1、第 43 卷 第 2 期2023 年 3 月中 国 沙 漠JOURNAL OF DESERT RESEARCHVol.43 No.2Mar.2023肖 雨 婷，张 国 明，洪 畅，等.巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量 J.中 国 沙 漠，2023，43（2）：104-113.巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量肖 雨 婷1abc，张 国 明1abd，2，洪 畅1abc，刘 连 友1abc，杨 岩 岩3，谷 雨1abc，刘 勇1abc，向 明 珠1abc，曲 书 锋1abc，孙 煦 然1abc（1.北 京 师 范 大 学 a
2、.环 境 演 变 与 自 然 灾 害 教 育 部 重 点 实 验 室，b.防 沙 治 沙 教 育 部 工 程 研 究 中 心，c.地 理 科 学 学 部，d.国 家 安 全 与 应 急 管 理 学 院，北 京 100875；2.中 国 科 学 院 西 北 生 态 环 境 资 源 研 究 院 中 国 科 学 院 沙 漠 与 沙 漠 化 重点 实 验 室，甘 肃 兰 州 730000；3.中 国 林 业 科 学 研 究 院 生 态 保 护 与 修 复 研 究 所，北 京 100091）摘 要：巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 是 黑 河 中 下 游 冲 洪 积 平 原 地 表 风 沙 输 入 沙 漠
3、 内 部 的 重 要 断 面。在 沙 漠 西 缘 选 择 干 涸 湖床、芦 苇 滩 地、盐 碱 滩 地、流 动 沙 地、灌 丛 沙 堆 5 种 典 型 地 表，利 用 MWAC 沙 尘 收 集 器，开 展 近 地 表 沙 尘 输 移 通 量 的野 外 观 测，分 析 不 同 高 度（10、25、50、85 cm）沙 尘 水 平 通 量 及 分 布 特 征，计 算 观 测 期 间 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量。结果 表 明：不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量 随 高 度 增 加 而 减 小，与 高 度 呈 指 数 型 函 数 关 系。085 cm 高 度 的 5 种 典 型 地 表
4、 沙 尘水 平 通 量 存 在 明 显 差 异，流 动 沙 地 干 涸 湖 床 芦 苇 滩 地 盐 碱 滩 地 灌 丛 沙 堆，010 cm 高 度 层 内 沙 尘 通 量 占 比 最大。流 动 沙 地 和 干 涸 湖 床 为 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 主 要 输 沙 地 表。植 被 覆 盖 度、裸 露 空 间 面 积 以 及 地 表 物 质 层 特 性，直 接 影 响 地 表 沙 尘 的 输 送 通 量。风 速 会 影 响 沙 尘 水 平 通 量 分 布，较 大 风 速 的 地 表 风 蚀 起 沙 的 粒 径 较 大，地 表 沙 尘水 平 通 量 也 较 大。研 究 结 果 有 助 于
5、 了 解 沙 漠 西 缘 输 沙 断 面 不 同 地 表 的 沙 尘 输 移 规 律 与 区 域 风 沙 过 程。关 键 词：巴 丹 吉 林 沙 漠；沙 尘；水 平 通 量；分 布 特 征文 章 编 号：1000-694X（2023）02-104-10 DOI：10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00110 中 图 分 类 号：P931.3 文 献 标 志 码：A0 引 言 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 是 巴 丹 吉 林 沙 漠 与 黑 河 流域 中 下 游 冲 洪 积 平 原 的 分 界 线，也 是 巴 丹 吉 林 沙 漠内 部 风 沙 输 入 的 重 要 断 面
6、。巴 丹 吉 林 沙 漠 的 沙 源主 要 为 西 部 面 积 广 大 的 洪 积 平 原 和 西 北 部 的 湖 积平 原 地 表 沉 积 物 1-4，研 究 区 西 北 部 阿 尔 泰 山 东 缘、青 藏 高 原 东 北 缘 的 祁 连 山 及 阿 拉 善 高 原 为 沙 漠 提供 了 大 量 的 潜 在 物 源 5。巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 地 表 类型 多 样，主 要 是 以 湖 相 沉 积 为 基 底 的 风 蚀 地 貌，由大 面 积 流 动 沙 丘、灌 丛 沙 堆、砾 石 戈 壁、绿 洲 以 及 绿洲 退 化 地 表 组 成，有 白 刺、泡 泡 刺、红 砂、红 柳 等 旱生
7、植 物。地 表 粗 糙 度 影 响 大 气 与 地 表 间 能 量 的 传输，也 影 响 地 表 风 沙 输 移 过 程，区 内 地 表 风 蚀 存 在明 显 的 空 间 差 异。风 沙 流 结 构 是 风 沙 研 究 的 重 要 内 容，指 单 位 时间、单 位 面 积 水 平 输 沙 通 量 随 高 度 的 分 布 及 变 化 规律 6，反 映 不 同 轨 迹 运 动 的 沙 粒 在 垂 直 方 向 上 的 运移 特 征 7。风 沙 流 观 测 中，沙 尘 通 量 是 反 映 地 表 风蚀 状 况 和 风 沙 地 貌 形 成 的 基 础 8。沙 尘 水 平 通 量 是与 风 蚀 有 关 的
8、 地 表 沉 积 物 输 移 的 指 标 9，沙 尘 在 近地 表 的 沉 降 通 量 与 不 同 高 度 沙 尘 水 平 通 量 紧 密 相关 10，研 究 方 法 主 要 包 括 野 外 长 期 观 测、风 洞 实 验、实 验 数 值 分 析 等。此 外，许 多 研 究 已 经 尝 试 使 用 小型 机 械 风 洞（PI-SWERL，便 携 式 风 洞）或 其 他 替 代设 备 来 探 索 影 响 地 表 风 蚀 的 因 素 11，例 如 风 速 或 摩擦 速 度 12-13。然 而，关 于 沙 尘 的 建 模 和 预 测 仍 然 存在 一 定 限 制 14-15，这 与 野 外 对 风
9、成 驱 动 过 程 中 沙 尘的 释 放、运 输 和 沉 积 的 准 确 观 测 缺 乏 有 关。风 蚀 模型 的 校 准，也 需 要 风 蚀 水 平（跃 移）沙 尘 通 量 和 频 率收 稿 日 期：2022 05 04；改 回 日 期：2022 09 05资 助 项 目：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目（41971120，41730639）；中 国 科 学 院 沙 漠 与 沙 漠 化 重 点 实 验 室 开 放 课 题（KLDD-2020-002）；第 二 次 青 藏高 原 综 合 科 学 考 察 研 究 项 目（2019QZKK0906）作 者 简 介：肖 雨 婷（1998），女，
10、四 川 宜 宾 人，硕 士 研 究 生，研 究 方 向 为 干 旱 区 地 表 风 蚀 过 程 与 粉 尘 排 放。E-mail：通 信 作 者：张 国 明（E-mail：）中 国 沙 漠 第 43 卷的 测 量。风 洞 试 验 研 究 与 野 外 观 测 表 明，沙 尘 水 平通 量 随 高 度 的 变 化 大 致 呈 指 数 或 幂 函 数 规 律 16-17；沙 漠 地 表 沙 尘 水 平 通 量 随 着 高 度 的 增 加 而 增 加，但在 32 m 以 上 高 度 几 乎 不 变 18；戈 壁 地 表 输 沙 存 在“象 鼻 效 应”，最 大 输 沙 量 不 是 在 近 地 面 而
11、是 在 距 地表 56 cm 高 度 19-20。杨 帆 等 21 对 巴 丹 吉 林 沙 漠 北缘 沙 尘 天 气 过 程 中 气 象 要 素 的 变 化 特 征 进 行 分 析，发 现 观 测 期 间 0100 cm 内 总 输 沙 量 的 50%和 90%分 别 集 中 在 地 表 20 cm 和 56 cm 高 度 以 内。这 些 结果 有 益 于 沙 尘 模 型 的 改 进。野 外 实 测 沙 尘 水 平 通量 特 征 主 要 受 地 表 风 速、植 被 或 砾 石 覆 盖 度 等 因 素影 响 22-24。郭 树 江 等 25 对 青 土 湖 的 干 涸 湖 床 不 同 地表 风
12、沙 流 结 构 的 观 测 表 明，不 同 区 域 下 垫 面 起 伏 高度、植 被 盖 度 等 对 沙 尘 输 移 通 量 影 响 较 大。地 形 地貌、植 被 及 动 力 等 因 素 的 变 化，也 会 影 响 地 区 内 沙尘 输 送 通 量 的 结 构 特 征 改 变 26。当 前 针 对 巴 丹 吉 林 沙 漠 的 研 究 大 多 关 注 其 风速 27-28、植 被 特 征 29-31、湖 泊 沉 积 环 境 32-34 等。关 于沙 漠 西 缘 不 同 地 表 的 风 沙 活 动 特 征 研 究 还 较 少，针对 野 外 多 种 地 表 间 输 沙 量 的 定 期 观 测 数 据
13、 比 较 缺乏。野 外 输 沙 通 量 测 量 数 据 是 风 蚀 模 型 开 发 和 校验 的 重 要 支 撑，对 野 外 沙 尘 水 平 质 量 通 量 计 算 有 着重 要 意 义。深 入 了 解 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表沙 尘 水 平 通 量 特 征 与 分 布 规 律，对 进 一 步 认 识 沙 漠西 缘 的 输 沙 与 沙 尘 释 放，判 定 上 风 向 主 要 沙 尘 物源，探 究 区 域 内 部 风 沙 活 动 规 律 具 有 重 要 意 义。1 研 究 区 概 况 巴 丹 吉 林 沙 漠 位 于 中 国 内 蒙 古 西 部 阿 拉 善 高原，地 域 范
14、围 3904 15 4212 23 N、9923 18 104 34 02 E，面 积 52 162 km2，是 中 国 第 二 大 沙漠 35。研 究 区 位 于 黑 河 下 游 冲 洪 积 平 原 与 巴 丹 吉林 沙 漠 交 界 处 的 沙 漠 西 缘（图 1），属 典 型 内 陆 温 带荒 漠 气 候，降 水 稀 少，气 候 干 燥。巴 丹 吉 林 沙 漠 淡 水表 面 平 均 年 蒸 发 量 为1 000 mm，沙 丘 表 面 平 均 年 蒸 发量 为100 mm 36。区 域 内 部 年 均 风 速 4 m s-1，冬 春 季主 风 向 为 WN，其 他 月 份 主 导 风 向 为
15、 W，极 易 出 现 沙尘 暴 37。剥 蚀 丘 陵、风 蚀 洼 地、灌 丛 沙 堆、干 涸 盐湖、流 动 沙 地、盐 碱 滩 地、芦 苇 滩 地 为 研 究 区 内 典 型地 表 类 型，地 表 环 境 极 为 复 杂。图 1 研 究 区 概 况 图Fig.1 The location of the western edge of the Badain Jaran Desert105第 2 期 肖 雨 婷 等：巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量2 研 究 方 法 2.1 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器 目 前 常 见 的 地 表 跃 移 颗 粒
16、物 收 集 的 仪 器 主 要有 Big Spring Number Eight（BSNE）集 沙 仪、New Flat Opening Collector（NFOC）集 沙 仪 以 及 Modified Wilson and Cook（MWAC）集 沙 仪 38-39。本 研 究 使 用的 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器 在 原 有 基 础 上 进 行 了改 良，通 过 在 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器 圆 柱 形 桅杆 顶 部 增 加 旋 转 钢 珠 减 小 机 械 转 动 摩 擦，提 高 了 收集 灵 敏 性。为 更 好 适 应 野 外 采 集 工 作，收 集 器
17、采 用1 800 mL 容 积 PET 罐，装 配 了 管 状 进 沙 口 和 出 风口，口 径 为 1.30 cm，进 沙 口 管 略 短，出 气 口 管 稍 长，可 明 显 减 缓 进 沙 气 流 阻 塞，有 利 沙 尘 进 入 沉 积 罐。每 个 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器 附 有 高 度 1 m 桅 杆，每 个 桅 杆 安 装 4 个 沉 积 罐，高 度 为 距 地 面 10、25、50、85 cm。桅 杆 主 轴 附 加 三 角 形 风 向 标，长 0.60 m，宽0.40 cm，随 风 转 动 以 控 制 方 向。2.2 仪 器 布 设 与 样 品 收 集 不 同 地
18、 表 观 测 样 地 布 设 于 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘（图 1），试 验 期 从 2019 年 2 月 20 日 至 2020 年 7 月 10日。每 样 地 由 9 个 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器 组 成，按 照 33 规 格 排 列，每 两 个 MWAC 近 地 表 粉 尘 收 集器 间 隔 3 m，确 保 MWAC 的 尾 翼 随 风 摆 动 时 不 受 影响（图 2）。研 究 期 内 共 进 行 了 3 次 采 样，时 间 分 别 为2019 年 7 月 23 日、12 月 27 日 和 2020 年 7 月 10 日。所 收 集 沙 尘 样 品 及 时 装 入
19、 塑 料 自 封 袋 后 带 回 北 京师 范 大 学 地 表 过 程 与 资 源 生 态 国 家 重 点 实 验 室 进行 分 析。同 时 利 用 现 场 布 设 的 观 测 高 度 为 2 m 的 气象 站 风 速 资 料 分 析 了 2019 年 1 月 1 日 至 12 月 31 日内 的 沙 尘 天 气 状 况。2.3 沙 尘 水 平 通 量 计 算 收 集 4 个 高 度 MWAC 沙 尘 样 品，分 别 装 入 已 称量 的 空 样 品 袋 中 称 重。将 采 样 器 中 收 集 沙 尘 净 质量 除 以 收 集 时 间 间 隔，结 合 MWAC 采 样 器 入 口 面 积计 算
20、 出 单 位 时 间 内 沙 尘 水 平 通 量 q（z）。沙 尘 水 平通 量 是 风 成 沉 积 物 再 分 配 的 主 要 贡 献 者，随 高 度 迅速 减 小，1 m 处 的 通 量 占 总 通 量 的 比 例 通 常 小 于10%40。q(z)=mt s（1）式 中：z 是 地 面 到 沉 积 物 采 样 器 入 口 中 心 高 度；m 为MWAC 所 收 集 沙 尘 净 质 量；t 是 收 集 时 间 间 隔（d）；s 为 改 良 后 MWAC 入 口 面 积（1.3310-4 m2）。用Shao 等 41 开 发 经 验 公 式 拟 合 q（z）值：q(z)=aecz2+bz（2
21、）式 中：a、b 和c 为 拟 合 系 数。通 过 对 地 面 到1 m 高 度 的Q（z）积分，计算总沙尘水平通量 Q（g m-1 d-1）42-43：Q=01q(z)dz（3）利 用 单 因 素 方 差 分 析（One-Way ANOVA）检 验沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量 差 异 的 显 著 性，所有 统 计 分 析 均 在 SPSS19.0 完 成。利 用 Origin2021和 ArcGIS10.5 软 件 绘 制 图 表 和 研 究 区 概 况 图。3 结 果 与 分 析 3.1 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量 的 垂 直 分 布 特 征 巴 丹
22、吉 林 沙 漠 西 缘 5 种 典 型 地 表 输 量 随 高 度 升图 2 MWAC 近 地 表 沙 尘 收 集 器Fig.2 Aeolian sand-dust was sampled using custom-made MWAC（Modified Wilson and Cooke）sediment samplers106中 国 沙 漠 第 43 卷高 而 逐 渐 减 小，不 同 地 表 085 cm 高 度 层 内 输 沙 量 分布 有 差 异。5 种 下 垫 面 010 cm 高 度 层 内 输 沙 量 占比 最 大，1025 cm 高 度 层 内 的 输 沙 量 占 比 次 之，25
23、50 cm 与 5085 cm 高 度 层 内 输 沙 量 占 比 较 小 且 占 比接 近（图 3）。芦 苇 滩 地 地 表 010 cm 高 度 层 输 沙 量占 比 约 72%，1025 cm 高 度 层 占 比 约 18%，2550 cm与 5085 cm 高 度 层 占 比 分 别 为 6%和 4%（图 3A）；干涸 湖 床 地 表 010 cm 高 度 层 输 沙 量 占 比 约 55%，1025 cm 高 度 层 占 比 约 32%，2550 cm 与 5085 cm 高度 层 占 比 分 别 为 10%和 3%（图 3B）；盐 碱 滩 地 010 cm 高 度 层 输 沙 量
24、占 比 约 68%，1025 cm 高 度 层 占 比约 20%，2550 cm 与 5085 cm 高 度 层 占 比 分 别 为7%和 4%（图 3C）；流 动 沙 地 地 表 010 cm 高 度 层 输沙 量 占 比 约 54%，1025 cm 高 度 层 占 比 约 39%，2550 cm 与 5085 cm 高 度 层 占 比 分 别 为 7%和 1%（图3D）；灌 丛 沙 堆 地 表 010 cm 高 度 层 输 沙 量 占 比 约57%，1025 cm 高 度 层 占 比 约 26%，2550 cm 与 5085 cm 高度层占比分别为 11%和 6%（图 3E）。085 cm
25、 高 度 沙 尘 水 平 通 量 在 干 涸 湖 床、芦 苇滩 地、盐 碱 滩 地、流 动 沙 地、灌 丛 沙 堆 5 种 典 型 地 表图 3 不 同 地 表 不 同 高 度 输 沙 量 占 比Fig.3 Percentage of dust at different heights over different surface107第 2 期 肖 雨 婷 等：巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量随 高 度 分 布 符 合 指 数 型 函 数 分 布 规 律，拟 合 函 数 的基 本 形 式 如 图 4 所 示。表 1 给 出 了 不 同 地 表 沙 尘 水
26、平 通 量 随 高 度 分 布 的 函 数 拟 合 系 数 a、b、c 及 拟 合 优度 R2，表 征 了 不 同 观 测 时 期 沙 尘 天 气 过 程 沙 尘 水 平通 量 的 变 化 特 点。其 中，c 的 绝 对 值 1.3816.22，最大 值 和 最 小 值 分 别 出 现 在 流 动 沙 地 和 干 涸 湖 床 地表；b 的 绝 对 值 0.4412.49，最 大 值 和 最 小 值 分 别 出现 在 芦 苇 滩 地 和 流 动 沙 地 地 表；a 的 绝 对 值 714.9682 441.94，最 大 值 和 最 小 值 分 别 出 现 在 干 涸 湖 床 和灌 丛 沙 堆 地
27、 表。图 4 不 同 地 表 高 度 沙 尘 水 平 通 量Fig.4 Total horizontal sand-dust flux of different heights over different surface表 1 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量 随 高 度 分 布 的 函 数 拟 合 系 数Table 1 Fitting coefficients of the horizontal distribution function of sand-dust flux with height over different surfaces地 表 类 型芦 苇 滩 地干 涸 湖
28、床盐 碱 滩 地流 动 沙 地灌 丛 沙 堆2019-02 2019-07y1c7.66-4.705.98-11.123.54b-10.900.46-8.892.38-6.26a14 887.0958 240.005 798.7758 131.803 526.89R20.99580.98980.99760.99560.99862019-07 2019-12y2c7.36-3.147.53-9.882.87b-12.49-3.03-11.48-0.44-6.10a3 208.1152 352.602 141.3868 364.59714.96R20.99990.99880.99990.99960
29、.99992019-12 2020-07y3c9.131.387.85-16.224.59b-11.71-5.86-10.804.39-6.99a4 757.2582 441.945 465.9334 085.22875.65R20.98850.99560.99550.99950.9934108中 国 沙 漠 第 43 卷3.2 不 同 地 表 总 沙 尘 水 平 通 量 01 m 高 度 不 同 地 表 所 收 集 的 总 沙 尘 水 平 通 量（Q）排 序 为 流 动 沙 地（19 301.814 474.64 g m-1 d-1）干 涸 湖 床（18 166.557 680.41 g m
30、-1 d-1）芦 苇 滩地（874.21784.64 g m-1 d-1）盐 碱 滩 地（592.19330.61 g m-1 d-1）灌 丛 沙 堆（354.42336.75 g m-1 d-1）。其 中 干 涸 湖 床 与 流 动 沙 地 地 表 平 均 总沙 尘 水 平 通 量 远 大 于 其 余 3 种 地 表，总 沙 尘 水 平 通量 最 大 地 表（流 动 沙 地）与 最 小 地 表（灌 丛 沙 堆）相 差约 51 倍。单因 素方 差分 析结 果表 明，5 种地 表总 体均值 显 著 不 同（图 5）。各 地 表 在 年 内 不 同 季 节 水 平 输沙 通 量 存 在 较 大 差
31、 异，观 测 结 果 显 示，流 动 沙 地 和 干涸湖床为巴丹吉林沙漠西缘主要的输沙地表。4 讨 论 4.1 沙 尘 水 平 通 量 分 布 特 征 地 表 差 异 性 下 垫 面 性 质 会 通 过 影 响 携 沙 气 流 能 量 的 分 布而 影 响 物 理 学 特 性 相 同 沙 粒 的 风 沙 流 结 构 44。下垫 面 类 型 会 对 沙 粒 起 动 风 速、跃 移 高 度、能 量 衰 减产 生 影 响 45。低 风 能 环 境 中 沙 尘 输 移 集 中 在 30 cm以 下 46，地 表 输 沙 率、沙 尘 通 量 与 高 度 呈 负 幂 函 数关 系 25，毛 乌 素 沙 地
32、 的 平 坦 流 沙 地 表 47、塔 里 木 盆地 沙 漠-绿 洲 过 渡 带 48 的 沙 尘 通 量 也 存 在 相 似 规律。本 文 针 对 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 5 种 地 表 沙 尘 水 平通 量 的 观 测 结 果 表 明，不 同 地 表 输 沙 量 085 cm 高度 层 内 呈 指 数 型 函 数 趋 势，这 与 王 自 龙 等 45 对 平 坦沙 地 和 流 动 沙 地 下 垫 面 输 沙 量 观 测 到 的 030 cm 高度 层 所 呈 现 的 指 数 曲 线 变 化 规 律 相 近。巴 丹 吉 林沙 漠 北 缘 沙 尘 天 气 过 程 中，拐 子 湖 地 表
33、 020 cm 高度 左 右 的 输 沙 通 量 具 有 明 显 分 段 现 象，20 cm 高 度层 内 随 着 地 表 高 度 的 增 加，各 高 度 输 沙 率 百 分 比、含 沙 浓 度、运 动 颗 粒 能 量 呈 波 动 增 大 趋 势。野 外 监测 实 验 中 自 由 风 和 风 沙 流 廓 线 拟 合 呈 现 指 数 型 函数 分 布 49，与 本 研 究 中 地 表 085 cm 高 度 层 内 沙 尘水 平 通 量 变 化 特 征 一 致。湖 区 近 地 面 20 cm 高 度 以上，随 高 度 增 加 输 沙 率 百 分 比 变 小 50，100 cm 内 总 输沙 量 的
34、 50%和 90%分 别 集 中 在 地 表 20 cm 和 56 cm高 度 以 内 21，与 本 研 究 中 5 种 典 型 地 表 010 cm 高度 层 内 输 沙 量（54%72%）占 比 最 大 的 规 律 相 同。戈 壁 地 表 中 风 沙 流 结 构“象 鼻 效 应”19，51 在 拐 子 湖 垂直 方 向 上 出 现，该 规 律 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 5 种 典 型地 表 间 表 现 并 不 十 分 明 显。这 可 能 与 MWAC 仪 器布 设 周 期 以 及 垂 直 方 向 上 沉 积 罐 排 列 密 度 有 关。不 同 学 者 对 风 沙 流 拟 合 的 指
35、数 型 函 数 系 数 a、b、c 有不 同 见 解。部 分 学 者 认 为 拟 合 指 数 函 数 系 数 a 代 表风 沙 流 浓 度 的 最 大 值 52 或 是 沙 尘 运 动 中 蠕 移 物 质的 含 量 53，但 是，在 复 杂 的 自 然 条 件 中，下 垫 面 与 气候 环 境 的 长 期 左 右 使 得 拟 合 系 数 a、b、c 随 风 速 和 输沙 率 的 关 系 而 发 生 变 化 54，因 此 野 外 长 期 沙 尘 通 量的 观 测 与 气 象 数 据 采 集 分 析 有 助 于 进 一 步 阐 明 沙漠 西 缘 不 同 地 表 之 间 的 风 沙 活 动 特 征。
36、4.2 不 同 地 表 风 蚀 起 沙 成 因 4.2.1 不 同 地 表 下 垫 面 特 征 风 沙 流 输 沙 率 与 地 表 植 被 盖 度 间 存 在 相 关，通常 地 表 植 被 会 改 变 下 垫 面 状 况 进 而 改 变 地 表 粗 糙度 和 地 表 剪 切 力，导 致 风 沙 流 结 构 的 变 异 55-56。植被 覆 盖 度 低 或 者 空 旷 的 裸 露 地 表 沙 尘 水 平 通 量 会有 所 增 加 57-59。巴 丹 吉 林 沙 漠 西 北 部 降 水 量 小，蒸发 量 大，盐 碱 大 面 积 覆 盖，盐 生、旱 生 植 被 广 泛 分布 60，本 试 验 中 的
37、 芦 苇 滩 地、盐 碱 滩 地、灌 丛 沙 堆 地表 水 平 沙 尘 通 量 显 著 小 于 干 涸 湖 床 与 流 动 沙 地。芦 苇 滩 地 与 盐 碱 滩 地 地 表 分 布 有 红 砂、白 刺、沙 拐枣 植 株，这 些 沙 漠 地 表 植 被 会 对 地 表 沙 粒 有 一 定 拦截 作 用 61。干 涸 湖 床 为 沙 漠 西 缘 北 部 居 延 泽 古 湖床，地 表 龟 裂 板 结，风 蚀 严 重，仅 生 长 有 少 量 矮 小 沙图 5 不 同 地 表 平 均 总 沙 尘 水 平 通 量（2019-02 2020-07，用 不 同 大 写 字 母 表 示 差 异 显 著，P0.
38、01）Fig.5 The derived total horizontal sand-dust flux from MWAC sediment samplers in different areas show an average from February of 2019 to July of 2020（Significant difference is denoted by the A and B symbols，P0.01）109第 2 期 肖 雨 婷 等：巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 不 同 地 表 沙 尘 水 平 通 量拐 枣 和 白 刺 灌 丛，植 被 覆 盖 率 低，沙 尘 易
39、 被 风 力 驱动 输 移。流 动 沙 地 地 表 毗 邻 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 侧，地势 低 平 且 植 被 覆 盖 极 低，这 为 区 域 地 表 输 沙 提 供 了良 好 通 道。相 比 之 下，灌 丛 沙 堆 位 于 巴 丹 吉 林 沙 漠西 缘 的 古 日 乃 湖 南 侧，区 域 存 在 浅 层 地 下 水，地 表生 长 丰 富 白 刺、芦 苇 等 植 被，而 植 被 沙 堆 本 身 作 为汇，可 以 捕 获 沙 尘 沉 积 物 通 量 58。灌 丛 沙 堆 地 表 多被 白 色 盐 碱 结 壳 土 壤 和 砂 石 覆 盖，这 些 植 被、地 表物 质 层 在 一 定 程 度
40、上 会 起 到 稳 定 地 表、阻 截 流 沙 的作 用 62。4.2.2 不 同 地 表 风 况 特 征 风 速 是 影 响 地 表 输 沙 量 的 主 要 因 素 63。巴 丹 吉林 沙 漠 西 缘 5 种 地 表 2019 年 平 均 风 速 存 在 差 异。干涸 湖 床 地 表 年 平 均 风 速 3.60 m s-1，与 流 动 沙 地 平 均风 速 3.42 m s-1相 近，均 大 于 盐 碱 滩 地 的 2.70 m s-1、灌 丛 沙 堆 的 2.56 m s-1与 芦 苇 滩 地 的 2.38 m s-1。与文 献 中 在 巴 丹 吉 林 沙 漠 和 邻 近 地 区 观 测
41、 到 的 年 均风 速 64 一 致，即 风 能 呈 从 东 北、北 向 西 南 方 向 逐 渐减 少 的 规 律，平 均 风 速 大 小 与 5 种 典 型 地 表 的 总 沙尘 水 平 通 量 差 异 性 基 本 相 似。平 均 风 速 的 差 异 可能 影 响 地 表 沙 尘 水 平 通 量 的 分 布。当 平 均 风 速 较大 时，地 表 风 蚀 起 沙 粒 径 较 大，输 沙 通 量 也 较 大 65。在 沙 漠-绿 洲 过 渡 带 中，平 均 风 速 较 大 时，流 沙 地、半 固 定 沙 地 地 表 的 输 沙 通 量 在 020 cm 的 高 度 内 表现 为 指 数 关 系，
42、且 函 数 拟 合 程 度 优 于 平 均 风 速 较 小的 观 测 期 66。巴 丹 吉 林 沙 漠 内 部 起 沙 风 速 随 区 域 而不 同，沙 漠 北 缘 的 拐 子 湖 地 区 春 季 起 沙 风 速 约 6.5 m s-1 21，而 沙 漠 腹 地 的 大 沙 枣 海 子 春 季 起 沙 风 速 仅约 5.0 m s-1 67，因 此 以 风 速 6 m s-1作 为 巴 丹 吉 林 西缘 5 种 地 表 起 沙 风 进 行 统 计。干 涸 湖 床 与 流 动 沙 地2 种 地 表 起 沙 风 速 频 率 远 大 于 其 余 3 种 地 表，这 与 不同 地 表 监 测 的 总
43、沙 尘 水 平 通 量 结 果 一 致。其 中 干涸 湖 床 地 表 的 起 沙 风 频 率（8.7%）大 于 流 动 沙 地（3.4%），可 能 与 干 涸 湖 床 地 表 地 势 低 平、植 被 覆 盖率 低 导 致 的 风 阻 效 应 低 有 一 定 关 系。5 结 论 巴 丹 吉 林 沙 漠 西 缘 5 种 地 表 沙 尘 水 平 通 量 均 随着 高 度 增 加 而 减 小，与 高 度 呈 指 数 函 数 关 系。085 cm 高 度 层 内 沙 尘 水 平 通 量 分 布 特 征 与 不 同 地 表输 沙 量 存 在 明 显 差 异。010 cm 高 度 层 内 输 沙 量 占比
44、最 大，且 流 动 沙 地 干 涸 湖 床 芦 苇 滩 地 盐 碱 滩地 灌 丛 沙 堆，其 中 流 动 沙 地 和 干 涸 湖 床 为 巴 丹 吉林 沙 漠 西 缘 主 要 输 沙 地 表 类 型。近 地 表 风 况 和 下 垫 面 的 性 质 对 各 地 表 沙 尘 水平 通 量 存 在 影 响。下 垫 面 植 被 覆 盖 度、裸 露 空 间 面积 以 及 地 表 物 质 层 特 性，直 接 影 响 地 表 沙 尘 的 输 送通 量。风 速 会 影 响 沙 尘 水 平 通 量 分 布，较 大 风 速 的地 表 风 蚀 起 沙 的 粒 径 较 大，地 表 沙 尘 水 平 通 量 也 较大。因
45、 此 沙 漠 西 缘 干 涸 湖 床 与 流 动 沙 地 地 表 的 平均 风 速 和 起 沙 风 频 率 大 于 其 他 3 种 地 表。致 谢：感 谢 北 京 师 范 大 学 地 理 科 学 学 部 风 沙 研 究 团队 对 野 外 试 验 工 作 的 支 持 和 帮 助。参 考 文 献：1 Yang X P.Geomorphologische untersuchungen in trockenrumen NW-Chinas unter besonderer bercksichtigung von Badanjilin und Takelamagan J.Gottinger Geograp
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