近54年内蒙古自治区西部沙尘暴的变化趋势

[目的]研究近54 a内蒙古自治区西部沙尘暴天气发生频次的变化特征,为该区沙尘暴天气的科学预测和防治提供理论依据。[方法]采用线性回归、5 a滑动平均、小波分析、滑动t检验、Mann-Kendall检验方法分析内蒙古自治区西部24个气象站点沙尘暴日数的变化趋势、周期性、突变性等特征。[结果]①近54 a来沙尘暴天气发生频次可分为高频期(1960—1975年)、快速减少期(1976—1992年)和低频期(1993—2013年)。沙尘暴发生的频次分别为17,9和4 d/a;发生频次的周期性存在31,22,13 a三个长周期和5,8,1.5 a三个短周期的波动变化。②1986年前后沙尘暴发生频次出现了明显的突变现象,1976—1986年的线性递减率为0.76 d/a,1987—1992年的线性递减率为1.4 d/a。[结论]近54 a内蒙古自治区西部沙尘暴日数变化呈波动下降趋势,且存在明显的周期性和突变性特征。

不同带间距柠条锦鸡儿防护林防风效应与带间植被组成

通过对四子王旗不同带间距(4m,6m,8m)柠条锦鸡儿防护林风速流场与带间植被的测定,研究了其防风效果与带间植被组成情况。结果表明:(1)在不同对照风速条件下,不同带间距柠条锦鸡儿防护林均对风速具有减弱作用,并且在带间出现了风影区与加速区。(2)在距地面0~2m高度处,林带防风效果为4m>6m>8m,8m宽林带对低风速(6~8m/s)可以进行有效防护,对高风速(10m/s)也可以控制在起沙风速以下,且风速经过4条林带的阻挡后减弱效果明显。(3)8m宽林带间出现了以百里香、狗尾草以及蒿属为主的草本群落,与地带性草本群落(羊草+冷蒿)较为接近,恢复效果明显。确定的带宽与林带数量可为今后柠条锦鸡儿防风阻沙林建设以及多树种带状混交配置模式的确定提供重要科学依据。

以计算流体动力学模型(CFD)模拟的戈壁地表风沙两相流运动特征

尘暴过程中沙砾质戈壁地表的风沙两相流运动,一直是风沙物理学关注的问题。但由于技术限制,野外观测及风洞实验难以捕捉大规模颗粒运动。为此,本文通过构建流体-颗粒碰撞互馈模型进行三维场域数值模拟,分析了不同砾石盖度下尘暴来流中的风沙两相流运动规律。结果表明:基于三维场流体-颗粒碰撞互馈模型修正后的求解结果能够较为准确地模拟戈壁地表风沙两相流运动过程。(1)不同来流尘暴过程,风相速度均会随砾石盖度的增大而减小,并在砾石盖度大于40%的戈壁近地表形成拜格诺焦点。相较于风相,沙相降速不明显。此外,距砾石床面4 cm以上,风沙两相速度基本保持一致。(2)当尘暴速度大于10 m·s^(-1)时,在距地1.5~2.1 m高度形成风沙两相流速度交点,交点上下表现为“风快沙慢”及“风慢沙快”现象。(3)尘暴过程中近地表沙尘浓度沿均值线呈“脉动”规律,表现为地表粉尘沉降与再释放循环过程,同时砾石盖度大小会直接影响沙尘沉积分布,当盖度大于40%时能够有效抑制沙尘释放。

毛乌素沙地库伦生态经济圈可持续性评价

毛乌素沙地库伦生态经济圈最显著的特征是以户为单元,由点到面形成毛乌素沙地库伦生态经济圈集群模式。为探索其可持续性,依据库伦生态经济圈聚类特征进行分类,再对不同类型的库伦生态经济圈可持续性进行综合评价研究。结果表明:毛乌素沙地库伦生态经济圈存在林果种植加工模式、种养加链条模式、小规模种养模式、懒散经营模式;可持续性综合评价得分值最高的是种养加链条模式(81.6106),其次为林果种植加工模式(63.8506),较差的是小规模种养模式(46.5691)和懒散经营模式(24.8808),且后两种模式普遍存在于毛乌素沙地,说明毛乌素沙地上库伦生态系统整体可持续水平较低,需以现有的资源为基础,改善经营技术手段和决策方式,优化库伦生态经济圈运营模式,提高生态生产效率,增强系统物质循环与能量转化功能,使各种库伦生态经济圈朝着永续利用方向发展,进而整体推进毛乌素沙地的可持续性。