乌鲁木齐周边黄土沉积特征及其沉积环境分析

【目的】探讨乌鲁木齐周边黄土的沉积环境及海拔高度对黄土理化性质的影响。【方法】通过统计分析和Sahu沉积环境判别公式研究乌鲁木齐周边黄土的沉积特征。【结果】乌鲁木齐东侧黄土的粒级主要由极粗粉砂、粗粉砂、极细砂、中粉砂组成,平均体积分数分别为33.89%、22.87%、14.83%、11.63%,其他组分不足7%。黄土的平均粒径介于12.47~26.78μm之间,分选系数介于2~4之间,偏度值介于-1~-0.5之间,峰度值介于0.87~1.46之间,表明分选性差,黄土粒度频率曲线均呈负偏态,且趋于常-较窄峰态分布,不同剖面及不同深度各项指标的波动幅度均较大,气候变化显著。乌鲁木齐周边气候整体趋势表现为越来越干旱,大致发生6次旋回。黄土的磁化率数值介于21.17×10^(-5)~77.5×10^(-5)SI之间,平均49.35×10^(-5)SI,波动范围较大,说明不同时期西风环流强弱变化明显,且不同时间段气候变化显著。黄土在0~80 cm处有机质量均值为1.396%,且随深度增加而降低,较适宜农作物种植。【结论】乌鲁木齐周边黄土的沉积环境为风力沉积环境,且随海拔高度上升,黄土的粒级粗组分含量相对升高,平均粒径均值增大,分选性更好,磁化率数值降低。

新疆策勒戈壁沉积物粒度特征及其沉积环境分析

【目的】揭示新疆策勒戈壁沉积物粒度特征及沉积环境,为戈壁沉积物沙尘释放、沉积环境演变及合理利用土地资源、减少沙尘灾害提供理论依据和科学支撑。【方法】以新疆策勒戈壁为研究区,通过野外实地调查与沉积物粒度以及磁化率的研究,对新疆策勒戈壁沉积物的粒度分布特征及其沉积环境进行分析。【结果】戈壁表层0~2 cm沉积物受到风蚀与降尘的影响较大,表层沉积物较粗粒级含量随着海拔降低呈现出逐渐增大的趋势,2~40、40~80 cm深度沉积物总体上受洪水的作用较大,沉积物较粗粒级含量随着海拔降低呈现出先减少后增大的趋势;在戈壁各剖面各深度中,沉积物粒度分布频率曲线大部分为双峰曲线,说明沉积物来源是多源的,粒径组成中跃移组分占绝对优势,跃移的平均含量为49.43%;戈壁各剖面沉积物的平均粒径随海拔降低呈现出先变细后变粗的趋势,平均粒径介于56.08~139.71μm;除剖面2外,其余各剖面均属于差分选性,偏度为负偏与极负偏,峰态均为窄或极窄峰态;0~2 cm深度沉积物磁化率值受到风蚀与降尘的影响较大,明显大于下层沉积物磁化率值,2~40、40~80 cm深度的沉积物可能为同一时期沉积,且沉积环境与沉积动力相同;沉积物的沉积环境主要以水成沉积环境为主。【结论】新疆策勒戈壁表层0~2 cm沉积物以风蚀与降尘为主,沉积环境主要是以水成沉积环境为主。

计量地理学探究式实验教学设计——以新疆师范大学地理信息科学专业为例

实验教学作为高等教育教学的重要组成部分,对培养优质本科生具有重要作用。通过对计量地理学课程开展实验教学改革,可进一步加强对地理信息科学专业学生创新思维和实践能力的培养。以新疆师范大学地理信息科学专业学生为教学对象,以小组协作形式,开展文献查阅、研究思路设计、实验数据处理与结果分析等探究性课题实验设计,旨在激发学生的学习兴趣,使学生从被动学习转变为主动学习,同时通过积极开展课题研究式实验教学对学生进行科研训练,培养学生的创新思维和实践操作能力,从而提升学生的综合素质,为培养高水平应用型地理信息科学人才服务。

策勒绿洲-沙漠过渡带不同沙丘的沉积物粒度特征及沉积环境

[目的]通过对策勒绿洲-沙漠过渡带不同沙丘类型下风沙沉积物粒度、磁化率分布特征及环境敏感粒级组分进行分析,探讨不同沙丘类型下风沙沉积物相关参数及分布规律。[方法]基于绿洲-沙漠过渡带4种沙丘各部位粒度数据及磁化率数据,采用数理统计方法进行相关性分析。[结果]4种沙丘在不同地貌部位表层的沙物质粒级含量有所差别,回涡、灌丛、新月形及风影沙丘表面沙物质主要由极粗粉砂、极细砂、细砂组成,百分含量总和由小到大依次为96.71%,97.54%,98.48%,98.65%。4种不同沙丘表面沙物质分选性均为分选中度好。不同沙丘的峰态平均值介于0.93~1.02,属于中等峰态,从总体上分析4种沙丘的峰态值从迎风坡底到顶部逐渐增大,顶部到背风坡底部逐渐减小。新月形沙丘偏度值最小,偏度值介于-0.03~0.01,主要表现为对称,风影、回涡及灌丛沙丘偏度值介于-0.04~0.44,为对称和正偏。风影、灌丛及新月形沙丘表面沙物质平均粒径与偏度值呈极显著正相关(p<0.01),表明沙粒平均粒径愈粗愈趋向正偏。风影、回涡及新月形沙丘表面沙物质偏度与峰态呈极显著正相关(p<0.01),沙物质分选性愈差,就愈趋于窄峰态。通过沉积环境判别得出沉积物为风成沙,主体为风成沉积环境,4种不同的沙丘环境敏感粒级组分集中于100~570μm,表明研究区域风沙活动强烈。由于地理要素所组成的差异化构造及人为原因,导致每个不同地貌部位表面沉积物的粒级-标准偏差值相对变化差异较大。[结论]绿洲-沙漠过渡带4种风积地貌沙物质粒径差异主要是由地形、风况及沙源沉积物结构所导致。

岩相学实验课在地理科学专业课程体系改革中的构建

岩相学是运用偏光显微镜鉴定矿物和岩石的方法,运用这种方法能更好地研究地表自然现象。对目前地理科学专业课程体系进行改革,开设一门新课程传授这种方法,有助于提升学生的专业技能水平,同时提高专业教育质量。只有多加实践,学生才能掌握岩相学理论知识,故需以实验课形式开设这门课程。课程时长18周,每周2学时,共36学时。课程由透明矿物鉴定(10学时)、金属矿物鉴定(10学时)、岩石鉴定(14学时)和课程考核(2学时)四部分组成。课程教学分三个阶段开展。(1)准备阶段:教师制作好课件,把需使用的岩石切片准备好,调试仪器设备。(2)过程中阶段:教师在实验室先用多媒体讲授岩相学基础理论知识,再用偏光显微镜演示岩矿鉴定方法,最后让学生操作仪器进行观测,下课时提交观测结果。(3)考核阶段:课程考核由平时成绩和期末考试成绩组成,期末考试采取随堂技能测试的方式,考核学生对镜下岩矿鉴定方法的掌握情况。建议编写一本适用于地理科学专业学生的岩相学实验课教材,便于课程顺利开展。

塔克拉玛干沙漠南缘近4年沙尘天气下的气象要素相关性分析

利用2010年9月1日至2014年7月31日塔克拉玛干沙漠南缘策勒流沙地的风沙气象站观测的风速、大气相对湿度、气温和太阳辐射能同步观测数据,运用回归分析、统计法、相关分析等研究方法分析了起沙风出现的时间段、起沙风持续时间以及与平均风、温、湿、太阳辐射能之间的相关性,探讨沙尘天气下气象要素相互影响机制,为沙尘天气的预测提供理论依据。结果表明,一天中超过0.5 h的起沙风在12:00(北京时,下同)13:00时间段出现的频率最高,占总频率的8.78%,10:00 18:00的频率占总频率的57.94%,从早上到晚上呈现先上升后下降的趋势,与气温的日变化趋势基本一致。起沙风持续时间在2~2.5 h时间段的频率最高,占13.62%。流沙前缘的月平均风速与月平均气温呈显著线性同向变化关系,月平均湿度和月平均气温呈反向变化。平均垂直风速差、垂向温度差、垂向湿度差在0.01水平上呈显著相关性,平均风速与起沙风持续时间在0.01水平上呈显著正相关性,平均风速、平均湿度与平均垂向湿差均呈显著负相关性,平均气温与平均相对湿度在0.01水平上呈极显著负相关性。平均垂直温度差与垂直风速差之间呈极显著负相关,平均垂直温度差与垂直湿度差之间呈极显著正相关性。除了0.5 m高度平均风速外,太阳辐射能均与其余气象要素之间呈极显著相关性。策勒流沙前缘的沙尘天气主要发生在春夏季,起沙风主风向以WNW、W风向为主,应加强绿洲外围WNW、W方位的防沙措施。

古尔班通古特沙漠西南缘柽柳沙包土壤粒度分布特征

柽柳(Tamarix chinensis)沙包是古尔班通古特沙漠地区特殊的生物地貌景观,对维持区域生态环境稳定具有重要作用。采用野外调查与室内分析相结合的方法,对古尔班通古特沙漠西南缘柽柳沙包0—500 cm层土壤粒度特征进行分析。结果表明:(1)该地区柽柳沙包土壤粒度组成以细粒物质为主,其中粉粒含量最高,其次为极细沙粒,两者含量达到80%以上,且50μm以下土壤粒度含量在57%以上。(2)随着土层深度的增加,黏粒、粉粒、平均粒径及分形维数总体呈先升高后降低再升高的变化趋势,极细沙粒、细沙粒及分选系数总体呈先降低后升高再降低的变化,土壤总体分选性较差,偏度呈正偏态,峰态呈中等峰态。分形维数、平均粒径与黏粒、粉粒呈显著正相关,与极细沙粒、细沙粒呈显著负相关,表明分形维数和平均粒径能够较好地反映柽柳沙包土壤粒度组成特征。(3)柽柳沙包土壤粒度的形成受土壤含水量、pH、全磷、有机质及电导率等土壤特性的影响。研究结果表明,平均粒径和分形维数能够较好地反映柽柳沙包土壤粒度分布特征,柽柳沙包土壤粒度组成是荒漠—绿洲过渡带土壤形成中不可忽视的潜在物质基础。

干旱区绿洲耕层土壤重金属铬含量的高光谱估测

土壤重金属铬含量的高光谱估测技术较传统测量方法具有无污染、方便快捷进行动态监测的优势。对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤98个样品的原始光谱反射率R分别进行倒数1/R、对数lg(R)、倒数对数lg(1/R)以及微分变换。不同处理结果与实测土壤重金属铬含量进行相关分析从而筛选出具有极显著相关的特征波段(P<0.001)。以不同变换处理下的特征波段反射率作为自变量,土壤铬含量为因变量,采用多元线性逐步回归、偏最小二乘回归、BP神经网络和随机森林回归方法构建土壤重金属铬含量的高光谱估测模型,并对最优估测结果进行克里格空间插值。结果表明,(1)原始光谱反射率的微分变换处理可有效提升光谱与土壤重金属铬含量之间的敏感性,其中经微分变换后的土壤光谱反射率与铬含量的相关系数由0.487显著提高到0.669(P<0.001)。(2)综合比较各模型的训练集和验证集估测结果,经倒数对数一阶微分[lg(1/R)]′处理后的BP神经网络模型具有较高的估测精度和很强的稳定性,可作为研究区土壤重金属铬含量的最优估测模型,其决定系数(Rd;)在0.8以上,均方根误差(RMSE)小于6.5,相对分析误差(RPD)大于2。(3)研究区土壤重金属铬含量具有中等空间变异性,低含量区域主要分布在新和县和沙雅县的外缘地带,而位于库车市东北部区域的耕层土壤铬含量达到最高水平。受人类活动影响该绿洲的土壤污染问题日趋严重,耕层土壤重金属铬含量呈现出较高含量的空间分布。

绿洲-沙漠过渡带植被覆盖动态变化及其驱动因素——以新疆策勒为例

绿洲-沙漠过渡带是绿洲与沙漠生态系统之间的生态缓冲区,对维持绿洲稳定与防风固沙具有重要的生态功能。以策勒绿洲-沙漠过渡带为例,选取1993—2017年Landsat遥感影像数据、气象与社会经济数据,采用归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index)、像元二分模型和主成分分析方法,探讨小尺度区域长时间序列的植被变化及其驱动因素。结果表明:(1)在近25 a来,策勒绿洲-沙漠过渡带的年均NDVI呈逐年增加的趋势,高NDVI主要分布在其东南部,而低NDVI主要分布在其西与西北部;(2)多年平均植被覆盖度为0.23,其中1993年、1998年、2008年、2011年、2014年、2017年这6期的FVC(Fractional Vegetation Coverage)分别为0.20、0.18、0.19、0.23、0.27、0.28,植被覆盖度在不断增加;(3)植被覆盖度总体以中等和低覆盖为主,分别占研究区总面积的30.73%、21.47%,其次为低、较高、高和极低覆盖植被,分别占研究区总面积的21.48%、20.39%、20.12%、7.26%。植被覆盖明显变好区域所占面积较小且主要集中在中部和东南部及策勒河流域周边,其余变化等级的植被覆盖分布较分散;(4)在年际时间尺度上,人类活动是影响策勒绿洲-沙漠过渡带植被变化的主导因素,植被对降水量和大气相对湿度的敏感度大于气温,其中人工造林、耕地面积、人口数量、防护林面积分别在第一主成分分析中占0.850、0.810、0.853、0.779,大气相对湿度、降水量和牲畜存栏数分别占第二主成分分析的0.845、0.753、-0.608,气温占第三主成分分析的0.883。本研究为进一步认识绿洲-沙漠过渡带的植被变化、影响因素、植被保育及恢复提供理论依据。

基于高光谱特征参数优选的土壤盐分含量建模及其验证

【目的】研究不同维度光谱变换下土壤盐分反演模型及其验证。【方法】以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,面向ASD高光谱数据,利用17种一维数学变换光谱和3种二维变换光谱指数,分别与实测土壤盐分进行相关分析,得到0.01显著性检验水平下初步优选的光谱特征参数,基于VIP准则选入最佳自变量实现PLSR模型构建,进行精度验证。【结果】研究区干季土壤平均反射率随含盐量的增加而高于湿季土壤平均反射率,尤其体现在590、800、1810、2150 nm处;17种一维单波段光谱变换中,对数倒数的一阶微分(1/lgR)变换与土壤盐分含量相关性最好,峰值敏感波段为1083 nm,相关系数绝对值|r|最高达0.63;3种二维两波段光谱变换中,归一化光谱指数NDSI(R_(1780),R_(1742))与土壤盐分含量相关性最好,相关分析决定系数R^(2)最大值为0.57;基于特征归一化光谱指数结合VIP准则进行自变量筛选的PLSR估算模型效果最佳,土壤盐分建模集和验证集的决定系数R_(V)^(2)达0.77,均方根误差RMSEV为0.64 g/kg,相对分析误差RPD为2.11。【结论】利用归一化光谱指数NDSI建立PLSR高光谱模型可有效地对研究区土壤盐分进行定量估算。

库姆塔格沙漠西缘风况特征及沙丘运移规律

利用风况资料和Google Earth卫星影像,分析研究区域的风况特征及沙丘运移特征,并研究沙丘年运移速度、方向及其规律,对防沙治沙手段的提高具有重要意义。结果表明:(1)研究区年平均风速为1.535~1.768 m/s,起沙风平均风速最高值出现在5,6月,全年起沙风平均风速的最低值出现在1月。(2)起沙风和输沙势主要分布在WSW、W、WNW和NW方位。(3)输沙势为0~26 VU,属于低风能环境;风向变率为0.5~0.9,属于中风向变率,钝双峰风况。(4)研究区沙丘年平均移动速度为12.26 m/a,沙丘平均年前移值在10 m以上,属最快速类型,平均移动方向为125.13°,与当地合成输沙方向基本一致。(5)沙丘运移速度与沙丘高度、宽度呈负相关关系,除沙丘高度、宽度以外,风速、输沙势、沙丘密度也影响沙丘的运移速度。

新疆玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应研究

在树木年轮学与气候学理论基础上,以新疆和田地区玉龙喀什河与策勒河下游河岸胡杨为研究对象,基于流域对应的气象、沙尘天气日数、策勒河径流量等因子,分析了玉龙喀什河与策勒河流域胡杨年轮对气象因子的响应特征,以明确干旱荒漠区胡杨生长过程中的气候限制因子,为促进胡杨生态修复及沙尘防治提供理论依据。结果显示:(1)1976-2018年期间,两流域的气象条件基本一致,其中年均气温呈明显上升趋势,年均降水量呈波动上升趋势,大气相对湿度呈下降趋势,年均沙尘暴、扬沙、浮尘日数均呈显著下降趋势;玉龙喀什河流域的胡杨年轮指数呈先显著上升后整体平缓变化的趋势,而策勒河流域的胡杨年轮指数从1985年开始呈较显著的上升趋势。(2)策勒河流域胡杨年轮指数对年均气象要素的响应显著高于玉龙喀什河流域,且策勒河流域树木年轮指数与年均气温呈显著正相关关系(P<0.01),但两流域胡杨年轮指数对年均降水量和大气相对湿度的响应均不显著。(3)玉龙喀什河流域胡杨年轮指数与2月份的大气相对湿度呈显著负相关关系(P<0.05);策勒河流域胡杨年轮指数与3、4、9、10月份的气温呈显著正相关关系,与6月份的大气相对湿度呈显著负相关关系(P<0.05),与2、4月份的径流量呈显著负相关关系。(4)玉龙喀什河流域胡杨年轮指数与秋冬季节的沙尘暴日数、扬沙日数均呈显著负相关关系;除1、2月份外,策勒河流域胡杨年轮指数与月沙尘(沙尘暴、扬沙、浮尘)天气日数基本均呈显著负相关关系。研究认为,玉龙喀什河与策勒河流域的降水稀少且蒸发量大,胡杨生长所需水源主要依赖于地下水和地表径流的补给,策勒河流域胡杨年轮指数受气温、径流量以及修建水库的影响比较明显。

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度分析

新疆策勒绿洲—沙漠过渡带为典型的极端干旱区,风是最主要的搬运动力,风蚀和沙尘暴对土壤沙粒的搬运和堆积造成了土地沙化和荒漠化。运用回归分析和相关分析方法,探讨不同灌丛沙堆风沙沉积物的沉积规律和沙丘发育的影响因素,对不同植被下的沙丘形态特征及沉积物粒度进行分析。结果表明:(1)在不同植被覆盖度下,柽柳比骆驼刺灌丛沙堆的沙物质粒径分布均匀,柽柳和骆驼刺分选的沙物质粒径最粗分别为高覆盖度下和中覆盖度下,最细均为低覆盖度下。(2)沙丘和障碍物演化过程中,高度、长度、宽度三者之间协同变化,相互影响、相互反馈。障碍物的高度和宽度与沙丘长度、宽度和高度之间均存在显著关系,植株的大小影响沙丘形态的发育。(3)风影和灌丛沙丘的沙物质主要由极粗粉砂、极细砂和细砂组成,回涡沙丘的沙物质主要由极细砂和细砂组成,其余粒级沙粒含量很少,均不足5%。从植被类型解析,沙物质粗细为柽柳>骆驼刺>花花柴;从沙丘类型分析,沙物质粗细为回涡沙丘>灌丛沙丘>风影沙丘。(4)沙丘沙物质平均分选系数介于1.42~1.60,属于中等偏上—中等分选性,沙物质偏度平均值介于0.01~0.20,属于对称,沙物质峰态平均值介于0.96~1.07,属于常峰态。(5)沙丘沙物质分选系数与偏度值均呈极显著相关(R^(2)>0.70,p<0.01),沙物质平均粒径与分选系数和偏度值均呈极显著相关(p<0.01)。研究结果对深入理解不同植被下的灌丛沙堆表面沉积物粒度特征和沙丘形态的发育具有重要的意义。

Characteristics of Wind Erosion and Deposition in Oasis-desert Ecotone in Southern Margin of Tarim Basin,China

The oasis-desert ecotone is a fragile ecological zone that is affected both by oasis and desert conditions. To understand the impact of the differences in wind power, and the influence of wind erosion and deposition on the ecotone, meteorological data and contemporaneous wind erosion and deposition data were collected on the southern margin of Tarim Basin with serious sand-blown hazards. The wind velocity, average wind velocity, sand drift potential(DP), resultant sand drift potential(RDP), and sand transportation rate decrease significantly and successively across four landscape types with increasing vegetation coverage(VC). Flat surfaces and areas of shifting sandy ground experience intense wind erosion with fast movement of mobile sand dunes; semi-fixed sand areas experience extensive wind deposition but only slight wind erosion; and fixed sand areas experience only slight wind erosion and deposition. Volume of wind erosion on bare newly reclaimed farmland is up to 6.96 times that of bare shifting sandy ground. Wind erosion volume per unit area and VC follow an exponential function relationship in natural conditions, while wind deposition volume per unit area does not conform to any functions which has close relationship with vary topography and arrangement patterns of vegetation besides for VC. The results indicate that the volume of wind erosion has a close correlation with VC, and different types and distribution patterns of topography and vegetation also profoundly influence the wind deposition volume in the field, and underground water tables in different landscape types control the plant community distribution.

和田地区近60 a沙尘天气的时空变化特征

【目的】改善和田地区的生态环境,为规避沙尘灾害提供科学依据。【方法】利用1960~2018年和田地区皮山、策勒、墨玉、和田、洛浦、民丰、于田等6县1市的沙尘、气象数据,用线性拟合、M-K趋势检验、相关性分析等方法,对沙尘天气的时空变化规律进行了分析。【结果】和田地区沙尘天气在近60 a整体呈下降的趋势,沙尘天气主要集中发生在4、5、6月,而11、12、1月明显减少。从空间上看,沙尘暴日数变化规律为东、南、西边缘的县市出现次数多(民丰、和田、策勒年均沙尘暴日数分别为31.1、19.2、17.7 d),中部县市出现沙尘暴次数较少(皮山、洛浦、于田、墨玉年均沙尘暴日数分别为16.0、10.9、10.7、10.6 d)。沙尘灾害墨玉发生次数最少,民丰发生次数最多。民丰县与墨玉县发生的扬沙、浮尘日数、沙尘暴日数均与大气相对湿度在0.01水平上呈显著的负相关;气候因素主要影响植被覆盖度,进而影响沙尘天气发生的次数。策勒、洛浦、于田、民丰的沙尘暴日数下降突变分别发生在1997、1988、1993、2012年,于田气温上升突变出现在2002年外,其他县市气温的上升突变集中发生在1996~1998年。【结论】地理位置、地形、河流径流量、植被覆盖度等因素综合影响了和田地区的沙尘天气日数的时空变化,研究结果对区域生态建设和沙漠化防治有一定的指导意义。

Re-evaluating the vertical mass-flux profiles of aeolian sediment at the southern fringe of the Taklimakan Desert, China

Reliable estimation of the mass-flux profiles of aeolian sediment is essential for predicting sediment transport rates accurately and designing measures to cope with wind-erosion. Vertical mass-flux profiles from seventeen wind-erosion events were re-evaluated using five typical models based on observed data obtained from a smooth bare field at the southern fringe of the Taklimakan Desert, China. The results showed that the exponential-function model and the logarithmic-function model exhibited the poorest fit between observed and predicted mass-flux profiles. The power-function model and the modified power-function model improved the fit to field data to an equivalent extent, while the five-parameter combined-function model with a scale constant（σ） of 0.00001 m（different from the σ value proposed by Fryear, which represented the height above which 50% of the total mass flux occurred） was verified as the best for describing the vertical aeolian sediment mass-flux profiles using goodness of fit（R2） and the Akaike Information Criterion（AIC） values to evaluate model performance. According to relationships among model parameters, the modified power model played a prominent explanatory role in describing the vertical profiles of the observed data, whereas the exponential model played a coordinating role. In addition, it was found that the vertical profiles could not be extrapolated using the five selected models or easily estimated using an efficient model without field observations by a near-surface sampler at 0 to 0.05 m.

新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沉积物粒度特征及其沉积环境

不同下垫面对同种类型的沙丘的表面风沙沉积物特征产生重要影响,通过数理统计法对新疆策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面不同地貌部位表面沙物质的粒度进行分析,探讨不同下垫面形成的相同的沙丘类型而导致沙丘的粒度特征存在的空间差异及其原因。结果表明:沙漠新月形沙丘比砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质的平均粒径更细,分选性较好,偏度更趋于粗偏,峰态更趋于宽峰态。沙漠新月形沙丘表面沙物质主要由极细沙、细沙、极粗粉沙组成,百分含量分别为58.67%、20.23%、16.83%,其侧翼表面沙物质平均粒径最粗,约为118.99μm,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质主要由中沙、细沙、极细沙、极粗粉沙、粗沙组成,百分含量分别为26.53%、26.43%、26.36%、9.58%、9.14%,其顶部表面沙物质平均粒径最粗,约为291.48μm。沙漠新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.45-1.73之间,属于中等-较好分选性,偏度值介于-0.03-0.07之间,主要表现为对称,峰态值介于0.96-1.01之间,属于常峰态,砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质分选系数介于1.99-2.44之间,主要属于较差分选性,偏度值介于-0.32-0.04之间,主要表现为对称-细偏,峰态值介于0.76-1.15之间,主要表现为常-较窄峰态。沙漠新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境,砾质戈壁新月形沙丘的形成环境是风成沉积环境、河流冲积(洪积)环境。策勒沙丘表面沙物质平均粒径由粗到细依次为砾质戈壁新月形沙丘、沙漠新月形沙丘、回涡沙丘、灌丛沙堆。沙源、地形、风动力条件、沙场特征等方面的差异,造成策勒沙漠与砾质戈壁新月形沙丘表面沙物质粒度特征产生空间差异。

策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被沙丘表面风沙沉积物粒度特征分析研究

通过对策勒绿洲-沙漠过渡带不同植被类型下沙丘表层风沙沉积物粒度分布特征进行研究,探讨不同荒漠植被类型下风沙沉积物的沉积规律。结果表明:胡杨、骆驼刺、柽柳、花花柴灌丛沙堆表层沉积物粒级组成均以极细砂(57.20%-60.37%)为主,其次为极粗粉砂(18.47%-21.34%)和细砂(16.56%-19.03%),骆驼刺灌丛沙堆表面整体风沙沉积物平均粒径最细(84.06μm),胡杨沙堆表面整体沙物质平均粒径最粗(88.88μm)。四种植被沙堆表面沙物质的分选性总体上在中等-较好水平,分选系数介于1.44-2.02之间,胡杨沙堆表层沙物质的偏度值在顶部附近属于极负偏,骆驼刺、柽柳、花花柴灌丛沙堆表面沙物质均为负偏。峰度值介于0.95-1.51之间,胡杨沙堆顶部附近及骆驼刺沙堆表层沙物质主要属于窄峰态,柽柳、花花柴沙堆表面沙物质属于中等峰态。沙物质平均粒径与偏度值呈极显著正相关性(p<0.01),沙物质的分选系数与峰度值呈极显著正相关性,沉积物粒度特征空间差异主要受物源、植被高度、冠型、疏透度等因素影响。

新疆策勒绿洲化进程中典型下垫面的小气候空间差异

利用2010年10月1日至2011年9月30日新疆策勒8个观测站点的风速、气温、大气相对湿度、太阳辐射能、光合有效辐射(PAR)、风向同步观测气象数据,对比分析不同下垫面的小气候空间差异并探讨其原因。结果表明:(1)草原站、农田1、大县城与热瓦克相比,日均风速在3 m高处分别依次降低了63.88%、65.58%、73.24%,小巴扎在2、4 m高处的日均风速始终最小,绿洲内部的月均风速整体低于绿洲外围。流沙地、半固定沙地、固定沙地的主风向大致以WNW、ESE、W风向为主,风向较稳定,而其余观测点的风向较分散;(2)在近12个月观测期内,绿洲内部的平均气温低于绿洲外围,且具有明显的冬暖夏凉效应,冬季1月平均气温由低到高依次为流沙地、半固定沙地、固定沙地、农田1、草原站、小巴扎、热瓦克、大县城,分别为-10.39、-10.25、-10.08、-9.56、-9.25、-9.19、-8.74、-8.71℃,夏季8月平均气温由高到低依次为流沙地、半固定沙地、固定沙地、热瓦克、草原站、农田1、小巴扎、大县城,分别为26.55、26.11、25.41、25.09、24.06、22.89、22.36、22.33℃;(3)半固定沙地、固定沙地、热瓦克、草原站、大县城、小巴扎、农田1在2 m高处的日均大气相对湿度与流沙地相比,依次增加了0.29%、6.67%、7.94%、14.37%、28.99%、30.39%、30.69%,不同下垫面的月均相对湿度空间差异与日均变化的空间差异基本一致;(4)在近12个月的观测期内,太阳辐射能和PAR的变化趋势整体一致,半固定沙地的日均、月均太阳辐射能和PAR始终最高,绿洲-沙漠过渡带的太阳辐射能和PAR整体高于绿洲内部。(5)在春季沙尘暴日,半固定沙地、固定沙地、小巴扎在2 m高处的日平均风速与流沙地相比,分别依次降低了25.75%、27.05%、46.93%,热瓦克、草原站、农田1、大县城的日平均风速依次为3.12、1.38、1.38、0.93 m·s-1。绿洲内部的平均温湿度、太阳辐射能和PAR整体均大于绿洲外围。绿洲内部绿洲化程度较高,绿洲化对其局地小气候效应强,所以在春季沙尘暴日,绿洲内部增温增湿效果相对较好。绿洲开垦年限越长,植被覆盖度愈大,在夏季其降温增湿的效果越显著。

新疆策勒不同荒漠化程度下地表沉积物粒度及分形特征

粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。在新疆策勒不同荒漠化程度下流动沙地、半固定沙地、固定沙地、绿洲四个典型下垫面,采取表面沙物质进行粒度分析,探讨不同荒漠化程度下垫面表面沙物质粒度特征存在的空间差异及其原因。结果表明:四种不同荒漠化程度下垫面表面沙物质平均粒径平均值由大到小依次为流动沙地、半固定沙地、固定沙地、绿洲土壤,分别为132.05、89.80、66.81、58.90μm,分选系数平均值由大到小依次为绿洲土壤、流动沙地、固定沙地、半固定沙地,分别为2.10、1.75、1.64、1.53,粒径分形维数平均值由大到小依次为绿洲土壤、固定沙地、半固定沙地、流动沙地,分别为2.13、1.76、1.65、1.54,随着沙粒的由粗到细,分形程度呈现变好的趋势。流动沙地、半固定沙地、固定沙地表面沙物质偏度均为对称,峰态均属于常峰态,绿洲土壤沙物质偏度属于细偏,峰态属于常-窄峰态,不同荒漠化程度下垫面除流动沙地表面沙物质粒径分形维数与平均粒径无显著相关外,其余均呈显著负相关,沙物质分形维数与偏度值均呈显著负相关,与分选系数、峰态值均呈正相关。四个下垫面除固定沙地和绿洲土壤表面沙物质粒径分形维数与极粗粉沙呈显著负相关(p<0.05)外,与粘粒、粉沙粒均呈显著(极显著)正相关,与沙粒中极细沙、细沙含量呈显著负相关。沙物质的来源、植被覆盖度及风力等均是导致不同荒漠化程度下地表沉积物粒度及分形差异的主要原因。