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。

塔克拉玛干沙漠春季沙尘活动与西风急流位置变化的关系

基于1980-2020年MERRA-2再分析资料和气象站点沙尘日数资料,利用定义的西风急流位置指数挑选了春季各月急流位置显著变化的年份,通过对比分析急流偏北和偏南年沙尘混合比、沙尘日数和大气环流场的差异,初步揭示了西风急流位置变化对塔克拉玛干沙漠沙尘活动的影响。研究发现:(1)春季各月西风急流的位置随年份呈现很强的波动性,且不同月份年际变化趋势不同,其经向移动主要是由沙漠上空南北温度梯度的变化引起的;(2)春季塔克拉玛干沙漠沙尘活动与西风急流位置变化有显著的相关性,当急流北移(南移)时,大气柱各层沙尘混合比均有显著的增加(减少);(3)春季塔克拉玛干沙漠沙尘日数与西风急流的南北移动紧密关联,急流北移将导致春季各月浮尘、扬沙、沙尘暴平均日数增加;(4)伴随春季西风急流北移,青藏高原及塔克拉玛干区域中高层大气被异常反气旋主导,沙漠上空西风急流增强,动量下传增加,同时低层大气出现异常东风,地表风速增强,显著影响了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘的排放和输送。

《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。以封闭式博物馆和半开放式补给站、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。

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。

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。

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。

塔克拉玛干沙漠夏季近地面层湍流特征与热量和动量输送差异及成因研究

利用2016年7月新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站近地面层大气湍流实验观测资料,采用涡动相关、象限分析和频谱分析等方法,研究塔克拉玛干沙漠腹地强热力作用下近地面层湍流特征,对比分析热量输送与动量输送的差异,探讨输送差异的成因和物理机制。研究结果表明,近中性层结条件下,塔克拉玛干沙漠腹地近地面层湍流运动对热量和动量的输送作用类似;随着大气不稳定度增加,热量与动量的输送差异增大。在强热力条件下,湍流运动对热量的输送效率较高,但对动量的输送存在较大的随机性。输送差异形成的原因与湍流相干结构密切相关,在不稳定层结条件下,湍流相干结构以热羽为主,能够引起位温和垂直速度的同相位变化,但较难引起水平速度的相应变化。湍流运动的动力和热力响应物理机制不同,是热量与动量的输送差异及其随大气不稳定度增强而增大的主要原因。

基于VOSviewer的塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究文献分析

作为中国最大和世界第二大流动沙漠,塔克拉玛干沙漠是我国主要的沙尘暴中心之一,其沙尘天气对当地及周边地区的生产生活会造成巨大影响。利用VOSviewer可视化分析工具,以中国知网(CNKI)数据库和Web of Science核心数据库中塔克拉玛干沙漠沙尘暴相关355篇文献为对象,从发文时间、作者、关键词、期刊来源与学科分布、发文机构(国家)等方面进行可视化与计量分析,进而综述了塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的现状及发展趋势和未来展望。结果表明:塔克拉玛干沙漠沙尘暴研究的中英文文献产出分为2个阶段,即1996—2005年为起步阶段,2006—2020年为稳步发展阶段;塔克拉玛干沙漠沙尘暴的成因、传输特征及发展规律、沙尘暴过程数值模拟预报研究、沙尘天气及沙漠气象等问题受到了国内外众多学者的高度关注;相关论文主要发表在《沙漠与绿洲气象》、《中国沙漠》及Journal of Geophysical Research Atmospheres等期刊,其中《沙漠与绿洲气象》为中文发文量最多的核心期刊,Journal of Geophysical Research Atmospheres为SCI发文量最高的期刊。

塔克拉玛干沙漠热力浮尘天气特征初步研究

浮尘天气对区域气候、生态环境及社会生产具有重要影响。热力浮尘(沙尘气溶胶来源于热力起沙)作为浮尘天气的重要组成部分,未受到广泛关注。基于塔克拉玛干沙漠塔中气象站常规地面观测资料和PM10浓度资料,初步分析研究区热力浮尘天气的基本特征。结果表明:(1)典型热力浮尘天气过程中,气温呈显著的上升趋势,最高温差达5.0℃以上;气压呈显著的下降趋势,最高气压差达5.0 hPa以上;(2)热力浮尘天气仅出现在5—9月,其中6月发生频次最高,占总发生频次的47.1%;92.9%的热力浮尘天气发生在夜间(20:00—08:00),最大值出现在03:00—04:00,占日发生总频次的21.4%;(3)热力浮尘天气平均持续时长为598.5 min,最长达1120.0 min。

千年古河道 半部人居史 塔克拉玛干沙漠克里雅河中下游民居及古遗存调查

这篇文章源于对塔克拉玛干沙漠腹地古代文化遗存的敬畏,也许还有对克里雅河下游尾闾地带达里雅布依乡民居的牵挂.起初没有明确的目标和方向,随时间延绵,脑海中总是浮现出一幅世外桃源与古城遗址相互依存的画面.

塔克拉玛干沙漠最南端的明珠——和田

塔里木盆地中心分布着中国最大的沙漠,也是世界第二大流动沙漠——塔克拉玛干沙漠。整个沙漠东西长约1000公里,南北宽约400公里,面积达33万平方公里,酷暑最高温度达67.2℃,昼夜温差达40℃。沙漠里沙丘绵延,受狂风影响,沙丘时常移动。

塔克拉玛干沙漠腹地天然植被调查研究

调查研究表明：塔克拉玛干沙漠腹地非河流影响区域，天然植物隶属于９科、１２属、１２种。生长型以多年生草本为主，占５０％。建群种植物区系以塔里木特有种为主。绝大多数植物为风媒植物，根蘖能力很强。植物群落分为４个群系、９个群丛。多年生草本群落常由纯种群构成单优群落，灌木群落结构松散。随着沙丘的移动与掩埋，植物群落周而复始的生存于丘间地。