浑善达克沙地的土地沙漠化过程研究

借助TM/ETM+影像和GIS平台,采用实地考察与野外实验和室内分析整理相结合的办法,对浑善达克沙地土地沙漠化过程进行了初步研究。结果表明,过去50a来,浑善达克沙地经历了强烈的沙漠化发展。位于沙地中部正蓝旗的沙漠化土地从1987年的5 593.8km2发展到2000年的6 015.3km2,发展速率为32.4km2.a-1。2000年紧急启动的风沙源治理工程,一定程度改善了当地沙漠化发展态势,2005年正蓝旗共有沙漠化土地5 950.4km2,有约330.7km2的严重沙漠化土地得到了控制和逆转。其他大部分沙漠化土地虽有不同程度改善,但5a的时间里尚未发生质的变化。沙漠化过程是原生植被逐步被沙生植被和沙生先锋植被取代的过程;同时也是土壤粗化、贫瘠化和空间重新分布过程。随着土地沙漠化程度的加剧,起沙风速降低,输沙强度增大,沙地近地表表现出相对高风能环境。沙漠化过程以固定沙丘活化为主,主要有发育"马蹄形"风蚀洼地、"鱼钩"型沙丘和"串珠状"风蚀槽三种沙丘活化形式,最终导致景观支离破碎、不少地区出现了流沙连片的现象。同时,农田开垦引起土壤风蚀的危险,也不容忽视。

高寒草甸地区沙漠化发展过程及成因分析——以黄河源区玛多县为例

遥感监测和野外调查研究结果表明:玛多县的沙漠化经历了由迅速发展到急剧逆转的过程,其中,20世纪80年代到2000年是沙漠化迅速发展的时期,沙漠化土地面积从1987年的12 827.6km2增加到16 330.7km2,达到全县土地总面积的64.7%,而在此后的6a里,沙漠化状况得以有效逆转,在2006年,沙漠化土地下降到12 977.2km2,年均逆转面积为559km2;研究区沙漠化发生、发展的主要原因是气候变暖引起的冻土退化,以及随之引起的表土干旱化、草场退化、鼠害等;人类活动虽然在研究区沙漠化发生、发展过程中没有起到主导作用,但是可以通过以草定畜、围栏、灭鼠等措施有效控制沙漠化的发展,并使其得到逆转。

兰州市大气降尘环境磁学特征研究

应用环境磁学方法系统研究了兰州市区大气自然降尘的磁学特征(包括磁化率、无磁滞磁化率、等温剩磁、磁滞回线和热磁曲线)。结果表明:兰州市大气降尘中磁性矿物含量较高,磁参数的贡献主要来自磁铁矿和磁赤铁矿,磁性矿物的粒度较粗,为准单畴颗粒;兰州市大气污染严重,磁化率等磁学参数较好地反映了兰州市大气污染状况;兰州市空气污染防治近年来已取得了一定成效,空气质量有了较大改善,冬季污染在逐年减轻,而夏季污染变化不大。环境磁学作为一种简单、快速且无破坏性的研究手段,可以为城市污染防治研究提供许多有价值的信息。

干旱区主要陆表过程与人类活动和气候变化研究进展

分析了国内外水、土、气、生主要陆表过程的相互作用以及干旱、半干旱区主要陆表过程与气候变化和人类活动互为响应机制的一系列研究成果,提出了未来该研究领域的发展方向应集中在地球表层系统各要素相互作用的综合研究,同时突出人类活动在陆表过程中的主导地位;在研究手段上应基于国家野外科学观测站、生态网络站的长期定位观测,开展干旱、半干旱区不同尺度水、土、气、生过程相互作用机理及其联网对比、集成研究。最终通过深刻理解研究区陆表过程及其调控机理,丰富陆地表层系统科学研究的内涵,带动相关学科在交叉集成研究上的理论创新。

PIV技术及其在风沙边界层研究中的应用

为了考察粒子图像测速度技术在风沙环境风洞中的测量精度及在风沙边界层研究中的应用潜力,通过筛选适当的示踪颗粒,借助PIV测量系统重新测量了风沙环境风洞中的风廓线,并获得了风沙边界层内跃移沙粒的速度和浓度分布规律。实验结果表明:PIV测得的风速廓线与标准风速廓线仪所测结果相当吻合(R2≥0.99);沙粒跃移的平均水平速度和相对浓度(灰度)沿距离沙面高度分别呈幂函数和负指数分布,沙粒速度随高度和自由风速的增加而增大,相对浓度随高度的增加而快速衰减,风速越小衰减越快,风速越大衰减越慢,这一结果与前人的结论一致。PIV系统为将来能够进行更加精确的风沙运动微观机理研究提供了技术保证。

河西中麻黄地理分布与环境因子的关系

调查分析表明:河西地区中麻黄主要分布于酒泉市以东,黄河以西的17个县(区)。走廊东段是其集中分布区和主要产区,土壤质地以沙壤土、轻壤土、壤土和风沙土为主,且土壤有机质含量在10 g/kg以上生长良好,5～10 g/Kg中等,低于5 g/kg%差;越往西去,随着生境恶化,中麻黄渐稀,生长发育渐弱。天然中麻黄种群大多数分布于含盐量低于10 g/kg的土壤上,并随着土壤含盐量上升,分布趋于减少;在以土壤全盐量、pH值及盐离子对中麻黄生物量影响程度的灰色关联分析中,土壤全盐量、pH值和SO42-是主导因子,Ca2+、K++Na+、Cl-、HCO3-、Mg2+关联度较小且相近,对生物量影响相似。中麻黄虽是强旱生植物,在降水量较大或地下水位高的地域内生长良好,处于生存竞争中的强者,但在极端干旱区只能生存于较低易积水的区域,且生长微弱,与膜果麻黄、红砂等超旱生植物群落形成明显对比,成为弱势种群。

横向沙丘背风侧气流重附风洞模拟

二次流在沙丘形成和形态维持过程中扮演着重要角色。沙丘迎风坡气流加速和背风侧气流分离是最常见的二次流形式。沙丘背风侧的二次流,尤其是气流分离形成的分离涡和气流重附对沙丘背风坡的塑造、沙丘间距和排列模式都具有重要的控制作用。因此,设计了一系列具有不同迎风坡坡度的横向沙丘模型,采用粒子图像测速技术,通过风洞实验模拟了沙丘背风侧的气流分离和重新附着。实验结果表明,当来流风速垂直于沙丘脊线时,沙丘背风侧的气流重附距离介于4.8H^10.8H之间(H为沙丘高度),最大重附距离出现在迎风坡坡度为15°的沙丘背风侧;沙丘迎风坡坡度是控制背风侧气流重附距离的主要因素,而自由风速对气流重附距离的控制作用较小。根据实验结果,还讨论了气流分离与重附对沙粒运移和沙丘形态维持的沉积学意义。