不同数据源下毛乌素沙地风况及输沙势特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00014

摘要/Abstract

摘要：

风是干旱、半干旱区风蚀风积地貌发育的动力基础，我们通常使用风速资料探讨区域风况，但选取不同的风速资料研究同一区域风况时结果存在差异。以毛乌素沙地为例，分别选取中国气象数据网（CMDC）的日最大风速及风向与美国国家气候数据中心（NCDC）的日8个定时观测风速及风向，对比分析起沙风特征。结果表明：（1）毛乌素沙地平均起沙风速相差较小，但起沙风频率明显在CMDC数据源中较高；（2）毛乌素沙地年起沙风向均以WNW、W和NW为主，但年起沙风次风向、不同区域夏季和秋季起沙风次风向组成均在CMDC数据源中较复杂，且起沙风主次风向频率均在CMDC数据源中较高；（3）毛乌素沙地整体均属于低风能环境，中等风向变率，锐双峰或宽单峰风况，但以最大风速计算的年输沙势约是以定时观测风速计算结果的3.3倍。基于两套数据源定量对比分析毛乌素沙地风况及输沙势，这对区域风况研究是一种新的尝试，以期提高对不同数据源提供的风速差异的认识，为今后不同区域的起沙风分析提供一定的参考。

关键词: CMDC, NCDC, 风况, 输沙势, 毛乌素沙地

Abstract:

Wind is the dynamic basis for the development of wind erosion and aeolian geomorphology in arid and semi-arid areas. We usually use wind speed data to discuss the regional wind regime， but there are differences in the results when different wind speed data are selected to study the same regional wind regime. Taking the Mu Us Sandy Land as an example， the daily maximum wind speed and wind direction data from the China Meteorological Data Service Center （CMDC） and the daily observation wind speed and wind direction data from the US National Climatic Data Center （NCDC） were selected to analyze the sand-driving wind. The results show that：（1） The difference of average sand-driving wind speed is small， but the frequency of sand-driving wind is obviously higher in CMDC data source. （2） The annual sand-driving wind direction in the sandy land is mainly WNW， W and NW， but the composition of annual sand-driving wind direction， summer and autumn sand-driving wind direction in different regions is more complex in CMDC data source， and the frequency of primary and secondary sand-driving wind direction is higher in CMDC data source. （3） The sandy land as a whole belongs to low wind energy environment， medium wind direction variability， sharp double peak or wide single peak wind conditions， but the annual sand drift potential calculated by maximum wind speed is about 3.3 times that calculated by timing observation wind speed. Based on the above two sets of data sources， quantitative comparative analysis of wind regime and sand drift potential in Mu Us Sandy Land is made， which is a new attempt to study regional wind regime， in order to improve our understanding of wind speed differences provided by different data sources， and provide certain reference for the analysis of sand-driving wind in different regions in the future.

Key words: CMDC, NCDC, wind regime, drift potential, Mu Us Sandy Land

中图分类号:

P931.3

顾立霞, 吕萍, 马芳, 陈国祥, 梁准, 许明静, 杨迎. 不同数据源下毛乌素沙地风况及输沙势特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 54-62.

Lixia Gu, Ping Lv, Fang Ma, Guoxiang Chen, Zhun Liang, Mingjing Xu, Ying Yang. Drift potential characteristics of Mu Us Sandy Land calculated with different data sources[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(5): 54-62.

图/表 8

图1 毛乌素沙地地理位置（改绘于［7］）

Fig.1 Geographical location of the Mu Us Sandy Land （modified from［7］）

表1 毛乌素沙地各站点年风况对比

Table 1 Comparison of annual wind conditions at each station in Mu Us Sandy Land

站名	年平均风速/（m·s^-1）		年平均起沙风速/（m·s^-1）		年起沙风频率/%
站名	CMDC	NCDC	CMDC	NCDC	CMDC	NCDC
鄂托克旗	2.5	2.6	8.1	7.0	46.5	9.1
盐池	2.1	2.2	7.6	6.8	31.1	5.0
榆林	2.7	2.9	7.9	6.9	40.8	6.4

图2 毛乌素沙地平均风速和平均起沙风速月际变化对比

Fig.2 Comparison of monthly variation of mean wind speed and mean sand-driving wind speed in Mu Us Sandy Land

图3 基于CMDC（A）、NCDC（B）数据的毛乌素沙地各站点年起沙风玫瑰对比

Fig.3 Comparison of annual sand-driving wind roses at each station in Mu Us Sandy Land based on CMDC （A） and NCDC （B） data

图4 基于CMDC（A）、NCDC（B）数据的鄂托克旗季节起沙风玫瑰对比

Fig.4 Comparison of seasonal sand-driving wind roses at Etuoke Station based on CMDC （A） and NCDC（B） data

图5 基于CMDC（A）、NCDC（B）数据的盐池季节起沙风玫瑰对比

Fig.5 Comparison of seasonal sand-driving wind roses at Yanchi Station based on CMDC （A） and NCDC （B） data

图6 基于CMDC（A）、NCDC（B）数据的榆林季节起沙风玫瑰对比

Fig.6 Comparison of seasonal sand-driving wind roses at Yulin Station based on CMDC （A） and NCDC（B） data

图7 基于CMDC（A）、NCDC（B）数据的毛乌素沙地年输沙玫瑰对比

Fig.7 Comparison of annual drift potential roses in Mu Us Sandy Land based on CMDC （A） and NCDC（B） data

参考文献 45

1	董治宝，吕萍.70年来中国风沙地貌学的发展［J］.地理学报，2020，75（3）：509-527.
2	Azorin-Molina C， Vicente-Serrano S M， McVicar T R，et al.Homogenization and assessment of observed near-surface wind speed trends over Spain and Portugal，1961-2011［J］.Journal of Climate，2014，27（10）：3692-3712.
3	Wan H， Wang X L， Swail V R.Homogenization and trend analysis of Canadian near-surface wind speeds［J］.Journal of Climate，2010，23（5）：1209-1225.
4	吕萍，董治宝，张正偲，等.腾格里沙漠近地面层风、气温、湿度特征［J］.中国沙漠，2009，29（5）：977-981.
5	吴正.风沙地貌与治沙工程［M］.北京：科学出版社，2010：36-37.
6	庞营军，吴波，贾晓红，等.毛乌素沙地风况及输沙势特征［J］.中国沙漠，2019，39（1）：62-67.
7	Cui X J， Sun H， Dong Z B，et al.Temporal variation of the wind environment and its possible causes in the Mu Us Dunefield of Northern China，1960-2014［J］.Theoretical and Applied Climatology，2019，135：1017-1029.
8	Joseph A M， James B S， Lu H Y，et al.Limited change in dune mobility in response to a large decrease in wind power in semi-arid northern China since the 1970s［J］.Geomorphology，2008，102（3）：351-363.
9	刘彦随， Gao Jay.陕北长城沿线地区土地退化态势分析［J］.地理学报，2002，57（4）：443-450.
10	吴正.中国沙漠及其治理［M］.北京：科学出版社，2009：68-69.
11	王立新，刘华民，杨劼，等.毛乌素沙地气候变化及其对植被覆盖的影响［J］.自然资源学报，2010，25（12）：2030-2039.
12	白壮壮，崔建新.近2 000 a毛乌素沙地沙漠化及成因［J］.中国沙漠，2019，39（2）：177-185.
13	刘荔昀，鲁瑞洁，刘小槺.风成沉积物色度记录的毛乌素沙漠全新世以来气候变化［J］.中国沙漠，2019，39（6）：83-89.
14	王晓伟.毛乌素沙地东南缘晚第四纪风成沉积及其环境意义［D］.兰州：兰州大学，2020.
15	刘倩倩，杨小平.毛乌素沙地和库布齐沙漠风成沙粒度参数的空间变化及其成因［J］.中国沙漠，2020，40（5）：158-168.
16	哈斯，庄燕美，王蕾，等.毛乌素沙地南缘横向沙丘粒度分布及其对风向变化的响应［J］.地理科学进展，2006（6）：42-51.
17	陈国祥，董治宝，崔徐甲，等.毛乌素沙地中部风成沙的组成与微形态特征［J］.中国沙漠，2018，38（3）：473-483.
18	舒培仙，牛东风，李保生，等.毛乌素沙地现代沙丘沙的粒度特征及其意义［J］.中国沙漠，2016，36（1）：158-166.
19	韩雪莹，杨光，秦富仓，等.毛乌素沙地近30年沙漠化土地时空动态演变格局［J］.水土保持研究，2019，26（5）：144-150.
20	沈关东.毛乌素沙地东南缘沙漠化演变趋势及其与气候因子的相关性分析［D］.西安：西北大学，2017.
21	王静璞，王光镇，韩柳，等.毛乌素沙地不同固沙措施下沙丘的移动特征［J］.甘肃农业大学学报，2017，52（2）：54-60.
22	王静璞，刘连友，沈玲玲.基于Google Earth的毛乌素沙地新月形沙丘移动规律研究［J］.遥感技术与应用，2013，28（6）：1094-1100.
23	Zhang D， Liang P， Yang X，et al.The control of wind strength on the barchan to parabolic dune transition［J］.Earth Surface Processes And Landforms，2020，45（10）：2300-2313.
24	吴徽.近50年来毛乌素沙地的沙漠化过程研究［J］.中国沙漠，2001，21（2）：164-169.
25	王涛.中国沙漠与沙漠化［M］.石家庄：河北科学技术出版社，2003.
26	许明静，吕萍，肖南，等.毛乌素沙地西北部植被覆盖对沙丘移动的影响［J］.中国沙漠，2020，40（4）：71-80.
27	王训明，李晋昌，郎丽丽.中国干旱半干旱区灌丛沙丘的形成演化及其对环境变化的影响［M］.北京：科学出版社，2017：36-37.
28	刘海霞，李晋昌，苏志珠，等.毛乌素沙地西南缘灌丛沙丘沉积物的粒度和元素特征［J］.中国沙漠，2015，35（1）：24-31.
29	高国雄，吴卿，杨春霞.毛乌素沙地东南缘人工植被结构与生态功能研究［M］.郑州：黄河水利出版社，2010：48-49.
30	徐志伟，鹿化煜.毛乌素沙地风沙环境变化研究的理论和新认识［J］.地理学报，2021，76（9）：2203-2223.
31	朱震达，吴正，刘恕，等.中国沙漠概论［M］.北京：科学出版社，1974.
32	陈宗颜，董治宝，汪青春.青海共和盆地风况及风沙地貌［J］.中国沙漠，2018，38（3）：492-499.
33	马芳，吕萍.新月形沙丘与线性沙丘共存区域风况特征［J］.中国沙漠，2019，39（3）：98-106.
34	Fryberger S G.Dune forms and wind regime［M］//Mckee E D.A Study of Global Sand Seas.Washington，USA：US Government Printing Office，1979.
35	鲍锋，董治宝，张正偲.柴达木盆地风沙地貌区风况特征［J］.中国沙漠，2015，35（3）：549-554.
36	胡光印，董治宝，张正偲，等.若尔盖盆地起沙风风况与输沙势特征［J］.中国沙漠，2020，40（5）：20-24.
37	张正偲，董治宝，赵爱国.输沙势计算中的“时距”问题［J］.干旱区地理，2010，33（2）：177-182.
38	张正偲，董治宝，赵爱国，等.库姆塔格沙漠昼夜风向变化特征［J］.干旱区资源与环境，2010，24（8）：126-130.
39	田敏，钱广强，杨转玲，等.柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风况特征及其对风沙地貌发育的影响［J］.中国沙漠，2021，41（1）：1-9.
40	王兆云，牛改红，柳本立.风沙活动强度3种估算指标对比及适用性分析［J］.中国沙漠，2021，41（3）：118-126.
41	俎瑞平，张克存，屈建军，等.塔克拉玛干沙漠地面风场特征及周边地区沙丘排列关系分析［J］.应用气象学报，2005，16（4）：468-475.
42	李红军，何清，杨青.近40 a新疆输沙势的分析［J］.中国沙漠，2004，24（6）：46-50.
43	李振山，陈广庭.塔克拉玛干沙漠起沙风况［J］.中国沙漠，1999，19（1）：44-46.
44	陈渭南，董治宝，杨佐涛，等.塔克拉玛干沙漠的起沙风速［J］.地理学报，1995（4）：360-367.
45	Yizhaq H Z， Xu Z W， Ashkenazy Y.The effect of wind speed averaging time on the calculation of sand drift potential New scaling laws［J］.Earth and Planetary Science Letters，2020，544：1-10.

[1]	洪光宇, 王晓江, 刘铁山, 海龙, 吴振廷, 胡尔查, 高孝威, 杨海峰, 李卓凡, 李梓豪, 斯琴, 王乐军. 基于Hydrus-1D模型的毛乌素沙地杨柴（ *Hedysarum laeve* ）灌木林土壤含水量模拟[J]. 中国沙漠, 2022, 42(6): 233-242.
[2]	古拉依赛木·艾拜都拉, 张峰, 吴枫, 吴世新, 郑江华, 孙涛. 腾格里沙漠沙丘沉积物粒度特征及其空间差异[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 133-145.
[3]	柳欣滢, 金明, 杨帆, 马亚鹏, 刘慧, 孙小云, 夏敦胜. 毛乌素沙地东缘中全新世以来环境变化及其对文明演化的影响初探[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 92-100.
[4]	冯净雪, 丁占良, 尤莉, 韩广. 科尔沁沙地西部横向沙丘间的风况和输沙势[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 110-119.
[5]	姜吴彬, 张德国, 杨小平. 沙丘形态及表沙粒度特征对风况和地表植被变化的响应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 120-129.
[6]	任余艳, 郑玉峰, 张彦东, 王海兵, 王世强, 何金军. 毛乌素沙地库伦生态经济圈可持续性评价[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 264-272.
[7]	廉泓林, 韩雪莹, 刘雅莉, 韩雨晴, 杨文斌, 熊伟. 基于标准化降水蒸散指数（SPEI）的毛乌素沙地1981—2020年干旱特征研究[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 71-80.
[8]	乔碩, 王海兵, 左合君, 刘茜雅, 吴月茹. 毛乌素沙地绿洲化过程中生态服务价值及生态网络格局演变[J]. 中国沙漠, 2022, 42(3): 118-126.
[9]	颜明, 张应华, 贺莉, 程维明, 王随继, 许炯心. 无定河上游河道对沙漠化的阻截效应[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 62-68.
[10]	梁海荣, 王涛, 杨宇, 冯伟, 廉泓林, 刘雪锋, 李佳陶, 刘佳. 毛乌素沙地与浑善达克沙地水分深层渗漏特征对比[J]. 中国沙漠, 2022, 42(2): 69-76.
[11]	袁小琴, 刘生权, 艾峰, 张正, 李强, 蒋晋豫, 石长春. 毛乌素沙地东南缘沙柳（*Salix psammophila*）群落枯落物抗风蚀特征[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 134-138.
[12]	李志忠, 靳建辉, 刘瑞, 解锡豪, 邹晓君, 马运强, 谭典佳. 古尔班通古特沙漠风沙地貌研究进展评述[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 41-47.
[13]	李继彦, 郜学敏, 董治宝. 柴达木盆地雅丹地貌区风况数据集[J]. 中国沙漠, 2021, 41(6): 265-268.
[14]	石麟, 赵雨兴, 哈斯额尔敦null, 张萍, 许映军, 王卓然. 毛乌素沙地沙障环境下的沙丘迎风坡植被及土壤养分变化[J]. 中国沙漠, 2021, 41(5): 140-146.
[15]	高博钰, 杨波, 张德国. U-Net深度卷积神经网络在沙脊线提取中的应用[J]. 中国沙漠, 2021, 41(5): 21-32.