巴丹吉林-乌兰布和沙漠输沙带新月形沙丘动态

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00124

摘要/Abstract

摘要：

巴丹吉林沙漠与乌兰布和沙漠之间的输沙带由波状高平原带状流沙和山麓带状流沙组成。利用多期高分辨率遥感影像对输沙带新月形沙丘动态开展了监测。选取山麓输沙带、高平原输沙带主体区及其南北两侧4个样区，提取并计算沙丘各参数，分析探讨了沙丘移动、形态和输沙通量的时空变化及其影响因素。结果表明，2003—2020年，沙丘动态因地形、风况和沙丘规模等差异显示不同的时空变化特征。（1）沙丘移动速率为2.09~40.93 m·a^-1，平均为12.89 m·a^-1，山麓输沙带沙丘移动快于高平原输沙带沙丘，随合成输沙势的变化，沙丘移动速率在高平原输沙带趋于减小，山麓输沙带趋于增加；（2）沙丘移动方向介于102°~152°，平均为126°，受控于各方向起沙风强弱变化，在高平原输沙带向北偏移，在山麓输沙带向南偏移，但均与合成输沙方向不一致；（3）沙丘移动过程中，迎风坡长度趋于增加、高度趋于降低，主风（W）与次主风（NW）交替作用使南翼伸长；（4）近20年，低矮沙丘出现沙物质损失，相对高大沙丘沙物质收支平衡；（5）考虑输沙带宽度及沙丘密度计算的输沙带输沙通量达117 t·m^-1·a^-1，估计巴丹吉林沙漠每年向乌兰布和沙漠至少贡献55万t沙物质。

关键词: 沙丘动态, 输沙通量, 新月形沙丘, 巴丹吉林沙漠, 乌兰布和沙漠

Abstract:

The sand belt between the Badain Jaran Desert and Ulan Buh Desert consists of undulating high plains and piedmont banded mobile sands. Using multi-period high-resolution remote sensing images， the monitoring of the barchan dune in the sand belt was carried out. We selected piedmont zone， main body， north and south sides of the high plains as four typical sample areas of the belt. By extracting and calculating the dune parameters， we analyzed and explored the spatio-temporal variations of dune movement， morphology， sand transport fluxes， and their influencing factors. The results showed that the dune movement and morphology in the belt represented different spatio-temporal changes during 2003-2020 due to the differences in topography， wind regime and dune scale. The specific results are as follows：（1） The dune movement rate ranged from 2.09 m·a^-1 to 40.93 m·a^-1， with an average of 12.89 m·a^-1. The down slope-moving dunes in the piedmont sand belt have moved faster than those in the high plains. The dune movement rate tended to decrease in the high plains sand belt， and tended to increase in the piedmont belt， with the change of the resultant drift potential （RDP）. （2） The dune movement direction was 102°-152°， with an average of 126°， and controlled by the change of strength of prevailing wind direction. In the high plains sand belt， the belt shifted to the north and to the south in the piedmont， but both are inconsistent with the resultant sand transport direction. （3） In the process of dune movement， the length of the windward slope tended to increase， the height tended to decrease， and the alternating effect of the primary wind （W） and the secondary wind （NW） makes the southern flank elongation. （4） In the past 20 years， the low dunes have a sand material loss， and the relatively tall dunes have a sand material balance. （5） Considering the width and the dune density of the sand belt， the sand flux of the belt was calculated as 117 t·m^-1·a^-1， and it is estimated that the Badain Jaran Desert has contributed at least 5.5×10⁵ t sand to the Ulan Buh Desert every year.

Key words: dune dynamics, sand transport flux, barchan dune, Badain Jaran Desert, Ulan Buh Desert

中图分类号:

P931.3

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图/表 13

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典型沙丘区域	影像日期（年-月-日）	分辨率/m
高平原输沙带北侧	2010-07-19	0.45
	2013-12-21
	2019-11-30
高平原输沙带南侧	2010-10-12	0.45
	2013-12-21
	2019-11-30
高平原输沙带主体	2003-09-28	0.45
	2010-10-12
	2013-12-21
	2020-01-09
山麓输沙带	2010-10-01	0.46
	2013-07-21
	2020-10-29

典型沙丘区域	影像日期（年-月-日）	分辨率/m
高平原输沙带北侧	2010-07-19	0.45
	2013-12-21
	2019-11-30
高平原输沙带南侧	2010-10-12	0.45
	2013-12-21
	2019-11-30
高平原输沙带主体	2003-09-28	0.45
	2010-10-12
	2013-12-21
	2020-01-09
山麓输沙带	2010-10-01	0.46
	2013-07-21
	2020-10-29

参数名称	参数意义
长度（L）	迎风坡基部与较长翼角间垂直于宽度连线的水平距离
迎风坡长度（La）	迎风坡基部到丘顶的水平距离
宽度（W）	两翼最远弧段切线的水平距离
高度（H）	沙丘最低轮廓面至丘顶的垂直距离
周长（C）	沙丘最低轮廓线总长度
底面积（S）	沙丘最低轮廓面面积

参数名称	参数意义
长度（L）	迎风坡基部与较长翼角间垂直于宽度连线的水平距离
迎风坡长度（La）	迎风坡基部到丘顶的水平距离
宽度（W）	两翼最远弧段切线的水平距离
高度（H）	沙丘最低轮廓面至丘顶的垂直距离
周长（C）	沙丘最低轮廓线总长度
底面积（S）	沙丘最低轮廓面面积

参数			高平原输沙带北侧（26个）		高平原输沙带南侧（26个）		高平原输沙带主体（33个）			山麓输沙带（27个）
参数			2010—2013年	2013—2020年	2010—2013年	2013—2020年	2003—2010年	2010—2013年	2013—2020年	2010—2013年	2013—2020年
速率 /(m·a^-1)	丘顶	范围	6.42~18.13	5.67~11.99	9.83~27.85	6.44~15.05	2.96~23.53	2.26~26.82	2.02~18.44	7.79~40.79	3.07~44.22
	丘顶	均值	11.89	8.36	15.91	10.99	9.01	9.64	5.53	20.73	22.43
	迎风坡	范围	5.52~17.58	5.80~13.12	6.48~27.22	6.54~17.82	2.44~20.21	2.69~27.24	1.77~17.01	3.93~41.25	5.46~44.95
	迎风坡	均值	10.58	8.63	15.89	10.99	8.46	7.81	5.50	18.58	21.91
	背风坡	范围	5.98~18.08	4.45~11.93	8.88~29.31	6.59~15.12	4.82~24.18	3.13~24.80	2.37~17.78	4.65~40.21	4.34~44.50
	背风坡	均值	10.11	8.25	14.99	10.85	8.57	8.20	5.75	19.91	21.88
	北翼	范围	5.65~20.67	4.22~13.14	7.23~30.59	2.89~19.78	4.32~25.00	3.09~26.51	2.00~16.94	5.51~41.31	10.30~44.69
	北翼	均值	11.74	7.69	15.00	10.86	10.30	10.19	6.33	20.39	22.98
	南翼	范围	5.80~22.71	5.59~13.43	9.86~26.75	4.86~21.27	4.57~24.35	4.05~25.81	1.93~17.42	7.73~42.39	9.01~43.81
	南翼	均值	12.11	9.13	17.32	11.89	10.01	11.43	7.12	23.53	21.75
	平均		11.29	8.41	15.82	11.12	9.27	9.45	6.05	20.63	22.19
方向 /（°）	丘顶	范围	104~136	110~143	105~137	99~124	96~128	112~144	94~139	113~158	129~160
	丘顶	均值	118	121	118	112	111	125	111	140	147
	迎风坡	范围	106~129	104~129	105~126	97~124	98~138	96~141	97~131	103~153	127~152
	迎风坡	均值	117	116	115	108	112	116	113	138	143
	背风坡	范围	102~144	103~143	103~130	99~118	101~127	98~150	99~138	130~157	134~153
	背风坡	均值	119	125	117	110	113	124	113	144	146
	北翼	范围	110~146	109~139	107~153	99~127	98~139	96~141	93~139	126~156	125~158
	北翼	均值	125	122	122	108	112	116	111	144	142
	南翼	范围	107~139	104~142	99~128	100~131	99~125	99~153	98~142	109~153	127~164
	南翼	均值	125	119	115	111	110	120	114	138	148
	平均		121	120	117	110	112	120	112	141	145