腾格里沙漠格状沙丘形成与演化过程

本研究针对格状沙丘发育初期，沙丘形成与演化过程研究不足的现状，利用腾格里沙漠东南缘的中国科学院风沙科学观测场有利的科研条件，采用日本拓普康全站仪、三维超声风速风向仪等观测设备，监测平坦沙地上发育的格状沙丘形成与演化过程中沙丘形态的演变，测量不同发育阶段格状沙丘的沙丘高度、间距、体积、风况、沉积物特征以及近地表气流的变化特征，阐明格状沙丘形成与演化过程中沙丘形态的演变，沙丘形成演化过程与风况、沉积物特征和气流的相互关系，揭示格状沙丘形成与演化过程，为完善风沙地貌学理论和区域防沙设计提供支持。

沙丘形成与演化过程是风沙地貌研究的重要内容之一。格状沙丘是由两个近乎垂直的沙丘脊组成的平面形态呈网格状的沙丘。广泛分布于我国及世界其它沙漠，甚至在火星上也有分布。我国的格状沙丘主要分布在腾格里沙漠。本项目以腾格里沙漠的格状沙丘为主要研究对象，探讨格状沙丘形成与演化过程的区域风能环境、沙源丰富情况下平坦沙地格状沙丘形成与演化过程及沙丘形态的演变（沙丘不同发育阶段沙丘高度、脊线长度、缺陷密度等）。风沙环境（沙漠内部的平均风速、风速频率、风速廓线、空气温湿度、区域平均风速和风能环境空间差异），下垫面植被空间差异，地表沉积物空间差异，沙丘类型空间差异、沙丘形态特征空间差异、沙丘形态动力学特征等控制沙丘形成与演化过程。研究结果表明，（1）腾格里沙漠东南缘风速主要以小于起沙风（5.92m/s）为主（91%±1.7%）。在起沙风中，主要以5.92-8m/s风速为主，占所有风速的71-77%。 月平均风速以5月份最大，3月-8月月平均风速大于3.0m/s。风沙活动一般是从12:00左右开始，在16：00达到最大，到晚上20:00停止。（2）腾格里沙漠年平均风速和风能环境自西北向东南逐渐降低，输沙方向为向东南方向。但受季风和地形的影响，季节风沙活动和输沙方向明显不同，秋季的输沙方向包括向西北方向和西南方向，从而控制格状沙丘副梁的形成。（3）格状沙丘表面沉积物存在明显区域差异，主梁脊线最粗，但副梁变化不明显。同一区域内，主梁和副梁不同粒级的含量也不同，主梁主要以细沙为主，其次为极细沙；副梁具有相似的规律，但细沙含量降低，极细沙含量增加。（4）区域风况、季风、地形等控制腾格里沙漠存格状沙丘分布，且沙丘形态参数（间距、脊线长度、缺陷密度等）也存在明显区域特征。（5）沙丘形态和近地层相互作用，近地层气流与脊线的夹角控制背风侧气流特征，如未偏向流、偏向流和反向流，并控制沙丘的形态演化过程。（6）格状沙丘的副梁是在东北风、东风和东南风作用于主梁，将主梁脊线沙物质堆积在主梁迎风坡和背风坡形成的。（7）格状沙丘主梁和副梁同时形成，受主风向西北风的影响，格状沙丘主梁在沙丘形成初期移动较快，但副梁移动速度较慢。（8）格状沙丘形成之后，主梁和副梁的位置相对稳定，主梁形态变化较明显，但副梁不太明显。