2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物回收量月动态数据集

中国科学院新疆策勒荒漠草地生态系统国家野外科学观测研究站(以下简称“策勒站”)地处塔里木盆地南缘,南依昆仑山,北临我国最大的塔克拉玛干沙漠。具有植被群落简单,土壤有机质积累缓慢等特点。凋落物是该区域重要的养分来源。基于对策勒站荒漠植物群落的长期定位观测,通过对不同植物凋落物器官(枝、叶、果)分组,本文整理统计得到2010–2020年塔里木盆地南部荒漠草地凋落物的回收量月动态数据,同时记载了观测场群落以及土壤养分的年度变化情况。数据的产生严格遵照CERN生物观测规范执行,数据的审核及质量控制由台站与分中心质控人员共同完成。本数据集以期为深入研究塔里木盆地南部荒漠草地凋落物动态变化提供基础数据,为了解和评估极端干旱荒漠生态系统养分循环过程提供理论支撑。

塔克拉玛干沙漠区域生态环境协同治理研究

分析了塔克拉玛干沙漠地区生态困境,指出其存在生态环境脆弱、跨部门协调困难、治沙方式落后等问题,提出了树立生态经济思维、强化跨区域协同合作、创新治沙方式等生态环境治理的对策建议。

塔克拉玛干沙漠肖塘地区空气动力学粗糙度分析

利用塔克拉玛干沙漠北部肖塘地区梯度自动站2007年1月1日至2007年5月31日的观测数据，计算出该区域中性条件下粗糙度范围是1．00×10^-11～1．65×10m，平均粗糙度为6．05×10^-5m，接近沙粒粒径的1／30，与平坦沙面粗糙度相似。摩擦速度的范围是0．14～2．33m·s^-1平均值1．24m·s^-1粗糙度随下垫面性．质变化明显，与稳定度呈正相关，与风速呈负相关，摩擦速度随粗糙度增大而减小。

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。

西北典型地域云对地气系统的辐射强迫研究

采用NASA地球观测系统(EOS)"云与地球辐射能量系统(CERES)"的云和辐射资料,研究了我国西北地区4个典型地域2002年7月至2004年6月云对地气系统辐射强迫的季节及年变化特征,探讨了云特性参量对云辐射强迫的影响.结果表明,云的辐射强迫具有显著的季节变化和地域变化.一般夏季云净辐射强迫最大,冬季最小,而塔克拉玛干沙漠最小值出现在秋季,夏季的季风影响区和塔克拉玛干沙漠区的云净辐射强迫相差达129W/m2.云的短波辐射、长波辐射和净辐射年平均效应均在季风区最强,分别达-171.2,48.9,-122.3W/m2;在塔克拉玛干沙漠地区最弱,分别为-54.7,37.3,-17.4W/m2.

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。

沙漠陆面过程与沙漠小气候研究进展

陆面过程是影响大气环流和气候变化的基本物理、生化过程之一。沙漠陆面过程及相应的小气候效应已经成为当前沙漠气象研究的热门问题。近年来,在沙漠陆面过程野外观测、陆面过程特征及参数化、陆面过程模拟、小气候及陆面过程对小气候影响等方面已取得重大进展。本文对于沙漠小气候、沙漠陆面过程及沙漠陆面过程参数化进行了简要概述,重点总结了国内外在沙漠地区气候考察、沙漠边界层高度、沙漠热力环流、绿洲效应、塔克拉玛干沙漠气候特征、沙漠陆面过程野外观测试验及结果、沙漠陆面过程对气候的影响、沙漠陆面过程参数化方案方面的成果,回顾了近年来利用地面观测设备和数值模式等对气候效应和陆面过程直接观测和数值模拟所获得的观测事实和模拟试验,并讨论了其陆面过程参数化对模拟的影响,在总结前人研究成果的基础上对未来的研究方向进行了讨论。

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。

参考作物蒸散量计算方法在极端干旱区的适用性

参考作物蒸散量不同计算方法在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地的适用性鲜有研究。依据塔克拉玛干沙漠腹地收集的2005—2010年的气象资料,以Penman-Monteith为标准,运用8种参考作物蒸散量不同计算方法,探讨在塔克拉玛干沙漠腹地的适用性及计算结果的差异性。结果表明:在极端干旱的塔克拉玛干沙漠腹地,Penman1948、FAO24-Penman、Irmark-Allen、Makkink、Priestley-Taylar计算结果偏小,而FAO Penman修正法计算结果偏大,仅Kimberley Penman和Hargreave与Penman-Monteith的计算结果没有显著差异。以2004年3—12月气象资料检验Penman1948、FAO24-Penman、Irmark-Allen、Makkink、FAO Penman修正法和Priestley-Tayla修正公式,计算结果与Penman-Monteith月偏差仍然较大。偏差较大的原因是3种Penman计算方法均采用了不同的风速修正方法,由风速引起的空气动力项所占的参考作物蒸散量月贡献率不同,而Irmark-Allen、Priestley-Taylar和Makkink 3种方法仅考虑了辐射项,忽略了空气动力项。因此,这6种计算方法在极端干旱的塔克拉玛干沙漠不适用,仅有Kimberley Penman和Hargreave可以适用。

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。

青藏高原及周边区域沙尘气溶胶三维分布和传输特征

利用MERRA⁃2再分析资料和CALIPSO星载激光雷达产品,分析了1980—2017年青藏高原和塔克拉玛干沙漠上空沙尘气溶胶的分布和传输特征.对比了MERRA⁃2与AERONET及MISR的气溶胶光学厚度(AOD)产品,其相关系数分别为0.809和0.776.基于MERRA⁃2资料分析表明,研究区域沙尘光学厚度(DAOD)按春、夏、秋、冬季依次递减.塔克拉玛干沙漠和青藏高原地区DAOD均在5月达最高值.青藏高原北部DAOD比南部高0.06~0.10,两地区的DAOD值差异在5月最高.自2000年开始,塔克拉玛干沙漠和印度恒河平原DAOD高值区强度和影响范围显著增大,对青藏高原的沙尘输送增强,印度沙尘对青藏高原的影响显著增加.CALIPSO观测表明,青藏高原上空的沙尘主要来自塔克拉玛干沙漠,传输量春季最大,秋、冬季最小;部分来自印度恒河平原,传输主要发生在夏、秋季.塔克拉玛干沙尘通过柴达木盆地向青藏高原传输,最远可至30°N,传输高度在4~8 km.冬季青藏高原上空的沙尘主要来自柴达木盆地.塔克拉玛干沙漠和青藏高原的最大气溶胶消光系数廓线分别出现在春季和夏季.塔克拉玛干沙漠和青藏高原地区沙尘层厚度多年平均值分别为1.00和0.82 km.2007—2017年,塔克拉玛干沙尘层厚度呈下降趋势,年下降率为0.018 km.青藏高原沙尘层厚度春季最大,冬季次之,夏季最小;沙尘层厚度年变化趋势不显著.

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。

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。

中国的早期“东亚佛教建筑”--达玛沟佛寺遗址研究与相关历史文化概说

古代和田是我国著名的佛教中心之一,自古便被称为西天佛国。东亚佛教汉语的"佛"字便翻译自古代和田语,中国佛教早期所谓的西天取经也只是到于阗——这个西天而已。这里的佛教教义、佛教艺术深远地影响了东亚佛教,虽然千年香火断绝,但是其影响一直延续至今。现代和田绿洲附近的塔克拉玛干沙漠中也保存了塔里木盆地数量最多的各类佛教建筑遗址群。其中尤属达玛沟(Damago)所在区域在数量、规模、分布广泛、重要性等方面首屈一指。20世纪初至今,沿达玛沟水系从南到北先后发现了数十处著名佛教遗址群。本文重点介绍近10年达玛沟新发现佛寺遗址考古发掘最新收获。

南疆沙漠绿洲传统聚落对自然地理环境的适应性

选取南疆沙漠绿洲传统聚落为研究对象,借鉴景观基因理论,探讨传统聚落对自然地理环境的适应。在结合相关考古资料、地方史志文献、全国基础地理信息数据以及实际调查资料的基础上,从宏观和微观的角度切入,采取结构和元素提取法,从环境因子、基本形态、布局结构、主体建筑、民居特征等五个方面提取南疆传统聚落的景观基因。在此基础上,分析聚落对自然环境的适应性。结果表明其对外界环境的适应主要体现在水系、地形地貌、气候环境等三个方面。(1)聚落的分布依赖于绿洲内部的水资源,其与不同规模的水系相伴生,以依水延伸、依坎儿井就势的布局方式揭示其水系适应机理。(2)平地的聚落布局呈不同的形态特征即星散型、串珠型、组团型、网格型等,而山地地带多呈散点式布局。由于南疆盆地中符合人居条件的平地面积有限,平地的聚落呈现紧密型布局,山地的聚落呈现"依山就势"的布局,这充分展现出其对荒漠环境的恰当回应,在聚落组织上表达建筑群体的适应属性。(3)聚落在居住单元、公共街巷及其排列所形成的基本形态中较好地体现对气候的适应性,尤其是其对强日照、极干热、沙尘暴等气候环境的适应较明显。建筑空间、建筑界面皆对气候环境有一定的反映,此特征在"遮阳""隔热""通风""挡风"等气候应对手段中尤为明显。南疆传统聚落的基本形制、布局形态、民居特征、主体建筑在时空演变中既传承中原聚落的景观基因又适当地借鉴、吸收中西亚住居的景观特征,但自然因素的影响导致其景观变异。

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。

近200年来新疆安迪尔地区红柳沙包稳定氧同位素特征与气候变化

干旱区红柳沙包是一种地质计年材料,并且是记录古气候环境信息的有效载体。文中在通过多种定年方法综合确定研究区红柳沙包沉积纹层年代序列后,实验分析得出红柳沙包沉积纹层中的δ^(18)O含量,使用SPSS软件对δ^(18)O含量与气候要素进行相关性分析和逐步回归分析,并重建安迪尔地区近200年来气候变化序列。结果表明:对δ^(18)O变化影响最明显的是2月份日照时数和11月份平均气温;1792年以来,安迪尔气候总体上由冷干向暖湿方向发展,其中1792～1828年和1850～1917年为冷干期,1829～1849年和1918～2010年为暖湿期。