塔克拉玛干沙漠周边地区暖季气温、降水的变化特征及其响应分析

气温和降水是最重要的气候要素,与人们的生产、生活联系也最为紧密。通过对塔克拉玛干沙漠周边地区9个气象站34年逐月气温、降水资料分析研究,发现该地区暖季气温和降水有明显的上升趋势。暖季气温增加了约0.30℃,暖季对年气温变化的影响不如冷季大。暖季降水量约增加了7.30mm,暖季降水暖季降水量占全年降水量的82.96%,决定了年降水变化趋势。暖季气温对降水存在明显的逆动响应关系。

塔克拉玛干沙漠周边地区20世纪前半叶夏季气温趋势变化

气象和地形条件的复杂使利用山地冰川重建既往气候变化的努力变得困难。通过对西昆仑山崇测冰芯记录中近百年稳定氧同位素(δ^(18)O)资料分析研究,发现在冰芯资料与塔克拉玛干周围气象台站夏季气温记录在可比的30～40年间存在着显著的正相关关系。据此重建了塔克拉玛干周边地区上世纪前半叶夏季气温变化趋势。在世纪尺度上该区气温呈波动上升趋势,沙漠90余年中夏季气温上升幅度约为1．2℃。

塔克拉玛干沙漠周边地区潜在蒸散时空演变特征及其主要影响因素

潜在蒸散是区域干湿状况评价、作物需水量估算和水资源合理规划的关键因子。基于FAO推荐的Pen-man-Monteith公式和16个台站1961—2009年逐日气象观测资料,估算塔克拉玛干沙漠周边地区的潜在蒸散量ET0,在对ET0的时空演变特征进行分析的基础上,探讨了影响该地区ET0变化的主要因素。结果表明,塔克拉玛干沙漠周边地区独特的自然地理条件导致多年平均潜在蒸散的分布和变化具有明显的空间差异。49a来塔克拉玛干沙漠周边地区年和四季ET0变化整体上均为下降趋势,时间演变过程中在20世纪90年代初期均由下降趋势转为缓慢上升趋势。空间上,ET0变化在北部地区多为显著下降趋势,而南部地区多不显著;春、夏、秋3季ET0变化趋势的空间分布与年情况比较一致,但冬季ET0呈上升趋势的站点明显增多。影响塔克拉玛干沙漠周边地区多数站点ET0变化的主导因子是风速;第二影响因子春季和夏季主要是日照时数,而影响秋季和冬季ET0变化的主要是平均气温。

塔克拉玛干沙漠地下水十大问题与展望:基于60年来的水文地质调查研究成果

【研究目的】系统总结近60年来塔克拉玛干沙漠地下水的调查研究成果,从地下水补给排泄、地下水水质与地下水循环等三方面总结主要的成果与认识,指出目前调查研究的不足之处和需要解决的十大问题,展望下一步的工作方向与重点任务。【研究方法】通过系统收集塔克拉玛干沙漠地下水相关的调查报告、学术论文,结合国内外其他沙漠区的最新研究成果,从地下水水量、水质及地下水循环等方面梳理调查研究进展。【研究结果】沙漠地下水的主要来源是绿洲区地下水侧向补给、降水入渗与河水入渗补给;地下水的主要排泄方式是蒸散发,还有少量的人工开采;地下水贮存量巨大,约有80多万亿m^(3);但目前补给量与排泄量的估算均有较大的不确定性。沙漠地下水的水质较差,除个别地区小于5 g/L外,大部分地区在5~10 g/L;在垂向上地下水水质具有上咸下淡的特点。地下水的区域运动规律是先从南向北流动,至塔里木河冲积平原后折向东流,地下水平均流速为55.94 m/a。【结论】下一步建议针对本文提出的十大问题,采用定量化的手段,从更长的时间尺度对地下水的补给量、排泄量进行估算;通过分层试验以及监测等技术获取更多的地下水循环信息,系统研究地下水的循环规律,提出沙漠区地下水循环的模式,定量总结各个循环系统的特点;进一步加大对沙漠区淡水寻找和高矿化地下水开发利用技术研发。

塔克拉玛干沙漠腹地晴天与沙尘暴天气大气边界层对比分析

根据2017、2019年7月塔克拉玛干沙漠腹地GPS探空和地面观测数据,利用位温廓线法等方法,对比分析了沙漠腹地夏季晴天和沙尘暴天气大气边界层结构变化特征。结果表明:晴天和沙尘暴天气大气边界层结构特征显著不同。晴天大气边界层各气象要素垂直分布较为均一,白天对流边界层深厚,高度接近5 km,夜间稳定边界层一般在500 m左右。沙尘暴天气边界层内位温和比湿垂直变化较小,风速较大,可达24.0 m/s,其白天对流边界层在1.5 km左右,夜间稳定边界层在1 km左右。晴天辐射强烈,地表升温迅速,湍流旺盛,是形成晴天深厚对流边界层的主要因素。大尺度天气系统冷平流的动力条件,以及云和沙尘减弱了到达地表的辐射强度是形成沙尘暴天气独特的大气边界层结构的主要因素。

塔克拉玛干沙漠地面风场特征及周边地区沙丘排列关系分析

通过对1996～2000年17个气象站风资料的分析和计算,结合高空环流形势分析,对塔克拉玛干沙漠近地面风场特征进行了研究,并对风场特征与周边地区沙丘排列方向之间的关系进行了分析.研究表明:①塔克拉玛干沙漠近地面风场特征是在高空西风带的背景下,经过青藏高原、天山山脉的动力分支和抬升等作用下形成的.冬季,尼雅河以东盛行偏东风,以西盛行偏西风;夏季,克里雅河以西地区盛行偏西北风和西风,以东盛行东北风.②从东到西,东北风系影响逐渐减弱而西北风系影响逐渐加强;南北方向变化较为复杂.③除若羌地区外,塔克拉玛干沙漠输沙势都小于200 VU,属于低能风环境,且以单峰或锐双峰为主.在区域分布上,沙漠东部及中部强度较大,西部及南部较小.④沙丘排列方向主要由主、次输沙方向的夹角及二者的输沙比率决定,其走向与最大输沙总量垂直.

近47a塔克拉玛干沙漠周边地区气候变化

根据新疆塔克拉玛干沙漠周边12个气象台站1961—2007年的历史气候资料,采用线性回归、Morlet小波、Mann-Kendall突变检测和自然正交分解(EOF)等方法,对近47a的年平均气温、降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等气候要素的基本变化特征进行了分析,结果表明:①年平均气温呈升高趋势,降水量呈增多趋势,年潜在蒸散量和地表干燥度总体呈减小趋势。受其综合影响,气候总体呈较明显的暖湿化趋势。但20世纪90年代初、中期以来,在气温持续上升的同时,潜在蒸散量和地表干燥度呈增大之势,即气候出现了"暖干化"的迹象,该现象值得关注。②突变检测表明,年平均气温在1970年发生了突变性的升高,降水量在1981年发生了突变性的增多,而潜在蒸散量和地表干燥度在1981年发生了突变性的减小。③气温、降水、潜在蒸散量和地表干燥度分别存在准3a、8a的年际尺度和16～23a的年代际尺度的周期性变化。④12站的年平均气温、降水量、潜在蒸散量和地表干燥度等4要素的最主要空间分布特征均是同向变化。

近50a塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠及其周边地区气候变化特征的对比分析

利用塔克拉玛干沙漠和古尔班通古特沙漠及两大沙漠周边地区（包括平原和山区）76个气象站1961—2010年的逐日地面观测资料，对比分析了两个沙漠及其周边地区气温和降水变化特征。结果表明：塔克拉玛干沙漠及其周边地区年平均气温明显高于古尔班通古特沙漠及其周边地区，但是升温速率低于古尔班通古特沙漠，两大沙漠及其周边地区年平均气温的差值在缩小，塔克拉玛干沙漠周边山区上升速率接近或者大于大部分平原地区，而古尔班通古特沙漠周边山区上升速率与平原地区相比总体偏小，塔克拉玛干沙漠及其周边地区年平均气温的突变时间在1989--1993年，古尔班通古特沙漠及其周边地区的突变时间在1994-1995年，同时均存在8-9a振荡周期；古尔班通古特沙漠及其周边地区年降水量是塔克拉玛干沙漠及其周边地区的2．5倍，增加速率高于塔克拉玛干沙漠及其周边地区，增加相对幅度小于塔克拉玛干沙漠及其周边地区，两大沙漠及其周边地区年降水量的差值进一步加大但加大的速度在减缓，塔克拉玛干沙漠及其周边地区的突变时间在1984年，古尔班通古特沙漠及其周边地区的突变时间在1983-1986年，塔克拉玛干沙漠及其周边地区存在5a、7～8a和18a的振荡周期，古尔班通古特沙漠及其周边地区存在2～4a、6～8a、18a的振荡周期。

塔克拉玛干沙漠与撒哈拉沙漠沙尘气溶胶光学特性对比研究

基于2007—2021年CALIPSO和MODIS主、被动卫星遥感探测数据,对塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠的气溶胶光学特性时空分布特征进行探究及对比分析。结果表明:(1)两大沙漠的沙尘气溶胶对总气溶胶的贡献率最大,气溶胶类型季节变化的相对单一性反映了塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠地区存在沙漠沙尘排放对总气溶胶成分的显著影响;(2)塔克拉玛干沙漠气溶胶光学厚度AOD的峰值出现在春季(春季>夏季>秋季>冬季),而撒哈拉沙漠AOD的峰值出现在夏季(夏季>春季>秋季>冬季);(3)撒哈拉沙漠总气溶胶抬升高度与塔克拉玛干沙漠相近,但近地面层消光系数明显小于塔克拉玛干沙漠;塔克拉玛干沙漠的消光系数平均值在所有季节中均大于撒哈拉沙漠,故塔克拉玛干沙漠的沙尘气溶胶AOD比撒哈拉沙漠的大;相比沙漠沙尘气溶胶,塔克拉玛干沙漠和撒哈拉沙漠都无明显的污染沙尘和抬升烟活动。上述研究结果揭示了两大沙漠源区沙尘气溶胶光学特性的观测事实与利用大气气溶胶时空变化特征反映区域气候变化的可能性。

塔克拉玛干沙漠粉尘释放通量研究

土壤风蚀产生的粉尘颗粒物严重影响空气环境质量,为了探明粉尘释放规律,有必要研究不同高度层风速和摩阻风速对粉尘释放通量的影响机制。通过分析塔克拉玛干沙漠观测站不同高度层风速和平均摩阻风速,利用DPM模型计算粉尘释放通量,综合分析摩阻风速与粉尘释放通量的相互关系。结果表明:(1)不同观测日不同高度层的风速变化各不相同,2 m高度层风速的变化范围是0.05~7.73 m/s,4 m高度层风速的变化范围是0.09~7.19 m/s,10 m高度层风速的变化范围是0.5~8.09 m/s。(2)4月1-30日各个观测日24 h内平均摩阻风速分别为0.42、0.34、0.27、0.34、0.16、0.32 m/s,变化范围为0.16~0.42 m/s。(3)DPM模型研究发现实测跃移通量约为模拟值的129%,模拟值与实测值相关性较好,R2为0.91。

塔克拉玛干沙漠周边地区极端弱降水的时空变化特征

选用塔克拉玛干沙漠周边40个气象站1961—2009年日降水资料和4个极端弱降水指标,分析该地区极端弱降水的时空变化特征。采用M-K法和F检验对各站点降水指标的变化趋势及变化率进行检验和计算,并利用Monte Carlo模拟进行区域显著性检验。由Copula函数得到两降水指标的联合分布,计算两降水指标的联合重现期。结果表明:(1)年最长连续无降水日数(CDD)多为80~100d,呈显著减少趋势;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日数(D25)为0~10d,呈显著增加趋势;每年日降水量小于降水日序列25%分位数的总降水量(P25)的值集中在0~1.5mm,2~3mm的P25从2000年才开始出现;出现频率最高的每年日降水量小于降水日序列25%分位数的日平均降水量(I25)为0.1~0.3mm,I25超过0.4mm的情况极少出现。(2)CDD与D25和P25各自五年一遇值的空间分布相反。除CDD和D25均大于各自五年一遇值的联合重现期较长外,其余各类型联合重现期较短。沙漠周边地区发生不同类型极端弱降水事件的概率不同。

塔克拉玛干沙漠腹地柽柳年轮宽度对地下水埋深的响应

【目的】柽柳作为干旱荒漠生态系统的典型物种,研究其年轮宽度对地下水响应的保护有重要价值。【方法】研究基于沙漠腹地达理雅博依绿洲地下水埋深资料,利用年轮测定方法分析不同地下水埋深状况下柽柳年轮宽度的变化,探讨其与地下水埋深变化的关系。【结果】样地一地下水埋深随时间逐年增加,埋深范围是1.2~2.6 m,柽柳的年轮宽度在2001-2020年呈显著增加趋势,变化范围为0.98~5.80 mm,年轮宽度年际间差异显著;样地二地下水埋深随时间增长呈现先增加后减小的趋势,埋深范围是2.7~4.5 m,柽柳年轮宽度在1977-2020年整体呈正弦函数变化,范围为1.46~4.41 mm,年轮宽度年际间差异性不显著;样地一柽柳标准年表振幅范围是0.502~1.641,大于样地二柽柳标准年表振幅范围为0.577~1.331。【结论】样地一地下水埋深向着柽柳生长适宜的范围增加时,有利于柽柳的生长,表现为年轮宽度增加,样地二的柽柳年轮宽度变化和地下水埋深之间无显著相关性。

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。

《塔克拉玛干沙漠历史文化体验休闲娱乐区概念设计方案》

设计说明:塔克拉玛干沙漠历史文化博物苑的建设着眼实现保藏、展示、体验、娱乐四大功能。以封闭式博物馆和丰开放式补给站、全开放式沙漠文化体验中心为实体依托,统筹规划整个场地建设,为游客提供休闲娱乐等功能。

对打好三北工程塔克拉玛干沙漠边缘阻击战的思考——以新疆维吾尔自治区为例

塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠,是影响我国沙尘暴天气的主要沙源区之一。塔里木盆地是三北工程六期的重点建设区。文章基于新疆荒漠化和沙化土地现状,以打好三北工程塔克拉玛干沙漠边缘阻击战为主要目标,分析了新疆荒漠生态系统的服务价值,明确了防沙治沙原则,提出了打好阻击战的几点思路对策。

自治区召开“三北”工程攻坚战暨塔克拉玛干沙漠边缘阻击战现场推进培训会

6月24日,自治区“三北”工程攻坚战暨塔克拉玛干沙漠边缘阻击战现场推进培训会在且末县召开。会议深入贯彻落实习近平生态文明思想,对打好“三北”工程攻坚战、打赢塔克拉玛干沙漠边缘阻击战再作动员、再作部署、再作培训,推动全区上下把各项任务扛起来、抓到位、落实好。

河西走廊——塔克拉玛干沙漠边缘阻击战

河西走廊一塔克拉玛干沙漠边缘阻击战片区是我国北方风沙活动最为频繁、灾害最为严重的沙尘源区,也是打好新时代“三北”工程三大标志性战役的重点和难点地区。阻击战以“防风、阻沙、控尘”为治理目标,聚焦“风、沙、尘”的源区和路径区,构筑起点线面结合、多廊多屏交织、防治用全链条阻击的主体框架,打造“一带一路”干旱区荒漠化防治示范样板。

信息化与数字化综合技术手段在塔克拉玛干沙漠某公路建设项目的应用实践

新疆塔克拉玛干沙漠地区独特的地理和气候环境给沙漠及周边地区的高速公路建设带来多重困难。在该地区修建高速公路是一项极端条件下的挑战性工程。在这种特殊背景下,信息化和数字化技术的应用尤为关键。本文通过深入探讨信息化和数字化技术在沙漠公路建设中的应用,提出了在极端地理和气候环境下开展沙漠公路施工的有效解决方案。这项研究不仅有助于提高工程建设的效率和安全性,还为信息化和数字化技术在特殊环境下的应用提供了实际经验,为今后类似工程项目的实施提供有益借鉴。

塔克拉玛干沙漠复合型纵向沙垄顶部高立式沙障防沙效应长久性探讨

以布设在塔克拉玛干沙漠腹地复合型纵向沙垄顶部的高立式沙障为对象,在多年对比观测的基础上,从长久性角度探究防沙效应。结果分析表明:除了公认的阻沙作用外,高立式沙障还有更为重要的“定沙”作用,即能将原来的沙丘整体性移动转变成只有落沙坡前移,迎风坡基本上被固定;即使被风沙掩埋,“定沙”作用仍然会长期存在,由此导致风沙运动规律明显地发生变化,造成落沙坡前移的速度越来越慢,平均运移速度从开始半年左右时约0.99 m/y,到16年后降至0.49 m/y左右。“定沙”作用不仅能大幅度延缓“沙丘前移,埋压公路”的时间,而且在沙害防治方面也具有极大的效率。因此,在流动性沙丘分布区的道路沙害防治体系中,高立式沙障是必不可少的,尤其是上风侧。

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴对新月形沙丘表面粒度变化的影响

以塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘为研究对象,对同一沙丘在沙尘暴作用下形态从新月形沙丘-不规则沙丘-新月形沙丘的演变过程做了观测记录,通过对不同形态沙丘表沙的粒度测量,研究沙尘暴对新月形沙丘表沙粒度的影响。结果表明:(1)新月形沙丘变形前与复原后,迎风坡中轴线处表沙的粒度变化趋势未发生变化,表现为从迎风坡脚至丘顶整体上逐渐变粗,表明风向风力相同或相近时,沙尘暴对形态相近的新月形沙丘迎风坡的粒度分布模式影响较小。(2)新月形沙丘中轴线与沙脊线处表沙均以极细沙和细沙为主,新月形沙丘原貌时,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为83.07%、82.81%,在左翼与右翼沙脊线处分别为84.42%、91.20%,复原为新月形沙丘后,极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为73.18%、76.31%,在左翼与右翼沙脊线处分别为76.63%、74.0%。沙尘暴过后复原的新月形沙丘表沙分选性极好,粒径整体偏细,粒度参数一致性增强,表明沙尘暴对新月形沙丘表沙的粒度特征有重要影响。研究结果可为沙尘暴作用下新月形沙丘表沙粒度的空间分布规律研究提供重要参考价值。