柴达木盆地西南缘新月形沙丘移动特征及其影响因素

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00134

摘要/Abstract

摘要：

柴达木盆地西南缘新月形沙丘连片分布、数量丰富、大小各异、形态多样，是开展沙丘动态演化研究的理想区域。基于2013年和2021年两期高分一号卫星影像和气象资料，分析了柴达木盆地西南缘沙丘区537个新月形沙丘移动、形态和区域风况特征，探讨了沙丘移动的影响因素。结果表明：（1）该区域新月形沙丘移动速率1.43~22.37 m·a^-1，平均移动速率7.23 m·a^-1，沙丘移动方向109.22°~171.28°，平均移动方向142.86°，整体呈NW-SE方向移动。（2）受低风能环境和西北偏西风的影响，该区域新月形沙丘移动速率相对其他沙漠较慢，移动方向与盛行风向基本一致。（3）受沙丘尺度的影响，该区域新月形沙丘越大，移动越慢，呈幂函数递减的关系。（4）该区域新月形沙丘分布密度、植被状况、地形起伏等在一定程度上影响沙丘移动速率。

关键词: 柴达木盆地, 新月形沙丘, 沙丘移动, 形态参数

Abstract:

The barchan dunes are contiguous， rich in quantity， different in size， and diverse in shapes in the southwest margin of Qaidam Basin， which is an ideal area to carry out a study on the dynamic evolution of dunes. Based on GF-1 satellite images of 2013 and 2021 and meteorological data， this study analyzed the migration and morphology of 537 barchan dunes and regional wind regime in this dune field， and discussed the influencing factors of barchan migration. We found：（1） The annual migration rate of barchan dunes in this region ranges from 1.43 m·a^-1 to 22.37 m·a^-1， and the average annual value is 7.23 m·a^-1. The migration direction of barchan dunes ranges from 109.22° to 171.28°， and the average value is 142.86°， moving from northwest to southeast. （2） Influenced by lower wind energy environment and west-northwest wind， the migration rate of barchan dune in this region is slower than that of other deserts， and the movement direction is basically consistent with the direction of prevailing wind direction. （3） Influenced by dune scale， the barchan dune is large， and its migration speed is slow， showing a decreasing power function. （4） The barchan dune distribution density， vegetation condition and topographic relief can influence the speed of dune migration to a certain extent in this region.

Key words: Qaidam Basin, barchan dunes, dune migration, dune morphological parameter

中图分类号:

P931.3

邹桐, 杨转玲, 韦锦芝, 廖应英, 邢学刚, 钱广强, 梁晓磊. 柴达木盆地西南缘新月形沙丘移动特征及其影响因素[J]. 中国沙漠, 2023, 43(1): 212-221.

Tong Zou, Zhuanling Yang, Jinzhi Wei, Yingying Liao, Xuegang Xing, Guangqiang Qian, Xiaolei Liang. Migration and influencing factors of barchan dunes in southwestern Qaidam Basin， China[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(1): 212-221.

图/表 11

表1 新月形沙丘移动监测手段相关文献统计

Table 1 Statistical of literature related to monitoring methods of barchan dune migration

方法	文献
插钎法	朱震达等^[17]，Long等^[18]，邹桂香等^[4]，严应存等^[33]，Yang等^[13]
全站仪&经纬仪	周兴佳等^[34]，刘艳军等^[35]，Dong等^[12]，Ahmedou等^[19]，刘陶等^[36]，毛东雷等^[23]
RTK GPS	黄德全等^[37]，李晶等^[38]，Navarro等^[20]，董玉祥等^[21，39]，Bogle等^[22]，Li^[40]
航拍影像	Finkel^[41]，Gay^[42]，Yang等^[13]，李锦荣等^[43]
Landsat卫星影像	Marín等^[24]，Yao等^[25]，陈芳^[44]，El-Magd等^[26]，Hamdan等^[45]，Boulghobra等^[7]
Google Earth 影像	王静璞等^[27，46]，石学刚等^[29]，Zhang等^[28]，杨军怀等^[15]，许明静等^[31]，李建军等^[32]，张云枫等^[14]
高分卫星影像	Yang等^[13]

图1 研究区地理位置

Fig.1 Location of the study area

图2 4个分区新月形沙丘移动速率和移动方向

Fig.2 Migration rate and direction of barchan dune at four zones

图3 新月形沙丘各形态参数统计

Fig.3 Morphological parameters of barchan dunes

图4 每日不同时刻和月平均风速热图

Fig.4 Heat map of wind speed at different times of day and monthly mean

图5 全年和各季节风向频率玫瑰图

Fig.5 Rose chart of annual and seasonal wind direction frequency

图6 全年和各季节输沙势

Fig.6 Annual and seasonal sediment transport potential

图7 新月形沙丘各形态参数与移动速率之间的关系

Fig.7 Relationships between morphological parameters and migration rate of barchan dune

图8 新月形沙丘链内部和外部新月形沙丘底面积与移动速率之间的关系

Fig.8 Relationship between barchan bottom area and migration rate distributed inner and outer barchan chains

图9 新月形沙丘尺度变化、形态、地形对沙丘移动影响的统计

Fig.9 Influence of scale change， morphology and topography of barchan dune on dune migraton

表2 4个分区新月形沙丘底面积与移动速率之间的关系

Table 2 Relationship between barchan bottom area and migration rate at four zones

分区	数量/个	拟合函数	拟合系数
A1	22	y=13.11x^-0.24	R²=0.29
A2	130	y=40.00x^-0.39	R²=0.85
A3	195	y=44.01x^-0.39	R²=0.86
A4	40	y=47.62x^-0.39	R²=0.81

参考文献 56

1	Bagnold R A.The Physics of Blown Sand and Desert Dunes［M］.London，UK：Methuen，1941.
2	Kok J F， Parteli E J， Michaels T I，et al.The physics of wind-blown sand and dust［J］.Reports on Progress in Physics Physical Society，2012，75（10）：106901.
3	Parteli E J R， Durán O， Bourke M C，et al.Origins of barchan dune asymmetry：insights from numerical simulations［J］.Aeolian Research，2014，12 （2）：121-133.
4	邹桂香，高宏智，边庆策，等.沙丘移动速度的观测与计算［J］.干旱区资源与环境，1988（3）：36-42.
5	Lancaster N.Winds and sand movement in the Namib sand sea［J］.Earth Surface Processes & Landforms，1985，10（6）：607-619.
6	Lancaster N.The Namib Sand Sea：Dune Forms，Processes and Sediments［M］.Rotterdam，Netherlands：Balkema，1989.
7	Boulghobra N.Climatic data and satellite imagery for assessing the aeolian sand deposit and barchan migration，as a major risk sources in the region of In-Salah （Central Algerian Sahara）［J］.Arabian Journal of Geosciences，2016，9（6）：1-15.
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	Koprowski M， Winchester V， Zielski A.Tree reactions and dune movements：Slowinski National Park，Poland［J］.Catena，2010，81（1）：55-65.
10	Wang Z T， Zhao H， Zhang K C，et al.Barchans of Minqin：quantifying migration rate of a barchan［J］.Science in Cold and Arid Regions，2009，1（2）：151-156.
11	Diniega S， Glasner K， Byrne S.Long-time evolution of models of aeolian sand dune ﬁelds：inﬂuence of dune formation and collision［J］.Geomorphology，2009，121（1）：55-68.
12	Dong Z， Wang X， Chen G.Monitoring sand dune advance in the Taklimakan Desert［J］.Geomorphology，2000，35（3）：219-231.
13	Yang Z， Qian G， Dong Z，et al.Migration of barchan dunes and factors that influence migration in the Sanlongsha dune field of the northern Kumtagh Sand Sea，China［J］.Geomorphology，2021，378：107615.
14	张云枫，马义娟，苏志珠，等.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.
15	杨军怀，董治宝，刘铮瑶，等.库鲁克沙漠风沙地貌与沙丘移动［J］.中国沙漠，2019，39（4）：1-8.
16	Michel S， Avouac J P， Ayoub F，et al.Comparing dune migration measured from remote sensing with sand flux prediction based on weather data and model，a test case in Qatar［J］.Earth & Planetary Science Letters，2018，497：12-21.
17	朱震达，吴正，李钜章，等.塔克拉玛干沙漠风沙地貌研究［J］.科学通报，1964（13）：620-624.
18	Long J T， Sharp R P.Barchans-dune movement in Imperial Valley，California［J］.Geological Society of America Bulletin，1964，75（2）：149-156.
19	Ahmedou D O， Mahfoudh A O， Dupont P，et al.Barchan dune mobility in Mauritania related to dune and interdune sand fluxes［J］.Journal of Geophysical Research：Earth Surface，2007，112（F2）.
20	Navarro M， Muñoz-Pérez J J， Román-Sierra J，et al.Assessment of highly active dune mobility in the medium，short and very short term［J］.Geomorphology，2011，129（1）：14-28.
21	董玉祥，黄德全.河北昌黎翡翠岛海岸沙丘移动的初步观测［J］.中国沙漠，2013，33（2）：486-492.
22	Bogle R， Redsteer M H， Vogel J.Field measurement and analysis of climatic factors affecting dune mobility near Grand Falls on the Navajo Nation，southwestern United States［J］.Geomorphology，2015，228（228）：41-51.
23	毛东雷，雷加强，周杰，等.新疆策勒不同类型流动和半流动沙丘运移规律［J］.水土保持研究，2016，23（3）：278-282.
24	Marín L， Forman S L， Valdez A，et al.Twentieth century dune migration at the Great Sand Dunes National Park and Preserve，Colorado，relation to drought variability［J］.Geomorphology，2005，70（1）：163-183.
25	Yao Z Y， Wang T， Han Z W，et al.Migration of sand dunes on the northern Alxa Plateau，Inner Mongolia，China［J］.Journal of Arid Environments，2007，70（1）：80-93.
26	El-Magd I A， Hassan O， Arafat S.Quantification of sand dune movements in the south western part of Egypt，using remotely sensed data and GIS［J］.Journal of Geographic Information System，2013，5：498-508.
27	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.
28	Zhang Z， Dong Z， Hu G，et al.Migration and morphology of asymmetric barchans in the central Hexi Corridor of northwest China［J］.Geosciences，2018，8（204）：1-17.
29	石学刚，李广，刘世增，等.河西走廊绿洲边缘新月形沙丘的动态变化及其与气象因子的关系［J］.甘肃农业大学学报，2018，53（2）：86-93.
30	Yang J， Dong Z， Liu Z，et al.Migration of barchan dunes in the western Quruq Desert，northwestern China［J］.Earth Surface Processes and Landforms，2019，44 （10）：2016-2029.
31	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.
32	李建军，焦菊英，曹雪，等.柴达木盆地沙丘移动的空间分异及对形态参数的响应［J］.农业工程学报，2021，37（7）：309-314.
33	严应存，高贵生，刘宝康，等.青海湖周边地区沙丘移动监测及其气候驱动力分析［J］.中国沙漠，2009，29（4）：617-622.
34	周兴佳，李崇舜，雷加强，等.塔克拉玛干沙漠南缘策勒县沙丘移动规律的初步研究［J］.干旱区研究，1990（1）：39-44.
35	刘艳军，张力，刘明义，等.流动沙丘动态分析［J］.吉林水利，1996（1）：22-23.
36	刘陶，杨小平，董巨峰，等.巴丹吉林沙漠沙丘形态与风动力关系的初步研究［J］.中国沙漠，2010，30（6）：1285-1291.
37	黄德全，董玉祥，哈斯，等.多站差分RTKGPS技术在海岸风沙观测中的应用［J］.中山大学学报（自然科学版），2007（4）：121-124.
38	李晶，高伟明，刘国君.昌黎黄金海岸沙丘动态变化及动因解析［J］.海洋通报，2009，28（2）：81-89.
39	董玉祥，黄德全.海岸新月形沙丘移动与形态变化的典型研究［J］.地理科学，2014，34（7）：863-869.
40	Li A.The numerical simulation research of barchan dune based on DEM［D］.Beijing，China：University of Chinese Academy of Sciences，2019.
41	Finkel H J.The barchans of southern Peru［J］.Journal of Geology，1959，67（6）：614-647.
42	Gay S P.Observations regarding the movement of barchan sand dunes in the Nazca to Tanaca area of southern Peru［J］.Geomorphology，1999，27（3/4）：279-293.
43	李锦荣，王健，王茹，等.基于无人机技术黄河沿岸沙丘移动速度监测及影响因素分析［J］.农业工程学报，2021，37（19）：57-64.
44	陈芳.巴丹吉林沙漠若干典型地区沙丘移动的遥感地学分析［D］.兰州：兰州大学，2011.
45	Hamdan M A， Refaat A A， Wahed M A.Morphologic characteristics and migration rate assessment of barchan dunes in the southeastern Western Desert of Egypt［J］.Geomorphology，2016，257（4）：57-74.
46	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.
47	曾永年，冯兆东，曹广超.末次冰期以来柴达木盆地沙漠形成与演化［J］.地理学报，2003（3）：452-457.
48	王萌，郜学敏，屈欣，等.柴达木盆地西南缘山前沙丘区沙丘地貌形态特征［J］.中国沙漠，2021，41（5）：166-174.
49	于禄鹏，赖忠平，安萍.柴达木盆地中部与西南部古沙丘的光释光年代学研究［J］.中国沙漠，2013，33（2）：453-462.
50	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.
51	Ma F， Lü P， Cao M.The effects of wind regime and sand supply on the coexistence of barchans and linear dunes in China's Qaidam Basin［J］.Frontiers in Earth Science，2022（10）：897640.
52	Du S， Wu Y， Tan L.Geochemical evidence for the provenance of aeolian deposits in the Qaidam Basin，Tibetan Plateau［J］.Aeolian Research，2018，32：60-70.
53	Fryberger S G， Dean G.Dune forms and wind regime［M］//MCKEE E D.A Study of Global Sand Seas.Washington，DC，USA：US Geological Survey and United States National Aeronautics and Space Administration，1979：137-169.
54	Hunter E R， Richmond M B， Alpha R T.Storm-controlled oblique dunes of the Oregon coast［J］.Geological Society of America Bulletin，1983，94：1450-1465.
55	Lancaster N.Geomorphology of Desert Dunes［M］.London，UK：Routledge，1995.
56	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.

[1]	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.
[2]	张潇, 严平, 董苗, 刘小槺, 袁文杰, 王晓旭. 柴达木盆地托拉海河下游复合新月形沙丘沉积构造探地雷达探测初步结果[J]. 中国沙漠, 2023, 43(1): 160-168.
[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]	屈欣, 郜学敏, 王萌, 罗怡坤, 李继彦. 柴达木盆地地质遗迹资源评价[J]. 中国沙漠, 2022, 42(1): 167-174.
[5]	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.
[6]	王萌, 郜学敏, 屈欣, 张思悦, 张姚姚, 陈冠春, 李继彦. 柴达木盆地西南缘山前沙丘区沙丘地貌形态特征[J]. 中国沙漠, 2021, 41(5): 166-174.
[7]	郜学敏, 屈欣, 王萌, 张思悦, 张姚姚, 李继彦. 柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物地球化学元素组成及指示意义[J]. 中国沙漠, 2021, 41(3): 127-136.
[8]	曹敏, 于禄鹏, 安萍, 董治宝, 赵俊香, 赖忠平, 王昌盛. 察尔汗盐湖区线形沙丘下伏湖相地层的释光年代及其环境意义[J]. 中国沙漠, 2021, 41(1): 101-110.
[9]	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.
[10]	王梓莎, 苗运法, 赵永涛, 李芳, 雷艳, 向明星, 邹亚国. 柴达木盆地北缘湖泊表层沉积物炭屑特征及其环境意义[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 10-17.
[11]	许明静, 吕萍, 肖南, 杨军怀, 刘铮瑶, 冯淼彦, 梁准. 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.
[12]	汪克奇, 赵晖, 王兴繁, 杨宏宇, 晁倩. 基于DEM数据的巴丹吉林沙漠沙丘分布规律及其形态参数[J]. 中国沙漠, 2020, 40(4): 81-94.
[13]	李志星, 李志忠, 靳建辉, 郑斐, 张文静, 白利. 2008—2018年河北昌黎海岸输沙势时空变化与沙丘形态演变[J]. 中国沙漠, 2020, 40(3): 94-105.
[14]	石唯康, 董治宝, 陈国祥, 马芳, 李超, 杨军怀. 新月形沙丘与线形沙丘共生现象探讨——以撒哈拉沙漠为例[J]. 中国沙漠, 2020, 40(3): 135-144.
[15]	李爱敏, 韩致文. 新月形沙丘形态参数与移动速度的关系[J]. 中国沙漠, 2020, 40(1): 29-40.