沙源丰富度对沙丘走向的影响

he orientation of aeolian sand dunes is a key parameter indicating dune morphology. Although wind regime, surface condition, and sediment availability are the three control factors for formation of sand dunes, the researchers pay only attention to wind regime. More and more research shows that we can’t explain the orientation of dunes only based on wind, because different types of sand dunes can be formed in the same wind area. Here, we plan to investigate the effect of sediment availability on the orientation of sand dunes based on field experiments and numerical simulations. We design experimental plots with different sediment availability, make regular topographic measurements of the surface undulation, and then improve the simulation precision of CA dune model based on the field data. Through field investigations and numerical simulations, we attempt to clarify to what extent sediment availability influence the dune orientations, the physical mechanism of co-existence between different dunes. This research will provide helpful scientific insights to study the evolutional relationship between different dunes.

沙丘走向是表征沙丘形态学的重要参数，虽然风况、地表覆盖以及沙源供应是沙丘形成演变的三大控制因素，但风沙地貌学一般只关注沙丘走向与风况的关系。越来越多的研究表明，仅根据风况，不足以解释沙丘走向，因为不同类型（走向）的沙丘能够发育在同一风况中。本项目通过野外现场试验与数值模拟相结合的手段，探讨沙源丰富度对沙丘走向的影响。建立不同沙源丰富度的野外试验场，监测沙丘形成及其形态演变的动力学过程，引入元胞自动机沙丘动力学数值模型，并根据野外监测资料优化此模型。依据野外试验及数值模拟结果，分析沙源丰富度对沙丘形态、特别是走向的影响，阐明不同类型沙丘相伴出现的沙丘地貌学现象的内在原因，为深入探讨不同类型沙丘之间的联系及其演变序列提供证据。

沙丘走向是表征沙丘形态学的重要参数，虽然风况、地表覆盖以及沙源供应是沙丘形成演变的三大控制因素，但风沙地貌学一般只关注沙丘走向与风况的关系。越来越多的研究表明，仅根据风况，不足以解释沙丘走向，因为不同类型（走向）的沙丘能够发育在同一风况中。本项目通过野外现场试验与数值模拟相结合的手段，探讨沙源丰富度对沙丘走向的影响。建立不同沙源丰富度的野外试验场，监测沙丘形成及其形态演变的动力学过程，引入元胞自动机沙丘动力学数值模型，并根据野外监测资料优化此模型。依据野外试验及数值模拟结果，分析沙源丰富度对沙丘形态、特别是走向的影响，阐明新月形沙丘与线性沙丘相伴出现的地貌学现象的内在原因。. 研究结果表明：(1)沙源丰富度对沙丘类型以及走向具有重要的作用，我们在研究沙丘类型时除了考虑风动力作用以外，必须同时考虑沙源供应度。当沙源供应度小于10%时，新月形沙丘和线性沙丘可以共存，新月形沙丘位于线性沙丘的同侧或尾部。在风速夹角小于90°情况下，随着沙源供应度的增加，沙丘演变序列为新月形沙丘，不对称新月形沙丘，新月形沙丘链，横向沙丘。在风速夹角大于90°情况下，发育线性沙丘和斜向沙丘。(2)新月形沙丘和线性沙丘可以共存的决定因素是沙源供应丰富度。(3)沙丘形成演变的模式可以划分为线性模式和非线性模式，线性模式下沙丘脊线延伸方向与合成输沙势方向一致，非线性模式下沙丘脊线方向与最大净合成输沙势的方向垂直，这两种模式可以共存。(4)通过沙丘从无到有的野外现场实验观测发现，沙丘在最初的半年时间处于线性演变阶段，其后进入非线性演变阶段，沙丘之间发生碰撞、合并等物理过程，最终形成高大的沙丘。. 本项目所取得的成果当中，有两项成果分别发表在《Nature Communications》和《Journal of Geophysical Research》期刊上，其中发表在《Journal of Geophysical Research》上的文章中的图3被作为本期期刊的封面。