塔克拉玛干沙漠南缘新月形沙丘移动特征

新月形沙丘的移动特征可以反映区域内风沙运移和地貌演化过程,对于科学开展风沙灾害防治具有重要意义。本文利用卫星遥感影像与气象再分析数据,研究了塔克拉玛干沙漠南缘6个新月形沙丘群2012—2022年的形态变化与移动特征。结果表明:(1)研究区域内新月形沙丘平均移动速率为6.86 m·a^(-1),移动方向与对应区域内盛行风方向基本一致;(2)不同区域内新月形沙丘形态参数之间的关联性呈现显著差异;(3)沙丘高度、下垫面植被覆盖、年均降雨量以及地表温度与沙丘移动速率呈负相关关系,分区拟合结果有差异;(4)且末西南区域的年平均输沙通量约为77120.5 kg·m^(-1)。研究结果反映了新月形沙丘移动规律的复杂性,不同地理环境因子的影响程度或存在显著差异,需结合实地情况进行具体分析。同时,在沙丘演化过程中,形态参数的动态变化反映了沙丘迁移的内在机理,进一步为新月形沙丘的发育机理提供了实证数据,也为沙丘危害防治和土地规划提供了参考依据。

塔克拉玛干沙漠南缘小绿洲近50a来气候变化特征

干旱区的绿洲明显影响着绿洲局地气候。研究表明:近52 a来,策勒绿洲和安迪尔绿洲气候变化的总体趋势基本一致,两处绿洲的气温均呈现上升趋势,其中最低气温上升明显,但最高气温没有显著变化,气温年较差减少;降水增加,并且均存在降水异常年份,其中安迪尔绿洲降水增加趋势显著,并且存在突变;两处绿洲总体相对湿度呈现轻微下降趋势,但逐年变化幅度不大。塔里木盆地南缘绿洲降水存在从西向东倾向率逐渐增加的趋势;绿洲的"冷岛效应"与绿洲面积有关,面积较大的绿洲气温倾向率较小。

绿洲-沙漠过渡带骆驼刺群落的防风阻沙作用

以塔克拉玛干沙漠南缘的策勒绿洲——沙漠过渡带为研究区,从防风阻沙的角度研究该区域主要植物群落-骆驼刺群落的生态学特性,并分别对骆驼刺样地和裸沙样地进行梯度风速和多向输沙的同步对比观测,结合输沙势的季节和方向分布,确定骆驼刺群落的防风阻沙作用。结果表明,多年生木质化草本植物骆驼刺在4月上旬萌发,5～7月为生长旺季,8月以后生长缓慢,以木质化过程为主。4～6月为该区域的强风盛行期,活体骆驼刺植被的盖度并不能有效防止风蚀,但头年生长的骆驼刺地上部分干枯死亡后仍处于直立状态,在翌年风季来临时有效发挥防风阻沙作用。与裸沙地相比,覆盖度在30%左右的骆驼刺样地风速可降低26%～67%,对应的地表输沙通量也仅为裸沙地表的15%。根据实测输沙量与风能的关系推断,如果没有骆驼刺植物的保护,每年从策勒绿洲西部风沙前沿进入绿洲内的单宽输沙量可达到170.24 t.km-1.a-1,而骆驼刺地表单宽输沙量仅为26.43 t.km-1.a-1,可见骆驼刺群落具有极好的阻沙效果。

塔里木盆地南缘新生代沉积:对青藏高原北缘隆升和塔克拉玛干沙漠演化的指示

塔里木盆地南缘新生代沉积地层厚达万米以上。研究的叶城和阿尔塔什两个剖面分别厚4500m和7000m,基本代表了塔里木南部的新生代沉积。叶城剖面的底界年龄根据磁性地层测定约为8Ma。阿尔塔什剖面的底界年龄根据海相碳酸盐岩87Sr/86Sr的比值与全球Sr同位素曲线对比,约为30～35Ma。从岩性地层分析,剖面的下部为中新统乌恰群,主要由泥岩和粉砂岩组成,沉积相为低能环境的辫状河和曲流河。剖面的中部是上新统阿图什组,由红色泥岩、砂岩夹薄层砾岩以及埋藏风成黄土构成,沉积环境为冲-洪积扇的中远端。剖面的上部是上新统—下更新统西域组,由中粗砾岩夹块状粉砂岩透镜体(埋藏风成黄土)组成,主要是近源洪积扇沉积和风成沉积,以上地层层序可以进行很好的区域对比。塔里木盆地南缘新生代沉积由新近纪红层向上变化为逆粒序砾岩和碎屑流沉积,记录了青藏高原北缘隆升造成的沉积环境的变化,尤其是干旱化气候的阶段性演化。在约8Ma时,叶城和阿尔塔什两个剖面都发育了风成沙丘沉积。而在阿尔塔什剖面,沙丘沉积之下还发育了一套厚层的膏盐沉积,指示了塔里木盆地南缘在此前后已经相当干旱,只是仅凭这些证据还难以判断沙漠发育的规模。而上新世—更新世阿图什组和西域组中发育的埋藏风成黄土沉积,则指示了塔克拉玛干沙漠在此时已经发育到了相当规模,极度干旱的气候条件(可能类似于现在)已经形成。

塔克拉玛干沙漠南缘红柳沙包有机质碳氮含量与气候环境变化

干旱区红柳沙包沉积纹层具有计年和气候环境指示意义。以塔克拉玛干沙漠南缘策勒和安迪尔地区的红柳沙包为研究对象,通过TOC、TN和C/N分析,探讨气候环境变化。研究表明:红柳落叶C/N变化受到TN和TOC共同影响,但TN是主要因素。虽然受地理位置和人类活动影响,区域间的气候环境变化存在差异,但整个塔克拉玛干沙漠南缘地区,近400多年来,随大气CO_2浓度增加,气温持续升高,气候经历了1600-1690年(冷湿)、1691-1770年(冷干偏暖)、1771-1900年(冷湿偏暖)、1901-1990年(暖干)和1991-2010年(暖湿)等5个阶段。

基于HYSPLIT模式分析的塔克拉玛干沙漠南缘暴雨水汽特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2001—2020年5—9月(暖季)塔克拉玛干沙漠南缘(简称沙漠南缘)发生的5次暴雨天气大尺度环流背景和水汽特征,再运用HYSPLIT模式(拉格朗日)方法模拟计算了该区域暴雨天气的水汽轨迹、主要路径及不同源地的水汽贡献。结果表明:暴雨天气的水汽源地主要来自西南亚、中亚、北疆;水汽自源地出发经巴基斯坦北部、印度西北部、阿富汗东北部(简称IPA关键区)和南疆关键区,分别从西南和偏北路径进入暴雨区,途经南疆关键区的水汽来源对暴雨的贡献较大。沙漠南缘暴雨过程中,大气中层(500 hPa)的水汽主要源自西南亚,但沿途损失很大,而低层(700 hPa)的主要水汽贡献来自北疆,且沿途损失较小。来自北疆和南疆盆地的水汽主要从近地层输送至700 hPa;来自西南亚、大西洋及其沿岸等地的水汽主要输送至700 hPa以上。基于上述特征,建立了沙漠南缘暴雨过程水汽来源及路径的三维结构模型,并对各层水汽贡献和来源做了更细致的描述。

塔里木盆地南缘水资源开发与绿洲的生态环境效应

主要讨论塔里木盆地南缘的自然环境特点、水资源及其开发利用,揭示在百年来气候变化和人类活动影响下,特别是近50a来,对沙漠南缘的生态脆弱带的绿洲产生明显的生态环境负效应,引起的生态环境退化极不利于区域可持续发展。为此需要从区域生态环境战略考虑,调整水资源配置和优化利用,实施天然绿洲与人工绿洲相应的保护和并重发展,逐步恢复天然绿洲的水分生态平衡。这样,才能遏制住强劲的区域土地退化态势,抵御沙漠化灾害,并走向良性循环。

塔克拉玛干沙漠南缘水资源开发与绿洲生态环境负效应

主要讨论塔克拉玛干沙漠南缘的自然环境特点、水资源及其开发利用 ,揭示在百年来气候变化和人类活动影响下 ,特别是近 5 0年来 ,对沙漠南缘的生态脆弱带的绿洲产生明显的生态环境负效应 ,引起的生态环境退化极不利于区域可持续发展。为此需要从区域生态环境战略考虑 ,调整水资源配置和优化利用 ,实施天然绿洲与人工绿洲相应的保护和并重发展 ,逐步恢复天然绿洲的水分生态平衡。这样 ,才能遏制住强劲的区域土地退化态势 ,抵御沙漠化灾害 。

甘肃引黄灌区典型荒漠植物种群生态位特征

为了解甘肃引黄灌区北部天然荒漠植被群落的演替与发展趋势,为植物资源保护与利用提供理论依据,根据植被生长立地类型,分别选择流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘上的典型荒漠植被群落,研究了不同种群的生态位宽度值,并分别对采用Raunkiaer生活型系统和《中国植被》生活型系统划分的不同生活型植被进行了生态位宽度值比较,结果表明:各种群在不同立地类型上的生态位宽度值存在差异,不同立地类型各种群生态位宽度值的平均值大小表现为固定沙丘>半固定沙丘>流动沙丘;不同生活型种群在不同立地类型上的生态位宽度值也存在差异,地面芽植物、灌木与小灌木在三种立地环境下的差异性最为明显;不同生活型植被的生态位总宽度值的大小为地上芽植物>一年生植物>地面芽植物>高位芽植物,半灌木与小灌木>一年生植物>多年生草本>灌木。

塔克拉玛干沙漠南缘红柳沙包沙物质粒度特征与风沙环境变化

清晰的红柳沙包沉积纹层,不仅可以计数其年代,同时对还原区域历史气候环境有重要的指示意义。选取塔克拉玛干沙漠南缘地区三个采样点红柳沙包沉积纹层沙物质粒度参数、距平值和萨胡判别指数等指标,结合SPSS17.0,Sigma Plot和Excel 2007等软件进行计算分析,目的在于还原该地区百年来的风沙环境变化情况。分析结果表明,塔克拉玛干沙漠南缘的红柳沙包沉积纹层沙物质以细沙占绝对优势,沙物质的粒度参数、粒级分布、粒度概率累计特征等都具有较强的相关性。从粒度数据中还可分析得出,B采样点风沙搬运动力最强,沉积物质以跃移和蠕移为主,说明B采样点的沉积环境更加稳定。C采样点的沉积物质则以悬移为主。通过采样点位置关系判断该地区红柳沙包的沙源主要是风成沙。沙物质粒度变化序列表明,近二百余年来该地区的气候从干旱逐渐转向湿润。塔克拉玛干沙漠南缘地区风沙环境变化阶段包括:1801—1872年,风沙作用较弱;1872—1902年,风沙作用明显变强;1903—1984年,风沙作用强度一般;1985—2010年,风沙作用明显回落。

且末绿洲沙漠过渡带防护林工程小气候效应研究

为了探讨沙漠绿洲过渡带不同林龄的防护林对区域内小气候的影响,揭示风速、温度、湿度等气象要素的时空变化规律,针对且末绿洲边缘区块状防护林生态屏障,设置了5个观测点,采用小型自动气象站对防护林区和裸露流沙区的风速、空气温度、湿度进行连续同步观测。结果表明:(1)相对裸露流沙地,梭梭林(2a,5a,7a林龄),17a林龄混交林防风效能分别为5.26%,31.57%,42.10%,78.94%。混交林(17a)的防风效能显著高于梭梭林(2a,5a,7a林龄),但各防护林防风效能随着风速的增大有所下降。(2)防护林可以降低区域内的日均气温,且林龄越大,降温效果越明显;但达到一定年限后,降温效应不再增强。(3)夜晚裸露流沙区气温高于防护林区,白天混交林(17a)区气温显著高于裸露流沙区。(4)防护林可以增加空气湿度,林龄越大,增湿效应越强,防护林区夜晚的增湿效应高于白天。

腾格里沙漠南缘末次冰消期微量元素反映的古气候环境

为探讨腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候演变,通过测量土门剖面52L～41FD层段的6个测年样品的年代和83个常规样品的微量元素的质量分数,分析了土门剖面微量元素特征反映的该地区末次冰消期的古气候环境变化.分析结果表明:微量元素按其质量分数从高到低依次为Mn、P、Sr、Rb、Cr、V、Zn、Ni、Cu、Nb,各元素的质量分数在砂黄土、古土壤和湖相沉积中表现为相对峰态,而在沙丘砂层段中表现为相对谷态;在垂直方向上,各微量元素的质量分数随着各沉积相的多次更替,构成了10条峰谷交替的锯齿状形态的元素波动过程线;结合研究区地理位置与微量元素特征,以Zn、P的质量分数为代表的气候替代性指标指示本区东亚冬、夏季风变化,据此划分出了8个冷暖波动事件:"冷干事件"C1(11 870～11 640 a BP)、C2(12 650～12 050 a BP)、C3(13 340～13 010 a BP)、C4(13 810～13 620 a BP),"暖湿事件"W1 (12 050～11 870 a BP)、W2 (13 010～12 650 a BP)、W3 (13 620～13 340 a BP)、W4(14 850～13 810 a BP).本研究与格陵兰GRIP冰芯和中国南京葫芦洞H82石笋之间较高的同步性表明:腾格里沙漠南缘末次冰消期的气候波动可能受北半球的高纬动力驱动.

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段主元素特征及其记录的古气候环境

腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段由3层沙丘砂、2层湖相沉积、2层古土壤和5层黄土构成。主元素氧化物中，Si02含量在沙丘砂层呈现峰态，而在黄土、湖相沉积及古土壤呈现谷态；A1203、TFe（Fe203＋FeO）、CaO、MgO、Na20、K20和TiO2则在沙丘砂层呈现为谷，在黄土、湖相沉积及古土壤中呈现为峰，Si02分别与A1203等氧化物在垂直方向上呈镜像对称。结合研究区地形，对元素氧化物特征分析后，认为可用硅铝比高低变化指示本区东亚冬夏季风变化。划分出了9个冷暖波动事件，按时间先后依次为：C5（14930-14847 a BP）、W4（14847-13810 a BP）、C4（13810-13620 a BP）、W3（13620-13340 a BP）、C3（13340-13010 a BP）、W2（13010-12650 a BP）、C2（12650-12050 a BP）、W1（12050-11860 a BP）和C1（11860-11600 a BP）。本研究层段与格陵兰GRIP冰芯及南京葫芦洞石笋记录的末次冰消期冷暖变化有较高的相似性，可能本区末次冰消期季风气候变化受北半球高纬驱动。

沙化草地改良引种试验

在古浪县腾格里沙漠南缘沙化草地,对花棒Hedgsarum scoparium、白沙蒿Artemisia sphaerocephala、柠条Caragana korshinskii等7个品种不施肥、不灌溉进行引种试验。生育期、株高、产草量、返青率、成活率、夏季生长状况等指标表明,白沙蒿、驼绒藜C.latens、柠条、花棒4个品种是改良沙化草地的优选品种。

塔克拉玛干沙漠南缘两次极端暴雨的气流模型与水汽输送特征

采用区域自动站逐小时降水观测数据、GPS/MET大气可降水量观测数据和NCEP/NCAR提供的FNL0.25°×0.25°分析数据,通过对比塔克拉玛干沙漠南缘和田地区2次落区接近、强度不同暴雨过程的环流和水汽特征,分析了影响极端暴雨产生的急流和水汽因子指标,结果表明:沙漠南缘暴雨时环流配置符合“三支气流”模型,高空急流、中层偏南风、低层辐合切变的强度与降水量正相关,当高层有极涡直接南伸至中亚发展而成的副热带大槽、中层有气旋前部的强偏南或西南气流、低层有偏东风急流明显西伸与西风急流形成强辐合时,有利于出现极端暴雨。沙漠南缘暴雨的水汽源地、输送路径、水汽含量、饱和层厚度与降水量相关,暴雨的水汽源地一般为欧洲和北冰洋,降水区水汽输入以中低层为主,低层比湿>6 g·kg^(-1),饱和层位于700 hPa以上;当中高层有来自阿拉伯海、孟加拉湾的由偏南风输送水汽的加入,低层比湿增加至8 g·kg^(-1)、饱和层扩展至750 h Pa以下时,可能出现极端暴雨。

近200年来安迪尔故城红柳沙包孢粉组合与环境变化

塔克拉玛干沙漠南缘安迪尔故城红柳沙包剖面孢粉分析结果表明：1792年以来,安迪尔故城地区孢粉组成以草本植物花粉为主,灌木植物花粉次之,乔木植物花粉较少,蕨类孢子和水生植物含量较低,植被演化经历了荒漠灌丛-荒漠草原-荒漠灌丛的演替过程。利用转换函数法进行的古气候定量重建结果显示,相对于研究时段的平均值,研究区气候变化经历了3个阶段：1792-1905年为暖干期,气温逐渐上升,年平均气温为10.6-12.6℃,降水量变化在33.4-70.4mm之间,期间出现若干个小的冷暖交替期;1905-1950年气候冷湿,气温下降明显,年平均气温为9.5-11.7℃,降水明显增多,降水量变化在52.9-95.1mm之间;1950年后为暖湿期,气温逐步回升,平均气温为10.2-12.2℃,降水变化在47.3-81.6mm,仍相对湿润。

近400年来塔克拉玛干沙漠南缘红柳沙包孢粉组合与环境变化

干旱区发育的红柳沙包沉积纹层不仅是一种计年形式,且蕴含丰富的气候环境信息,是研究荒漠地区近现代高分辨率气候环境变化的有效代用指标。文中依据沉积纹层计年和AMS14 C、137 Cs和210 Pb等测年方法,综合确定了塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲达玛沟红柳沙包沉积纹层的年代序列,并通过孢粉组合特征分析,利用WAPLS方法重建了近400年来的古植被和古气候。研究表明,1590—1813年,孢粉以草本和灌木类型占据优势,形成以蒿属、藜科、禾本科和柽柳属为主的荒漠灌丛植被类型,气候以暖干为主;1814—1930年,孢粉以灌木类型占据绝对优势,以柽柳为主,后期草本花粉增加明显,为从荒漠灌丛到荒漠草原的过渡期,气候波动较大;1931—2010年,孢粉仍以灌木和草本类型为主,形成以柽柳属、禾本科和蒿属为主的荒漠草原,平均气温小幅度下降,降水明显增多,气候总体表现为冷湿,该阶段大量出现以大禾本为主的农作物孢粉,表明这一时期人类活动对气候环境影响逐渐增大。

塔克拉玛干沙漠南缘红柳沙包落叶阳离子含量及气候环境变化

通过研究塔克拉玛干沙漠南缘地区安迪尔故城、安迪尔牧场和达玛沟乡3个不同地点的红柳沙包沉积纹层,系统分析了近400多年来红柳沙包落叶阳离子与气候环境变化的关系。结果表明,3个采样点中4种阳离子的变化幅度排序均为Ca2+>K+>Mg2+>Na+,其中Ca2+含量的变化与阳离子总量变化的相关系数最高,表明可以用Ca2+含量的变化或阳离子总量的变化分析气候环境变化趋势。红柳沙包落叶阳离子含量与温度呈负相关,依此划分塔南地区近400多年来的冷暖期,1590—1691年为暖期,1692—1896年为冷期(其中暖波动为1799—1808年、1825—1829年、1878—1881年和1887—1891年),1897—2010年为暖期(其中冷波动为1939—1941年、1992—1998年);降水量与红柳落叶阳离子含量的相关性较差;阳离子含量变化与区域洪水事件有较好对应。进一步完善了利用红柳沙包阳离子含量变化揭示气候环境变化的可行性,填补了塔南地区近400多年来高分辨率气候变化部分时段的空白。

塔克拉玛干沙漠南缘典型绿洲ET_(0)模型适用性评价及修正

ET_(0)模型在不同地区具有不同的适用性,而对极端干旱的塔克拉玛干沙漠南缘绿洲的ET_(0)模型的适用性研究较为稀缺。利用2006—2014年生长季(4—10月)策勒气象站逐日气象资料,以自动称重式蒸渗仪实测数据为标准,采用最大绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、模型效率(EF)和一致性指数(d)4个指标,在日、月时间尺度上评价了6种常用ET_(0)模型在策勒绿洲的适用性,并使用回归修正法和比例修正法分别修正了这6种模型。结果表明:(1)日、月时间尺度上,Hargreaves-Samani(H-S)模型高估程度较大,其余模型均不同程度低估,拟合度由高到低依次为FAO-56PM、Jensen-Haise(J-H)、Priestley-Taylor(P-T)、Makkink、Turc、H-S。(2)所有ET_(0)模型月值变化趋势与蒸渗仪实测值基本一致,除FAO-56PM和Turc模型计算的ET_(0)月值在6月达到峰值外,其余模型均在7月达到峰值,在生长季尺度所有模型ET_(0)月值与蒸渗仪实测值呈显著相关。(3)日、月时间尺度上,回归修正法和比例修正法修正后的ET_(0)模型计算结果与蒸渗仪实测值均呈极显著相关,回归修正法优于比例修正法。(4)相关性分析表明,对策勒绿洲ET_(0)影响由高到低的气象因子依次为Tmean>Tmin>P>Tmax>Rs>U2>RHmean。