宁夏河东沙地新月形沙丘季节性结冻期的形态动力学研究

Seasonal frozen soil plays an important role in controlling dune motilities in Northern China. In sandy lands at east of Yellow River in Ningxia, the upper sand-layer of barchan dunes is freezing in the winter and thawing in the summer.This project aims at quantitatively evaluating the mobility, morphological change, and migration rates of barchan dune in frozen and thawed seasons respectively,by continuously monitoring meteorological factors, physical properties of active-layer and frozen-layer during the frozen seasons, and by repeatedly measuring the sand transport rate,erosion-deposition rate, morphological change, and migration rate during frozen and thawed seasons. The other aim is to reveal the controls of barchan dune morph-dynamic processes during frozen seasons, and to illustrate the significance of barchan dune mobility in frozen reasons as compared to the overall annual dune mobility. Then they may provide parameters to evaluate the change of dune mobility in response to potential climate changes in Northern China.

季节性冻土是研究中国北方风沙活动不可忽略的因素。本项目以宁夏河东沙地冬季冻结夏季消融的新月形沙丘为研究对象，通过对气象要素、结冻期内沙丘表层活动层及冻结层物理性质等的连续定位监测，以及对结冻期与融化期沙丘表面输沙率、蚀积量、形态、移动速率等的定期重复测量，定量研究结冻期与融化期新月形沙丘的表面风沙活动、形态变化及移动，揭示冻结期新月形沙丘形态动力学变化规律，阐明冻结期沙丘活动对全年风沙活动的贡献率。为评估中国北方风沙活动对气候变化的响应提供理论参考。

沙漠和沙地是沙尘暴的重要策源地，我国的沙漠和沙地几乎全部在季节性冻土区内。目前沙（丘）地季节性冻结对风蚀的控制机理和对风沙活动的作用强度犹未可知。项目在毛乌素沙地、腾格里沙漠和乌兰布和沙漠的流动沙丘地，基于人工观测和定位监测相结合的方法，进行沙（丘）地冻结期、冻结层物理特性以及冻结对可蚀沙源量、风蚀强度和沙丘地貌变化影响的研究，研究摸清宁夏周边沙漠和沙地季节性冻结期的起止时间，揭示了沙（丘）地冻结的发生条件和冻结后地表的可蚀沙源量，建立了沙丘地冻结与地表风蚀强度等风沙活动规律的关系，具体结论如下：从西、北、东三面环绕宁夏的沙地和沙漠，其季节性冻结期在11月中下旬~次年2月中下旬；沙丘地冻结层深度受地形影响较大，最大冻结深度约100 cm；沙丘冻结的发生条件为地温达到0℃以下且含水率在1.6%以上；流动沙丘地表常存10cm左右的易蚀性干沙层，其具保护冻结层的作用；冬季冻结期和春季未冻期的输沙率与风速均存在极显著的幂函数关系，但随风速递增，冻结期的输沙率远小于未冻期的；季节性冻结期内沙土冻结取代了风和植被，成为控制风蚀的第一关键因子。以上研究成果为下一步研究我国沙漠和沙地在季节性冻结期内的风沙活动特征及其对气候变化的响应提供了基础数据和理论支撑。