2000—2023年河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战核心区风蚀起尘量变化

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00152

摘要/Abstract

摘要：

基于土壤风蚀预报系统（WEPS）算法，结合多源地理数据，计算了河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘阻击战核心区2000—2023年土壤风蚀及PM₁₀范围，分析其时空变化特征及主要影响因素。结果表明：在研究区总面积80.67万km2内，多年平均风蚀模数为3 553 t·km^-2，风蚀高值区集中在塔克拉玛干沙漠东南缘及河西走廊中部。总体上，由于研究区风速下降、植被覆盖度和降水量增加，风蚀模数呈下降趋势，年代下降速率为41 t·km^-2，减少区域占总面积的48%。同期，PM₁₀的多年平均释放量为3.11×10⁷ t，平均释放速率为38.53 t·km^-2·a^-1。在各季节中，春季风蚀模数最高，占年内风蚀总量的47%。风速、植被覆盖度和土壤湿度是关键影响因素，风速对风蚀的贡献率超过90%。

关键词: 河西走廊-塔克拉玛干沙漠边缘, 土壤风蚀, PM₁₀, WEPS

Abstract:

This study utilizes the Wind Erosion Prediction System （WEPS） algorithm， combined with multi-source geographical data， to calculate soil wind erosion and PM₁₀ in the core area of the battle against desertification along the Hexi Corridor-Taklimakan Desert edge since 2000. It analyzes the spatiotemporal variation characteristics and primary influencing factors. The results indicate that within the total study area of 806 700 km2， the multi-year average wind erosion modulus is 3 553 t·km^-2， with high wind erosion concentrations observed in the southeastern margin of the Taklamakan Desert and the central Hexi Corridor. Overall， due to decreasing wind speeds， increasing vegetation cover， and increased precipitation in the study area， the wind erosion modulus exhibits a downward trend， with an average decrease rate of 41 t·km^-2 per decade， and the area experiencing reduction accounts for 48% of the total. Meanwhile， the annual average PM₁₀ emission is 3.11×10⁷ t， with an average annual rate of 38.53 t·km^-2. Among the seasons， spring exhibits the highest wind erosion modulus， accounting for 47% of the annual total. Correlation analysis reveals that wind speed， vegetation cover， and soil moisture are key influencing factors， with wind speed contributing over 90% to wind erosion.

Key words: Hexi Corridor-Taklimakan Desert edge, soil wind erosion, PM₁₀, WEPS

中图分类号:

P931.3

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图/表 13

图1 研究区概况注：根据国家地理信息公共服务平台（天地图）服务网站审图号为GS（2024）0650号的标准地图制作，底图边界无修改

Fig.1 Overview of study area

表1 数据来源

Table 1 Data sources

变量	时期	数据类型	时间/空间分辨率	变量用途
风速	2000—2023年	NetCDF	1 h/0.25°	用于估算风蚀量和PM₁₀释放量，是风蚀和起尘的主要驱动力
土壤含水量	2000—2023年	NetCDF	1 d/0.25°	用于估算风蚀量和PM₁₀释放量，是风蚀和起尘的主要驱动力
土壤数据	—	GeoTIFF	—/0.05°	用于估算土壤的可蚀性和起尘能力
NDVI	2000—2023年	HDF	8 d/0.05°	反映植被覆盖和健康状况，影响土壤表面抗风蚀能力
EVI	2000—2023年	HDF	8 d/0.05°
LAI	2000—2023年	GeoTIFF	16 d/500 m
降水量	2000—2023年	NetCDF	月/0.5°	影响土壤湿度和植被生长，间接影响风蚀和PM₁₀释放速率
温度	2000—2023年	NetCDF	月/0.25°	影响土壤湿度和植被生长，间接影响风蚀和PM₁₀释放速率

图2 2000—2023年研究区多年平均风蚀模数空间分布

Fig.2 Spatial distribution of annual average wind erosion modulus in study area from 2000 to 2023

图3 研究区风蚀强度空间分布

Fig.3 Spatial distribution of wind erosion intensity in study area

图4 研究区季节风蚀模数空间分布

Fig.4 Spatial distribution of seasonal wind erosion modulus in study area in Spring （A）， Summer （B）， Autumn （C）， Winter （D）

图5 2000—2023年研究区年风蚀模数变化

Fig.5 Annual average wind erosion modulus changes in study area from 2000 to 2023

图6 2000—2023年研究区风蚀模数变化趋势空间分布注：正负值分别表示增加和减少趋势。数字绝对值大小表示变化程度，依次为极显著、显著、轻微和不显著

Fig.6 Spatial distribution of trends in wind erosion modulus changes in study area from 2000 to 2023 （Positive and negative values indicate increasing and decreasing trends， respectively. The absolute value of the numbers represents the degree of change， classified as extremely significant， significant， slight， and insignificant， in descending order）

图7 2000—2023年研究区季节（A）及月（B）风蚀模数变化趋势

Fig.7 Trends in seasonal （A） and monthly （B） wind erosion modulus changes in study area from 2000 to 2023

图8 2000—2023年研究区多年平均PM10释放速率空间分布

Fig.8 Spatial distribution of annual average PM10 emission rates in study area from 2000 to 2023

图9 研究区2000—2023年影响因素多年平均值空间分布

Fig.9 Spatial distribution of average wind speed （A）， soil moisture （B）， and NDVI （C） in the study area from 2000 to 2023

图10 2000—2023年研究区风蚀量与影响因子（风速、土壤湿度和NDVI）的相关系数（左）和偏相关系数（右）空间分布注：星号部分通过95%的显著性检验

Fig.10 Spatial distribution of correlation coefficients （Left） and partial correlation coefficients （Right） between wind erosion and influencing factors （wind speed， soil moisture， and NDVI） in study area from 2000 to 2023 （Asterisks indicate statistical significance at the 95% confidence level）

图11 研究区风蚀量演变的主导影响因子（回归分析通过95%的显著性检验）

Fig.11 Dominant factors driving the evolution of wind erosion in study area from 2000 to 2023（regression analysis passes the 95% significance test）

图12 2000—2023年研究区气候因素变化趋势注：正负值分别表示增加和减少趋势。数字绝对值大小表示变化程度，依次为极显著、显著、轻微和不显著

Fig.12 Trends of climatic factors in study area from 2000 to 2023（Positive and negative values indicate increasing and decreasing trends， respectively. The absolute value of the numbers represents the degree of change， classified as extremely significant， significant， slight， and insignificant， in descending order）

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