2010年策勒沙漠前沿一次大风风沙活动过程研究

通过对2010年5月14日20:00至16日13:00策勒绿洲-沙漠过渡带沙漠前沿气象站一次大风天气过程气象数据和同步进行的方口、全方位跃移、全方位蠕移、BNSE积沙仪积沙数据进行统计分析,结果表明策勒流沙前沿该次大风风向以西北风为主,输沙势分析为低风能环境,为风蚀区域,大风过程表现为风速为脉动状态,方口积沙仪每1 cm高度输沙量随高度分布拟合曲线服从乘幂函数关系,相关系数R2=0.953 5,相关性较好,全方位跃移和全方位蠕移积沙仪16个方位积沙桶积沙量与风向的关系密切,BNSE积沙仪不同高度全方位积沙量随高度分布符合指数函数关系,相关系数R2=0.977 8。

策勒绿洲—沙漠过渡带风沙流挟沙粒度的垂直分异

在策勒绿洲一沙漠过渡带选取流动沙地、半流动沙地两个典型下垫面,采集下垫面地表0~1 cm沙样,利用梯度集沙仪收集风风沙流中垂直高度层中1~20 cm的沙通量,利用mastersizer2000分析所收集沙样的粒度。结果表明研究区风沙流挟沙粒度的垂直分布特征为:沙粒平均粒径随高度增加而减小,风沙流中沙粒的平均粒径小于床面沙粒平均粒径。其中粉沙含量随着高度的增加,其相对含量呈现幂函数增加,极细沙和细沙含量随高度的增加呈幂函数规律递减。风沙流中平均粒径(φ)值在3.58~3.81;分选系数集中在0.46~0.55,分选性较好;偏度值变化范围为-0.006~0.1,峰度变化值在0.94~0.96。半流动沙地风沙流中平均粒径小于流动沙地,分选性较好。平均粒径(φ)与分选系数、峰度和偏度均呈正相关,分选系数与偏度、峰态间呈现正相关,峰态与偏态之间呈现正相关。研究区沙粒主要以细沙、极细沙和粉沙为主,分选性较好,沙粒粒径分布符合正态。流动沙地较半流动沙地风蚀程度大,地表沙粒粒径粗。策勒地区地表风沙来源主要为风成沙,沙粒运动方式以跃移质为主,悬移质次之。

不同沙源供给条件下柽柳灌丛与沙堆形态的互馈关系--以策勒绿洲沙漠过渡带为例

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲—沙漠过渡带为研究区域,根据沙源供给丰富程度的明显差异,在固定沙地、半固定沙地、半流动沙地和流动沙地随机选择100个相对独立的柽柳灌丛沙堆,对每个沙堆形态进行测量,并对沙堆上的柽柳灌丛进行调查,分析研究不同沙源供给条件下柽柳灌丛形态特征和沙堆形态变化及其相互关系。结果表明:(1)在4种沙源供给条件下,柽柳灌丛高度相对稳定,灌丛长度、宽度、树冠投影面积、总枝条数、新枝率、基部新枝率和生物量随着沙源供给丰富度的增加而相应增加。(2)随沙源供给丰富度的增加沙堆尺度显著增大,外形向着沿风向拉长的不对称圆丘状发展,风影沙尾轮廓逐渐清晰。沙堆形态参数间存在良好的相关性,其中长度与宽度协同增长,回归曲线在流动沙地为二次函数关系,在其它3种沙地呈线性相关;底面积与高度表现为良好的二次函数关系;底面积与体积间存在显著的线性关系。(3)柽柳灌丛形态参数与沙堆形态参数间存在良好的相关性。其中树冠面积与沙堆体积间为显著线性关系,而树冠大小又与总枝条数以及新枝率密切相关,柽柳灌丛沙堆的适应机理应归于不断增加的沙源供给而产生的风积沙埋对柽柳灌丛生长的促进作用及灌丛与沙堆间的互馈效应。该区域柽柳沙包的形成以一定灌幅的存在为前提,可以判定是土地退化的产物,其中半流动沙地生境相对于其他沙地正处于急速退化中。

沙埋对策勒绿洲-沙漠过渡带两种建群种植物特征与格局的影响

以塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲-沙漠过渡带为研究区,在半固定沙地、半流动沙地和流动沙地选择了3个50 m×50 m的典型样地,分别代表轻度、中度和强度3种沙埋条件。每个样地内确定植物种类组成,测定两种建群种植物的高度和冠幅,同时对相应的灌草丛沙堆进行形态测量;利用全站仪采集所有植物的空间点坐标数据,运用Ripley’s K(t)函数点格局分析,研究沙埋对两种建群种植物特征与格局的影响。结果表明:随着沙埋强度的增加,疏叶骆驼刺和花花柴两个建群种植株数量减小,数量比例从以花花柴为主向以骆驼刺为单优势种群方向发展,死亡植株比例从半固定沙地的14.5%升高到流动沙地的40.3%;疏叶骆驼刺和花花柴植株高度和冠幅从半固定沙地到半流动沙地有所降低,但疏叶骆驼刺在流动沙地中又表现出增加趋势;对应的灌草丛沙堆体积随沙埋强度增加而变大,沙堆形态从多种类型并存向带有风影沙尾的蝌蚪形为主转变;花花柴和骆驼刺均以聚集分布应对风积沙埋的威胁,两种植物的种群间关系并不明显。总体来看,风积沙埋有碍于两种建群种植物的繁殖与生长,但骆驼刺具有更强的耐沙埋能力,特别是在流动沙地中留存下来的骆驼刺植物单体明显大于半固定和半流动沙地。集群分布的植物沙堆往往从基部合并,导致相对密集的植物分布区总与局部凸起的地形相对应,是风沙环境中植物群体与风积沙埋相互作用的结果。

绿洲—沙漠过渡带柽柳灌丛沙堆表面的蚀、积特征

灌丛沙堆表面的蚀、积特征直接影响着沙堆的形成和发育,是研究灌丛沙堆的重要方面。选择策勒绿洲-沙漠过渡带内半固定沙地和流动沙地上的各一个独立柽柳沙堆作为表面蚀、积特征的定点观测对象,运用地形测量结合插钎法对每场大风后沙堆表面的蚀、积量与蚀、积分布状况进行计算分析。结果表明:(1)处于半固定沙地的柽柳沙堆,整体蚀、积空间分布规律不显著且蚀、积量相对较少,以微弱的蚀、积变化为显著特征,形态相对稳定。与之相对,处于流动沙地的柽柳沙堆,整体具有显著的空间分布规律和较高的蚀、积强度,这表明柽柳沙堆所处环境的沙源供给强度是控制沙堆单体规模的主要因素之一。(2)伴随着柽柳灌丛开始萌动到逐渐形成一定的灌丛覆盖,沙堆表面由大面积侵蚀逐步转为积沙,风蚀退缩到沙堆两侧且总体上沙堆体积在年内呈先减小后增大的波动状态。(3)柽柳灌丛沙堆以灌丛内部具有覆盖的保护区域及背风侧大面积稳定积沙,迎风和两侧区域强烈风蚀为主要蚀、积分布特征。

近地表风沙流结构对过渡带不同下垫面的响应

在塔克拉玛干沙漠南缘策勒绿洲—沙漠过渡上选取流动沙地、半流动沙地和固定沙地3个典型下垫面,利用梯度集沙仪测定其近地表10cm的风沙流结构。结果表明,流动沙地地表0~1cm的沙粒百分含量随着风速的增大而减小;2~10cm的沙通量随着风速的增大其百分含量增加,1~2cm的沙通量存在一个稳定层,幂函数、指数函数和对数函数均能较好地反映其沙通量垂直分布特征,并可以利用风沙流结构来判定地表的蚀积状况;半固定和固定沙地地表由于受到植被盖度影响,其风沙流结构特征表现为近地表0~1cm沙通量较流动沙地少,2~10cm的沙通量百分含量较多,且每层沙通量与风速的相关性较差,稳定层在植被盖度的扰动下抬高或者消失,对数函数能较好地反映其风沙流结构特征,地表蚀积状况不可用现存风沙流结构地表蚀积公式来判定。