腾格里沙漠东南缘风沙活动特征的观测与研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张正偲 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-15 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 董治宝 |
| 关键词 | 腾格里沙漠东南缘 风沙活动 沙尘 |
| 其他题名 | Measurement and study on the characteristic of aeolian activities in the southeastern Tenngger Desert |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 腾格里沙漠东南缘地理位置特殊，是气候上的过渡带，生态环境脆弱带，也是我国沙尘暴发生和发展的重要区域，同时，黄河、包兰铁路从此经过，所以，对该地区风沙活动特征的研究意义重大。 本文利用建立在腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙科学观测场实测数据，对腾格里沙漠东南缘风沙运动规律进行系统的研究。研究内容包括，（1）近地层风沙运动的动力系统：风况、空气温度、空气湿度、太阳辐射等；（2）近地层沙尘运动特征；（3）近地层风沙活动强度－输沙势计算的误差分析；（4）不同下垫面的风蚀风积特征；（5）最后对风沙物理学的几个问题进行了讨论。文章的主要结论如下: 1. 近地层的风速廓线可分为3部分：0～8m属于下部，这部分受地表摩擦阻力最大，而且随着风速的增大，风速梯度变化逐渐减小，同时风速廓线为一条直线；8～16m为中间部分，此部分风速梯度变化最大；16m以上为上部，其风速梯度变化最小，且在不同的风速下，风速廓线的形状不一样，风速越大，其形状表现为下凹的曲线，风速越小，其形状表现为上凸的曲线。总的来说，近地层的风速廓线是一个不连续函数，风速与高度之间呈三个不同的对数函数，它们的斜率和截距不同，从而反映了不同的空气动力学粗糙度和摩阻风速。近地层温度和湿度的垂直变化特征是影响近地层风速变化的重要因子，不同天气背景下，空气相对湿度随高度的变化特征大致可以分为两种情况，在多云和雨天，空气湿度随高度的变化特征基本一致，表现为先减小后增加，存在两个拐点，分别在8m和16m高度处；而在晴朗和大风天气下，其变化特征基本一致，表现为先增加后减小，然后又增加的变化特征，存在两个拐点，分别在4m和8m高度处。空气温度随高度的变化特征大致相同，温度在近地层表现为先减小后增加，在4m高度处为拐点。在4m以下，都是随着高度的增加而减小，在4m以上，随高度的增加而增加。 2.风速脉动在贴近地表最小，随着高度增加而增加，在地面以上16 m左右达到最大值，随后又随高度增加而减小，同时，风速脉动在8～16 m之间出现明显的转折。在24小时内，不同天气背景下的大气稳定度变化特征不一样，但其处于不稳定状态所占的时间比例趋势基本相同，在风较大的时候，不稳定状态所占的时间最多，其次为晴天，再次为多云和雨天。 3.输沙势是衡量区域风沙活动强度及风沙地貌演变的重要指标，也是目前评价风沙活动强度应用最为广泛的方法。风速是影响计算输沙势结果的最重要因子，数据的平均过程必然造成风速数据的降低，而且随时距增加，降低的程度更加明显，同时，风速平均值越偏离中值。随着时距增加，风速的脉动幅度降低，风速的最大值/峰值明显降低，15 min的平均值的峰值要比1 min的小2.24～2.31 m/s。时距对输沙势计算结果的影响比较明显，不论是中值还是平均值，随着时距增加，计算的DP值越小。对于平均值，1 min的计算结果要比5 min的大4.94 %，比10 min的大16.90 %，比15 min的大17.78 %；而对于中值，1 min的计算结果要比5 min的计算大4.84 %，比10 min的大16.70 %，比15 min的大17.38 %。 4.输沙量是区域风沙活动强度的直接表征，但长期对野外输沙量的观测存在一定的困难，笔者通过对输沙量和输沙势的对比分析发现，输沙势和输沙量之间存在一定的关系，可以用线性函数来转换。 5.近地层风沙流在形成与发展过程中，输沙量随高度的变化而不同，表现为风沙流结构上的变异性；同时，受风向脉动和地形等因素的影响，风沙流还有空间变异性。野外观测研究表明，风沙流通量可以表示为指数函数，这与风洞实验的结果相似，同时，在24小时内，风沙流的变化范围在90°之内。风沙流在地表运动时，对地表的风蚀和风积作用相当。 6.近地层的沙尘水平通量和降尘量随高度均可表示为指数函数，且沙尘的水平通量和降尘量可以互相转换，它们之间的关系可以用线性函数来表示。 7.受下垫面特征及风况的影响，地表风蚀风积特征不仅存在时间上的差异性，而且存在空间上的差异性，风蚀和风积区相间出现。受区域风况的影响，每年的3～6月份是风蚀风积最为明显的时期。下垫面属性对风蚀风积影响非常明显，地表覆盖砾石的流动沙地，总风蚀风积量最小，其次为外围有草方格保护的流动沙地，对照区的风蚀风积量最大。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 164 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21743]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张正偲. 腾格里沙漠东南缘风沙活动特征的观测与研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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