科尔沁沙地西部横向沙丘间的风况和输沙势

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00017

摘要/Abstract

摘要：

以科尔沁沙地西部一处典型横向沙丘群为研究对象，在沙丘顶部、丘间走廊和迎风坡脚各布设一套自动气象站，对流动性的横向沙丘群内部的风况进行了连续16个月的实地观测。为有效说明沙丘群外围气象站是否能真实反映沙丘群内部实际风况特征，从翁牛特旗国家站获取了同时段风况的小时数据。结果表明：（1）丘间走廊年内主导风向为SW，与迎风坡脚基本一致但频率更高，相对于沙丘顶部（WNW）和翁牛特旗（NW）而言，风向大角度向左偏转；（2）丘间走廊年内平均风速为3.28 m·s^-1，春季平均风速可达4.74 m·s^-1，瞬时风速大于起沙风速；丘间走廊会发生较强烈的风沙活动，这对塑造丘间走廊完整形态、形成稳定的横向沙丘群空间格局具有重要作用；（3）利用日均值计算丘间走廊的输沙势为37.94 VU，低于沙丘顶部94.54%，高于翁牛特旗86.99%，由此可知，沙丘群外围气象台站测得的风况数据不能真实反映沙丘群内部风沙活动的实际情况。为更精确地估算沙丘群内部的真实输沙状况，建议至少在沙丘顶部和丘间走廊各布设一套全自动气象站进行联动观测。本研究对于揭示沙丘群落整体风况变化规律和沙尘灾害防治具有重要的理论和技术支撑价值。

关键词: 横向沙丘群, 风况, 主导风向, 输沙势, 科尔沁沙地

Abstract:

In this paper， a typical transverse dunefield in the western parts of the Korqin Sandy Land was selected as study area， and a series of automatic meteorological stations were installed at the summit， the interdune corridor and the lower stoss to observe the wind conditions inside the mobile transverse dunefield for 16 consecutive months in the field. To effectively illustrate whether the nearby weather stations can truly reflect the actual wind characteristics inside the dunefield， the hourly average data of wind regimes for the same period were obtained from the Wengniut Banner National Meteorological Station. The results show that：（1） the dominant wind direction in the corridor during the year is SW， which is basically the same as the stoss but with higher frequency， and the wind direction is deflected to the left at a large angle compared with the summit （WNW） and Wengniut Banner （NW）；（2） the average wind speed in the corridor during the year is 3.28 m?s^-1， and the average wind speed in spring can reach 4.74 m?s^-1， and the instantaneous wind speed is greater than the local threshold speed； the corridor has stronger wind and sand activities at this time， which plays an important role in shaping the complete form of the corridor and forming a stable spatial pattern of dunefield；（3） the sand transport potential of corridor is 37.94 VU， which is lower than the summit by 94.54% and higher by 86.99% than Wengniut Banner， thus it can be seen that the wind data measured by the nearby meteorological station cannot truly reflect the actual situation of wind and sand activities inside the dunefield；（4） in order to estimate the real situation of sand transport inside the dunefield more accurately， it is recommended to deploy at least one set of automatic meteorological station at the summit and another at the corridor for joint observations. This study has important theoretical and technical support value for revealing the overall wind condition change pattern of dunefield and sand disaster prevention and control.

Key words: transverse dunefield, wind regime, dominant wind, drift potential, Korqin Sandy Land

中图分类号:

P949

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.

Jingxue Feng, Zhanliang Ding, Li You, Guang Han. Wind regimes and drift potentials in the corridor of transverse dunefield in western Korqin Sandy Land[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(4): 110-119.

图/表 9

参考文献 25

1	张正偲，董治宝，赵爱国，等.库姆塔格沙漠风沙活动特征［J］.干旱区地理，2010，33（6）：939-946.
2	陈宗颜，董治宝，汪青春，等.柴达木盆地风况及输沙势特征［J］.中国沙漠，2020，40（1）：195-203.
3	俎瑞平，张克存，屈建军，等.塔克拉玛干沙漠风况特征研究［J］.干旱区地理，2005，28（2）：167-170.
4	梁准，吕萍，刘铮瑶，等.柴达木盆地鸭湖地区风况特征与雅丹地貌形态关系［J］.中国沙漠，2020，40（5）：42-48.
5	孙佳琦.巴丹吉林沙漠地区风况与风能环境观测研究［D］.兰州：兰州大学，2020.
6	郑先念，杨兴华，何清，等.塔克拉干沙漠腹地沙尘暴天气下风速脉动特征［J］.水土保持研究，2020，27（1）：366-371.
7	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.
8	郭洪旭，王雪芹，蒋进，等.古尔班通古特沙漠腹地输沙风能及地貌学意义［J］.干旱区研究，2011，28（4）：580-585.
9	Wang X M， Dong Z B， Yan P，et al.Wind energy environments and dunefield activity in the Chinese deserts［J］.Geomorphology，2005，65：33-48.
10	张正偲，董治宝.黑河流域中游沙漠风能环境与风沙地貌［J］.中国沙漠，2014，34（2）：332-341.
11	Baddock M C， Livingstone I， Wiggs G F S.The geomorphological significance of airflow patterns in transverse dune interdunes［J］.Geomorphology，2006，87（4）：322-336.
12	Sweet M L， Kocurek G.An empirical model of aeolian dune lee-face airflow［J］.Sedimentology，1990，37（6）：1023-1038.
13	Walker I J.Secondary airflow and sediment transport in the lee of a reversing dune［J］.Earth Surface Processes and Landforms，1999，24（5）：437-448.
14	Walker I J， Dan H S.Secondary flow deflection in the lee of transverse dunes with implications for dune morphodynamics and migration［J］.Earth Surface Processes & Landforms，2013，38（14）：1642-1654.
15	Frank A， Kocurek G.Toward a model for airflow on the lee side of aeolian dunes［J］.Sedimentology，1996，43（3）：451-458.
16	Nicklingb I.Dynamics of secondary airflow and sediment transport over and in the lee of transverse dunes［J］.Progress in Physical Geography，2002，26（1）：47-75.
17	韩广，尤莉，丁占良.主导风条件下横向沙丘群丘间走廊中次生气流的研究初报［J］.中国沙漠，2019，39（5）：21-28.
18	Fryberger S G， Dean G.Dune forms and wind regime［C］//Mckee E D.A Study of Global sand Seas.Washington，USA：United States Government Printing Office，1979：137-169.
19	罗凤敏，高君亮，辛智鸣，等.乌兰布和沙漠东北缘起沙风风况及输沙特征［J］.农业工程学报，2019，35（4）：145-152.
20	房彦杰.基于Fryberger方法的塔克拉玛干沙漠输沙势时空分布特征分析［D］.成都：四川师范大学，2015.
21	Warren A.Dune trend and the Ekman Spiral［J］.Nature，1976，259（5545）：653-654.
22	张华，李锋瑞，李玉霖，等.科尔沁沙地奈曼旗近5年来风况及合成输沙势［J］.中国沙漠，2004，24（5）：107-111.
23	谢颖达，刘舒然，欧传奇，等.平均风速时距取值对风电场出力计算的影响［J］.水电能源科学，2012，30（12）：205-208.
24	全涌，肖钰川，顾明.平均时距对良态风气候地区极值风速的影响研究［J］.工程力学，2020，37（4）：129-134，152.
25	李海洋，李清，王飞，等.白山区域自动气象站常见故障判断及处理建议［J］.气象灾害防御，2015，22（1）：38-39.

序号	部位	冬季		春季
序号	部位	高度/m	距离/m	高度/m	距离/m
1	沙丘顶部	20	0	0.3	0
2	丘间走廊	0	37	0.8	42
3	迎风坡脚	3	107	3.5	113

序号	部位	冬季		春季
序号	部位	高度/m	距离/m	高度/m	距离/m
1	沙丘顶部	20	0	0.3	0
2	丘间走廊	0	37	0.8	42
3	迎风坡脚	3	107	3.5	113

季节	地点/部位	主导风向	频率/%	次风向	频率/%	平均风速/（m·s^-1）
春季	沙丘顶部	WNW	66.7	SSW	33.3	7.43
	丘间走廊	SSE	66.7	SW	33.3	3.87
	迎风坡脚	WNW	66.7	WSW	33.3	5.20
	翁牛特旗	NW	100	—	—	3.99
夏季	沙丘顶部	SSW	66.7	S	33.3	5.39
	丘间走廊	SW	66.7	SSW	33.3	3.30
	迎风坡脚	SW	66.7	WSW	33.3	3.55
	翁牛特旗	SSW	66.7	SW	33.3	2.56
秋季	沙丘顶部	WNW	66.7	NW	33.3	5.04
	丘间走廊	SW	100	—	—	2.79
	迎风坡脚	SW	100	—	—	2.79
	翁牛特旗	NW	100	—	—	2.64
冬季	沙丘顶部	W	66.7	WNW	33.3	6.87
	丘间走廊	SW	100	—	—	3.17
	迎风坡脚	NW	66.7	SW	33.3	4.48
	翁牛特旗	WSW	100	—	—	3.25

季节	地点/部位	主导风向	频率/%	次风向	频率/%	平均风速/（m·s^-1）
春季	沙丘顶部	WNW	66.7	SSW	33.3	7.43
	丘间走廊	SSE	66.7	SW	33.3	3.87
	迎风坡脚	WNW	66.7	WSW	33.3	5.20
	翁牛特旗	NW	100	—	—	3.99
夏季	沙丘顶部	SSW	66.7	S	33.3	5.39
	丘间走廊	SW	66.7	SSW	33.3	3.30
	迎风坡脚	SW	66.7	WSW	33.3	3.55
	翁牛特旗	SSW	66.7	SW	33.3	2.56
秋季	沙丘顶部	WNW	66.7	NW	33.3	5.04
	丘间走廊	SW	100	—	—	2.79
	迎风坡脚	SW	100	—	—	2.79
	翁牛特旗	NW	100	—	—	2.64
冬季	沙丘顶部	W	66.7	WNW	33.3	6.87
	丘间走廊	SW	100	—	—	3.17
	迎风坡脚	NW	66.7	SW	33.3	4.48
	翁牛特旗	WSW	100	—	—	3.25

时间尺度	地点/部位	DP/VU	RDP/VU	RDP/DP	RDD
小时	沙丘顶部	1 092.8	667.55	0.61	ESE
	丘间走廊	86.88	54.53	0.63	NNE
	迎风坡脚	258.15	159.69	0.62	ESE
	翁牛特旗	175.23	113.64	0.65	ESE
日	沙丘顶部	695.21	480.25	0.69	ESE
	丘间走廊	37.94	29	0.76	NNE
	迎风坡脚	126.85	84.65	0.67	ESE
	翁牛特旗	20.29	14.96	0.74	ESE
月	沙丘顶部	423.91	328.91	0.78	ESE
	丘间走廊	—	—	—	—
	迎风坡脚	31.57	30.54	0.97	E
	翁牛特旗	—	—	—	—