腾格里沙漠南部格状沙丘的形态演变及移动特征

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00106

摘要/Abstract

摘要：

沙丘的形态变化与移动蕴含区域风沙环境和地貌演化的关键信息，是风沙地貌研究的重要内容。以腾格里沙漠南缘的长格状和方格状沙丘为研究对象，利用风况资料和Google Earth卫星影像，监测2009—2020年两种格状沙丘的形态变化并分析其移动特征。结果表明：（1）腾格里沙漠西南缘和东南缘的主风向均为西北风，长格状沙丘分布区的次风向为东南风，方格状沙丘分布区次风向为东风和东南风，都属于低风能环境、中变率风况。西南部风能环境大于东南部，研究区近10年风动力呈衰减趋势。（2）格状沙丘的主副梁长度和间距在增加，其中，长格状沙丘高度增加，方格状沙丘高度在降低。沙丘主梁向东偏移，副梁向南偏移，形态整体保持稳定。（3）长格状沙丘平均移动速率为1.57~1.71 m·a^-1，方格状沙丘平均移动速率为1.63~2.01 m·a^-1，沙丘平均移动方向与合成输沙方向基本一致，沙丘的体积是造成移动速率差异的主因。

关键词: 沙丘移动, 格状沙丘, 沙丘形态演变, 风况, 腾格里沙漠

Abstract:

The morphological change and migration of dunes contain the key information of regional aeolian environment and landform evolution， which is an important issue in aeolian geomorphology. In this paper， the rectangular dune networks and square dune networks in the southern edge of Tengger Desert are taken as an example， we used wind data and Google Earth satellite images to monitor the morphological changes of reticulate dunes from 2009 to 2020 and analyze their migration characteristics. The results showed that：（1）The prevailing wind direction in the southwest and southeast of Tengger Desert are northwest wind. The secondary wind direction in the distribution area of rectangular dune networks is southeast wind， and that of square dune networks is east wind and southeast. The wind regime features are belonging to low wind energy environment and intermediate wind direction variability. The wind energy environment in the southwest is stronger than that in the southeast. The wind power in the study area showed a decreasing trend in recent ten years. （2） The length and spacing of ridges of reticulate dunes are increasing， and the height of rectangular dune networks is increasing， while that of square dune networks is decreasing. The orientation of the primary ridge is shifted to the east， and the secondary ridge is shifted to the south， while the overall morphology of the dunes remains stable. （3） The average migration rate of rectangular dune networks is 1.57-1.71 m·a^-1， and that of square dune networks is 1.63-2.01 m·a^-1. The average migration direction of dunes is similar to the resultant drift direction. The volume of dune is the main reason affecting the difference of migration speed.

Key words: dune migration, reticulate dune, dune morphology evolution, wind regime, Tengger Desert

中图分类号:

P931.3

杨馥宁, 吕萍, 马芳, 曹敏, 肖南, 顾立霞, 杨迎. 腾格里沙漠南部格状沙丘的形态演变及移动特征[J]. 中国沙漠, 2023, 43(1): 107-115.

Funing Yang, Lü Ping, Fang Ma, Min Cao, Nan Xiao, Lixia Gu, Ying Yang. Morphological evolution and migration characteristics of reticulate dunes at southern fringe of Tengger Desert[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(1): 107-115.

图/表 11

图1 格状沙丘的两种形态（卫星影像来自Google Earth）

Fig.1 Two forms of reticulate dune（The satellite image are obtained from Google Earth）

图2 研究区地理位置（卫星影像来自Google Earth）

Fig.2 The location of the study area（The satellite image are obtained from Google Earth）

图3 沙丘形态参数示意图

Fig.3 Schematic diagram of morphological parameters of reticulate dunes

图4 格状沙丘的移动方向和距离移动方向=θ

Fig.4 The migration and direction of reticulate dunes

图5 2009—2020年民勤站平均风速与起沙风频率的年际变化

Fig.5 Interannual variation of average wind velocity and frequency of sand-blowing wind at Minqin Meteorological Station from 2009 to 2020

图6 全年起沙风风频玫瑰图

Fig.6 Sand driving wind rose in whole year of study area

图7 研究区东南缘（沙坡头）和西南缘（民勤）年输沙势

Fig.7 Annual drift potential in the southeast and southwest of study area

图8 民勤2009—2020年风能环境变化

Fig.8 The variations in the wind energy at Minqin Meteorological Station from 2009 to 2020

表1 2009—2020年沙丘的形态参数（平均值±标准差）

Table 1 Morphometric parameters of dune during 2010 to 2020

沙丘类型	时间	主梁长度 (L₁)/m	主梁走向 (T₁)/（°）	副梁长度 (L₂)/m	副梁走向(T₂)/°	背风坡长度(L_U)/m	主梁高度 (H)/m	主梁间距(S₁)/m	副梁间距(S₂)/m
长格状沙丘	2010年	435±152	47±9	146±33	141±12	25±4	16±4	158±37	424±151
	2014年	438±150	50±8	148±33	145±12	28±4	17±4	159±36	426±150
	2020年	440±152	51±8	149±34	148±12	29±4	18±4	160±36	428±150
方格状沙丘	2009年	76±21	42±10	67±17	134±11	14±4	8±2	73±19	72±21
	2015年	77±22	45±9	69±17	137±10	11±3	7±2	74±19	74±21
	2020年	79±21	47±9	70±18	140±10	11±3	7±2	75±18	75±21

表2 腾格里沙漠两个样区的沙丘移动速率和方向（范围/平均值）

Table 2 Dune migration rate and direction of two plot in Tengger Desert

研究区	沙丘类型	监测时段	移动距离/m	移动速率/(m·a^-1)	移动方向/(°)
西南部	长格状沙丘	2010—2014年	1.26~14.97/6.85	0.32~3.74/1.71	44.1~221.9/142.6
西南部	长格状沙丘	2014—2020年	1.93~15.79/7.86	0.39~3.16/1.57	58.3~209.4/136.7
东南部	方格状沙丘	2009—2015年	3.06~22.82/12.86	0.48~3.57/2.01	45.3~332.4/132.3
东南部	方格状沙丘	2015—2020年	1.71~16.62/8.97	0.31~3.02/1.63	35.9~213.2/128.5

图9 沙丘移动速率与高度之间的关系

Fig.9 Relationship between migration rate and dune height

参考文献 28

1	Cook R， Warren A， Goudie A.Desert Geomorphology［M］.London，UK： UCL Press，1994：368-396.
2	杨旭艳，董治宝，杨勤科，等.基于DEM的地球与火星格状沙丘对比分析［J］.中国沙漠，2021，41（6）：88-98.
3	吴正，等.风沙地貌与治沙工程学［M］.北京：科学出版社，2003：161-170.
4	Cooper W S.Coastal Sand Dunes of Oregon and Washington［M］.Baltimore，USA：Waverly Press，1958.
5	Wilson I G.Desert sandflow basins and a model for the development of ergs［J］.Geographical Journal，1971，137：180-199.
6	邸耀全，王锡来，刘贤万.沙障工程防治格状沙丘前移的风洞实验研究［J］.干旱区研究，1996（1）：14-19.
7	哈斯，董光荣，王贵勇.腾格里沙漠东南缘格状沙丘的形态-动力学研究［J］.中国科学（D辑），1999（5）：466-471.
8	王宁波，李生宇，王海峰，等.塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘形态的空间变化特征及其成因［J］.干旱区地理，2014，37（1）：89-96.
9	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.
10	凌裕泉，金炯，邹本功，等.栅栏在防止前沿积沙中的作用：以沙坡头地区为例［J］.中国沙漠，1984，4（3）：20-29.
11	屈建军，凌裕泉，井哲帆，等.包兰铁路沙坡头段风沙运动规律及其与防护体系的相互作用［J］.中国沙漠，2007，27（4）：529-533.
12	哈斯.腾格里沙漠东南缘格状沙丘沉积构造的解析［J］.地学前缘，2004（1）：277-278.
13	哈斯.腾格里沙漠东南缘格状沙丘粒度特征与成因探讨［J］.地理研究，1998（2）：67-73.
14	张正偲，董治宝，钱广强，等.腾格里沙漠西部和西南部风能环境与风沙地貌［J］.中国沙漠，2012，32（6）：1528-1533.
15	张正偲，董治宝，赵爱国，等.沙漠地区风沙活动特征：以中国科学院风沙观测场为例［J］.干旱区研究，2007（4）：550-555.
16	张克存，安志山，何明珠，等.乌海至玛沁高速公路中卫段风沙环境特征及沙害防治［J］.干旱区地理，2021，44（4）：983-991.
17	刘英姿.腾格里沙漠中格状沙丘形态及成因研究［D］.西安：陕西师范大学，2013.
18	王炳尧，刘星辰，刘立超.1957—2017年腾格里沙漠地区降水量［J］.中国沙漠，2020，40（4）：163-170.
19	文青.腾格里沙漠风沙地貌特征的空间变化［D］.北京：中国科学院大学，2016.
20	杨迎，吕萍，马芳，等.乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响［J］.中国沙漠，2021，41（2）：19-26.
21	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.
22	Fryberger S G， Dean G.Dune forms and wind regime［M］//A Study of Global Sand Seas.Washington，USA： US Government Printing Office，1979：137-169.
23	Lü P， Clement N， Dong Z B，et al.Emergence of oblique dunes in a landscape-scale experiment［J］.Nature Geoscience，2014，7（2）：31-31.10.
24	Bagnold R A.The Physics of Blown Sand and Desert Dunes［M］.London，UK：Methuen，1941.
25	朱震达，陈治平，吴正，等.塔克拉玛干沙漠风沙地貌研究［M］.北京：科学出版社，1981.
26	杨军怀.塔克拉玛干沙漠沙丘移动研究［D］.西安：陕西师范大学，2019.
27	杨根生，张民力，高尚玉.腾格里沙漠格状沙丘地区公路筑路研究［J］.干旱区资源与环境，1990（4）：27-35.
28	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.

[1]	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.
[2]	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.
[3]	张云枫, 马义娟, 苏志珠, 梁爱民, 张欣, 崔颖颖. 巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠连接带沙丘移动规律[J]. 中国沙漠, 2022, 42(5): 82-91.
[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]	陈敏, 李保生, 王丰年, 牛东风, 温小浩, 舒培仙, 司月君, 杨庆江, 王晨. 腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化[J]. 中国沙漠, 2022, 42(4): 253-263.
[7]	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.
[8]	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.
[9]	杨迎, 吕萍, 马芳, 梁准, 许明静. 乌兰布和沙漠西南部风况对穹状沙丘形成的影响[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2): 19-26.
[10]	田敏, 钱广强, 杨转玲, 罗万银, 逯军峰. 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.
[11]	王文帆, 刘任涛, 郭志霞, 冯永宏, 蒋嘉瑜. 腾格里沙漠东南缘固沙灌丛林土壤理化性质及分形维数[J]. 中国沙漠, 2021, 41(1): 209-218.
[12]	梁准, 吕萍, 刘铮瑶, 肖南, 梁玮, 许明静, 冯淼彦. 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.
[13]	杨昊天, 李新荣, 闫培洁, 李云飞, 马全林. 腾格里沙漠土壤类型空间分布特征[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 154-162.
[14]	王炳尧, 刘星辰, 刘立超. 1957—2017年腾格里沙漠地区降水量[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 163-170.
[15]	陈应武, 陈庆霄, 杨昊天. 腾格里沙漠陆生野生脊椎动物多样性及区系[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 171-182.