巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况及输沙势特征

[目的]起沙风和输沙势特征是评估区域风能环境的关键指标。分析巴音温都尔沙漠东北缘起沙风风况和输沙势变化特征,揭示该地区近地层风动力特点及风沙活动强度,评估区域风能环境状况,为研究区风沙运动研究和科学防沙治沙工作提供理论依据。[方法]基于巴音温都尔沙漠东北缘气象站2017—2021年的风况数据,系统分析了该区域起沙风风况和输沙势变化特征。[结果](1)该地区年均起沙风频率为43.70%,平均起沙风速为7.57 m/s,二者均以春季最高。不同季节和年均起沙风均以偏西(W,WSW,SW)和偏南(S,SSE,SE)风向为主。(2)年均输沙势(DP)为68.36 VU,合成输沙势(RDP)为29.39 VU,风向变率指数(RDP/DP)为0.43,合成输沙势方向(RDD)为91.33°,春季输沙势(DP)和合成输沙势(RDP)显著高于其他季节。(3)研究区起沙风平均风速对输沙势的影响大于起沙风频率,风沙活动强度主要由风速大小决定。[结论]巴音温都尔沙漠东北缘整体属于低风能环境,地表沙物质全年向东输移,春季是最主要的风沙活动期。6月是人工防护林建设和飞播造林治沙的关键时期,建议栽植防护林和飞播种子的走向与输沙势方向垂直,从而阻断沙物质持续东移。

乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征

输沙势(DP)是衡量区域风沙活动强度的重要指标,为探明乌兰布和沙漠东北缘风沙活动强度特征,评估区域风能状况,该论文基于"内蒙古磴口荒漠生态系统国家定位观测研究站"2013-2017年监测的风速、风向及输沙量数据,对乌兰布和沙漠东北缘的起沙风风况、输沙势及输沙率特征进行深入研究。研究结果如下:1)研究区年均起沙风风速为6.77 m/s,年均起沙风频率为19.74%,最大风速为20.76 m/s,三者均以春季最高,是主要的风沙活动期,秋季次之,夏季与秋季较为接近,冬季最小;2)研究区四季起沙风风向与全年起沙风风向一致,均以偏东风(NNE,NE,ENE,E)和偏西风(SW,WSW,W,WNW)为主;3)研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为183.38和73.41 VU,属于低风能环境,年方向变率指数(RDP/DP)为0.40,属于中比率,年合成输沙势方向(RDD)111.15°,为ESE方向,表明乌兰布和沙漠东北缘沙物质主要朝东南偏东方向输移;年输沙势和年合成输沙势的季节变化特征和月变化特征均为春季显著高于其他季节;(4)16方位实测输沙率为35.11 kg/m·d,WNW方向的输沙率最大,春季输沙率显著高于其他季节。

塔里木沙漠公路沿线的起沙风与输沙强度

塔里木沙漠公路绝大部分路段穿越流沙地段，风沙活动十分强烈，因此，机械防沙带的设置显得十分关键。由于起沙风的统计分析和输沙强度的定量计算是防沙工程设计中的最主要依据之一。该文在大量统计起沙风和野外实地观测的基础上，进行输沙强度的数值计算及分析后指出：由沙漠边缘向内部深入，起沙风更加东偏，输沙强度更大和更为集中。

塔克拉玛干沙漠腹地塔中一井地区起沙风分析和输沙量的估算

本文通过塔克拉玛干沙漠塔中一井地区气象站的一年多野外实地观测，收集了丰富的风的气象资料，在此基础上定量化地描述了该地区起沙风的分布状况、风沙流的特点和输流量的数值特征．

塔克拉玛干沙漠起沙风况

塔克拉玛干沙漠大部分地区以东北风系为主，西南边缘由西北风系控制，西北边缘多以北风为主，南部边缘均有一定数量的偏南风出现。麦盖提、金星和民丰一带为东北风系和西北风系交替控制。有５种风况类型：窄风况型、宽风况型、双风况型、三风况型和多风况型，分别对应复合型横向、斜向、纵向沙垄、星状沙丘和穹状沙丘，起沙风速基本以若羌为高值区向沙漠西部减少。

青海省冬春季风蚀气候侵蚀力和起沙风日数的区域变化差异特征

利用1961—2015年青海省43个气象站观测资料,选择联合国粮农组织给出的风蚀气候因子指数计算公式,计算和统计了青海省和4个不同生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数值和起沙风日数,以此分析研究了风蚀气候侵蚀力和起沙风日数的基本变化特征。结果表明:青海省和4个生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数和起沙风日数整体上呈现显著减小趋势;风蚀气候因子指数和起沙风日数的空间分布特征完全一致,均整体呈现出从西部向东部减小的分布特点。以大柴旦、格尔木、曲麻莱和杂多为界分为东西两区,东区的C值和起沙风日数大部分分别在40,10 d以下,以诺木洪、天峻和刚察为中心分别向南向北逐渐减小;西区的C值和起沙风日数均分别大于40,10 d以上,从西向东逐渐减小;冬春季风蚀气候因子指数和起沙风日数分别在1992年、1997年发生突变,且分别在1995年和1999年进入显著下降趋势;影响青海省和4个生态功能区冬、春季风蚀气候因子指数的气象因素存在差异,同一影响因素在不同地区的影响程度也不同。在干旱的柴达木盆地主要受制于风速的作用,东部农业区和环青海湖区则受风速和降水量的影响,三江源地区和全省则受风速、温度和降水等的共同作用与影响;青海省和4个生态功能区气候呈暖湿化发展、植被覆盖缓慢上升及风速显著下降趋势,将为防治风蚀气候因子指数的发生提供有利条件。

起沙风统计和工程输沙量计算中的若干问题

以起沙风两种统计量 (Thour与 T10 min)和平均风速的计算以及输沙量的统计计算为例 ,指出在风沙活动的研究中 ,采用 Thour统计量计算出的各种结果会带来一定的偏差 ,这种偏差在风向比较单一的地区更为明显。因此 ,在实际应用中 ,应进行大量的相关分析并对 Thour统计量加以订正 ,使其与实际更为相符合。

老哈河下游地区起沙风特征

应用中国科学院奈曼沙漠化研究站2006-2013年的气象资料,统计分析了老哈河下游地区近8年来的起沙风特征.结果表明：（1）起沙风的月平均风速为5.81-6.75 m·s-1,最大风速变化范围为17.40-25.60 m·s-1.春季（3-5月）是老哈河下游地区的主要风沙活动期.（2）起沙风风向以WNW和NW及W为主,分别占年起沙风频率的16.02%,12.66%和11.18%.不同月份、季节起沙风向变化及各方向所占频率也有较大差异.在风沙活动期内,起沙风风向以WNW和NW为主,分别占该时段起沙风频率的14.35%和13.44%;其次为SW和SSE及W风向,分别占该时段起沙风频率的8.51%、8.35%和8.11%;起沙风风向变化频繁,但西北风占主导地位,西南风次之.

嫩江沙地不同土壤质地类型起沙风速的研究

文章研究将沙粒在风速达到沙粒的起动风速时沙粒的瞬间起动方式分为4种,即:滚动、跳跃、悬浮和飞扬4种。在嫩江沙地的3种典型土壤(沙质黏壤土、沙质壤土、风沙土)质地类型区域分别观测记录了沙粒在出现这4种情况时的瞬时风速值大小。经分析得出,在沙质黏壤土、沙质壤土和风沙土等3种土壤类型区域,若能将风速分别控制在6.3、6.4和7.2 m.s-1,即可有效防止风沙流的产生。

将淖铁路全季节风沙特征分析

风沙灾害是新疆将淖铁路建设和运行的主要危害,设置12个采沙监测站,基于现场试验,系统性地分析将淖铁路风沙区全季节风沙特征,并提出将淖铁路沿线防沙治沙综合体系。结果表明:将淖铁路沿线积沙随沙源丰富程度增加而增加,并随着高度增加,沙量粒径减小,由不连续级配转变为连续级配;铁路沿线起沙风风速呈U型分布,起沙风方向整体以W、WNW及WSW为主;铁路沿线风沙特征受季节性变化的影响明显;风沙防护设计应尽量不破坏自然地表,进行动态防护,构建“固沙+阻沙”的综合防治体系。

尉犁-且末沙漠公路沿线风沙环境特征及沙害防治对策研究

尉犁-且末沙漠公路(简称尉-且沙漠公路)穿越塔克拉玛干沙漠腹地,对于实现新疆社会稳定和长治久安提供有力交通保障。风沙危害是尉-且沙漠公路建设和通车的主要危害,亟需采取防治措施对该公路进行保护。基于ERA5风况数据,全方位分析了尉-且沙漠公路沿线的风能环境,并结合遥感影像分析沿线的沙丘移动特征,系统阐述了沿线遭受的风沙危害,在此基础上对该沙漠公路提出了有针对性的风沙防治措施。结果表明:(1)沿线年均起沙风速介于6.03~6.64 m·s-1之间,年起沙风频率介于14.73%~30.44%之间。(2)起沙风主要发生在春夏两季中。起沙风主方向以ENE、E为主。(3)沿线年输沙势介于106.48~293.70 VU之间,存在低、中两种风能环境,年方向变率指数介于0.49~0.74之间,属中比率,年合成输沙方向介于213.48°~255.94°之间,各方向季输沙势与季起沙风频率变化特征一致,方向变率指数呈现明显季节变化特征。风能环境的时空变化特征造成了沙丘移动速率的空间差异性,在起沙风作用下,沿线遭受不同程度的风沙危害,沿线按照阻-固原则,有针对性地设置工程、生物并存的防治措施。研究结果全面概述了尉-且沙漠公路沿线的风沙环境特征及危害,为该公路沿线防治措施的设置及后续改进优化提供理论依据。

青海湖湖东沙区风季起沙风况及输沙势特征

风向风速矢量统计、输沙势计算以及风况风能环境分类是研究沙区风沙地貌动力学的重要内容。文中以青海湖湖东沙区为研究对象,使用2006、2009、2012及2015年3、4、5月的逐时风速风向数据,计算起沙风、输沙势的数值及方向,分析评估风季研究区风沙活动特征及风能环境,结果表明:1)青海湖湖东沙区起沙风以西风组为主,东风组几乎没有起沙风。2)青海湖湖东沙区的输沙势以W、WNW、WSW、SW,4个方向为主,各月各方向输沙势值均在16.9VU以下,各月合成输沙势RDP低于30VU,4年风季输沙势值均低于65VU,年输沙势值小于200VU,属于低风能区。3)合成输沙方向RDD全部位于ENE、E、ESE这3个方向上,该沙区属于单峰或者窄双峰风况,潜在输沙方向比较单一。

铁路高架桥对局地风动力的影响——以敦格铁路沙山沟为例

本文通过野外观测、室内分析计算、CFD数值模拟方法,对敦格铁路沙山沟特大桥东西两侧风动力环境特征进行研究分析。结果表明:(1)沙山沟特大桥东西两侧春夏季起沙风主要以NW和WNW风向为主,秋冬季起沙风向主要以SE、S风为主;沙山沟特大桥西侧全年输沙势为284.19 VU,属于中等风能环境,合成输沙势为27.4 VU,合成输沙风向为124°,方向变率指数为0.10,属于小比率,风向多变。(2)沙山沟特大桥东侧年输沙势为31.24 VU,属于低风能环境,合成输沙势为8.97 VU,合成输沙风向为91°,方向变率指数为0.29,属于中比率;沙山沟特大桥西侧平均风速、起沙风频率、输沙势、合成输沙势较大,应加强高架桥西侧沙害监测与防治;根据高架桥西侧风动力环境特点并结合流动沙丘进行模拟,分析得出桥底架空区域及桥面风速均大于起沙风速,输沙能力较强,不易产生积沙。但随着沙丘的前移,桥底架空区域产生积沙及风沙上轨可能性增大。

巴丹吉林沙漠湖泊-沙山近地表风沙动力环境

高大沙山与湖泊交错发育的地貌景观多年来引起了学术界的广泛关注。基于巴丹吉林沙漠腹地大沙枣海子及其周边5个气象站点的同步风况资料,探讨了区域起沙风况、输沙势以及主导输沙风向的空间分布特征。并结合湖泊-沙山独特的地貌格局,初步揭示了大沙枣海子局地环流以及风沙动力环境。由于受高大沙山的影响,大沙枣海子及其外围局地环流非常明显,合成输沙方向自湖泊中心向外围呈反向发散分布。从沙山外围至湖泊中心,起沙风次数呈同心圆状递减。合成输沙势RDP和合成输沙方向空间变化较大,湖泊西侧合成输沙方向以东南向为主,而东侧以西南向为主,区域风能属于低能环境。

2005-2020年鄱阳湖沙地输沙势特征分析

鄱阳湖沿岸风沙活动对经济发展和生态环境产生较大危害。探究环湖风沙环境和输沙势(DP)的时空变化,了解鄱阳湖沙地侵蚀规律,对鄱阳湖防沙的重点区域具有重要意义。基于2005—2020年鄱阳湖沿岸九江、庐山、星子、永修、都昌、鄱阳和南昌7个气象站点的风况数据,利用输沙势分析其沙地的风能环境特征。结果表明:1)2005—2020年鄱阳湖沿岸的起沙风速波动减小,起沙风风频冬季最高,夏季最低,风向偏北。2)研究区内DP年际变化整体呈下降趋势,季节差异性较大,春冬季大于夏秋季;空间异质性显著,呈北高南低,西高东低的空间格局,庐山和星子最大,鄱阳最小。庐山站处于中风能环境,其他6个站点属于低风能环境。DP的风向集中分布在N-NE,合成输沙方向指向偏西南。3)风向变率存在明显的区域差异现象,南昌和永修表现出较大变率的单峰状态,其他5地则较多处于中等变率的双峰状态。总体上,DP时空演变差异与沙地面积变化一致,合成输沙势与沙地面积同期增大或减小,高值区分布在沙地面积较大处。建议以鄱阳湖西北部、都昌、永修为沙化防治的重点区域。

塔克拉玛干沙漠公路沿线风沙活动的时空分布

利用塔克拉玛干沙漠公路沿线的肖塘、满参和塔中3个定位观测站1个自然年的监测资料,对以起沙风和输沙强度为表征的风沙活动进行了分析.选取气象站标准高度10 min风速中大于临界起沙风速(≥6.0 m/s)的风,按16方位分别统计不同级别风的次数及其方位,计算输沙量.结果表明,风沙危害的主风向为偏东风,频率范围48%～76%.风沙活动集中在4～9月;从沙漠边缘向腹地风沙活动加强.向沙漠腹地深入,应加大公路风沙危害防护力度.

科尔沁沙地奈曼旗近5年来风况及合成输沙势

应用奈曼沙漠化研究站1998—2002年的气象资料,统计分析了奈曼旗近5a来的风况特征和输沙势。结果表明:①研究区3～5月起沙风发生频数最高,占全年起沙风的38%～58%;平均风速和最大风速值最大,分别为6.0～7.5m·s-1和9.5～16.9m·s-1。该风况特征与地表冻融、裸露、干旱疏松相耦合,形成了区内的风沙活动期。②在风沙活动期内,风环境基本为锐双峰风况,西北风居主导地位,频数占54%;南风和西南风次之,频数占38%。③在风沙活动期内,研究区属于高风能环境,合成输沙势RDP为66.3VU(风速以m·s-1为单位),合成输沙方向RDD为ESE113°。

腾格里沙漠东南缘风沙活动动力条件分析--以沙坡头地区为例

利用腾格里沙漠周边气象站的观测资料,结合风沙活动规律及其环境特征,以沙坡头地区为重点研究对象,详细分析了沙漠东南缘风沙活动动力特征。研究区风况具有明显的方向性和季节性变化,主要有来自沙漠外围的西北风、东北风和东南风。西部边缘以西北风为主,东部还受来自阿拉善高原的北风和东南风的影响。冬季盛行西北风,夏季短暂时期盛行东北风。另外,利用沙坡头站1980-2000年风速自记资料(数据采集时间间隔为10分钟),对起沙风况和输沙势进行了详细的统计和计算。从全年起沙风玫瑰分布来看,大于起沙风的主风向频率可分为3组,即多年平均的主风向为W-NNW,次主风向为NE-E,再者为WSW-S。多年平均输沙势DP为358.7 VU,风能属于中能环境(200～399 VU)。多年平均方向变率(RDP/DP)值为0.46,属于中比率。年均合成输沙势RDP为164.42 VU,集中分布在130～200 VU范围内。年均合成输沙方向RDD为134.19°。

晋北沙漠化地区起沙风风况与输沙势

利用10个气象站点2001、2005、2010、2014年风速数据,计算并分析了晋北沙漠化地区起沙风风况及输沙势时空变化。结果表明:研究区年均起沙风频率和起沙风平均风速均为春季最大,冬季次之,夏季最小,各季节和全年年际变化均表现为大致减小趋势;输沙势显示研究区春季处于中风能环境,是最主要的风沙活动期,其他季节和全年整体上均处于低风能环境;春季风能环境总体呈减弱趋势,这可能是导致研究区2000年以来沙漠化逆转的重要因素之一;受地势影响,研究区春季风能环境呈北高南低、东高西低趋势,最高值位于东北部的大同盆地。

绿洲—沙漠过渡带风况资料统计中的若干问题研究——以策勒绿洲为例

时距和距地面高度一直是风况资料统计中的普遍问题,不同时距和不同高度的风况资料反映真实情况的准确度不同。利用中国科学院策勒荒漠草地生态系统国家野外观测研究站自动气象站及野外地面梯度风实际观测资料,对策勒绿洲-沙漠过渡带10 m高不同时距风速、10 min时距不同高度风速、平均风向及起沙风频率四个方面的问题进行分析。结果表明:不同时距的平均风速之间、最大风速之间、平均风速与最大风速之间均有比较稳定的关系,不随时间发生较大变化;不同高度的风速关系存在随距离接近拟合程度越好的总体规律,但在60 cm处有一定的偏离,主要与地表植被的平均高度有关;利用矢量合成法计算10 min风向,发现2 m高风向比10 m高风向沿逆时针方向偏转约45°;以气象站整时风资料与地面2 m高观测1 min风资料分别统计起沙风频率,发现在系统性天气中二者变化趋势一致,但在偶发性起沙风天气中会有较大差异。