有一定的差异,在中低强度的起沙风范围内,被输移的沙物质的平均粒径小于下垫面沙物质的平均粒径,且随风速或输沙率的增大,粒度组成也趋于统一。总体上,地表沙物质的输移仍是一随机过程。     

基于自组织模型的酒嘉玉地区城市化动态演变

根据耗散结构理论中的自组织建模原理,将人口区域之间的迁移耦合作用作为区域城市化模拟预测的影响因素纳入到预测模型中,从而对区域城市化的时空动态演变分异特征进行模拟,更有实际意义.在酒嘉玉三市历史人口及城市化数据的基础上,利用基于自组织模型的城市化动态演变模型,模拟过去50年及预测未来50年三市城市化的动态演变趋势,并对经济增长、资源开发、生态建设、交通区位、国家政策、人口迁移等因素在城市化中的作用进行分析,得出三市城市化水平动态演变差异的动因.研究认为,采用自组织模型模拟过去50年酒嘉玉三市城市化水平与实际城市化水平之间的偏离度不超过5%,可以依此进行未来50年三市城市化水平的预测.预测表明,三市至2050年总人口将达到107.4万人,城市化水平将达到72.56%,其中酒泉达到62.5%,嘉峪关达到88.62%,玉门达到66.6%.     

风沙静电场对植物茎秆液流传输过程影响的理论分析

风沙流对植物生理过程具有非常重要的影响,但是对其影响机理目前并无相关理论模型给予解释。本文基于植物茎秆的刚性导管模型讨论了风沙静电场对植物茎流速率的影响。结果表明:随着外部电场增强,茎流速率指数增加,即外部电场越强,水分输运速度越快;植物茎秆导管半径越大,水分输运速度越快,且电场的影响越明显。本文结果在一定程度上解释了风沙流胁迫对植物的影响远大于净风影响的实验结果,可为沙化地区的植被保护提供一定的帮助。     

我国沙漠化过程中的植被演替研究概述

通过回顾植被演替研究的历史,简要论述了植被演替的理论与发展。综述了我国沙漠化过程中植被演替的研究现状。指出植物群落的逆行、进展演替实质上对应着沙漠化的正、逆过程。植被演替问题的研究与农、林、牧生产和经济活动紧密相连,是合理经营和利用自然资源的理论基础。因此,在沙漠化过程中,从植被演替与生物多样性、种群、环境的关系着手深入研究,有利于提出植被恢复的合理途径,改善生态环境,实现沙漠化土地的整治和可持续发展。     

中国城市投资环境竞争力动态分析与评估

在阐述城市投资环境研究意义的基础上,建立了城市投资环境竞争力的评价指标体系.运用主成分分析法和聚类分析法,以1997,2003,2005年为研究本底年,对全国35个主要城市投资环境竞争力进行了动态分析与评估.结果表明:中国城市投资环境竞争力总体水平不高且具有明显的区域差异特征,制约投资环境竞争力的因素主要是经济和社会等软环境;按照中国主要城市投资环境竞争力的差异可分为优秀、良好、中等、差等4种类型,不同城市在不同年份其类型有所变化,但大部分类型变化不大;根据投资环境竞争力相对强度和增长强度大小可将中国主要城市投资环境竞争力演化类型分为稳步增长型、快速增长型、潜在增长型、缓慢增长型4种.