Particle size characteristics of sandstorm and surface sand at Tazhong area of Taklimakan Desert， China

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00112

Journal of Desert Research ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (2): 150-158.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2022.00112

Particle size characteristics of sandstorm and surface sand at Tazhong area of Taklimakan Desert， China

Jingping Chen¹(), Ziying Yu¹, Fan Yang², Mi Wang¹, Han Hu¹, Guanzhong Ni¹, Xin Gao³, Xin Wang¹()

^1.College of Earth and Environmental Sciences，Lanzhou University，Lanzhou 730000，China
^2.National Observation and Research Station of Taklimakan Desert Meteorology of Xinjiang，Institute of Desert Meteorology，China Meteorological Administration，Urumqi 830002，China
^3.Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，China

Received:2022-07-14 Revised:2022-09-05 Online:2023-03-20 Published:2023-04-12
Contact: Xin Wang

Abstract

Abstract:

Focused on the variation of particle size characteristics of surface sand before and after sandstorms in the Taklamakan Desert hinterland， we conducted a systematic particle size analysis of surface sand， including parameter calculation， particle size component separation and function fitting. The results show that：（1） The average particle size of the surface sand sample is 143 μm， dominated by fine and very fine sand， which together accounted for 87.02%； after the sandstorm， dominated by very fine sand and fine sand， which together accounted for 79.44%. （2） The average particle size of the sandstorm sample is 82 μm， dominated by powdery sand and very fine sand， which together accounted for 80.89%. （3） After the sandstorm， the average particle size of the surface sand decreased by 46 μm， and the content of clay， powder and very fine sand increased， indicating that the large amount of fine-grained material carried by the dust storm had an important influence on the particle size characteristics of the surface sand. （4） The variation of sand particle size with height is mainly controlled by wind speed， with wind speed thresholds ranging from 7.7 m·s^-1 to 8.4 m·s^-1. In three-dimensional space， the second-order polynomial surface model can well fit the function relationship between the average sand particle size and the average wind speed.

Key words: Taklimakan Desert, sandstorm, particle size, function fitting

CLC Number:

P931.3

Jingping Chen, Ziying Yu, Fan Yang, Mi Wang, Han Hu, Guanzhong Ni, Xin Gao, Xin Wang. Particle size characteristics of sandstorm and surface sand at Tazhong area of Taklimakan Desert， China[J]. Journal of Desert Research, 2023, 43(2): 150-158.

Figures/Tables 8

Fig. 1 Location of the study area

Table 1 Samples information

样品	采样时间	样品数	平均风速/(m·s^-1)	沙尘暴持续时间/h	主风向
表沙样品	2021-06-25	10	3.1	—	东北风
第1次沙尘暴样品	2021-07-18	12	7.7	12	东北风
沙尘暴过后表沙样品	2021-07-18	1	—	—	—
第2次沙尘暴样品	2021-07-19	12	8.5	5	东北风
沙尘暴过后表沙样品	2021-07-19	1	—	—	—
第3次沙尘暴样品	2021-07-31	12	7.1	10	北风
沙尘暴过后表沙样品	2021-07-31	1	—	—	—
第4次沙尘暴样品	2021-08-06	12	6.8	6	东风
沙尘暴过后表沙样品	2021-08-06	1	—	—	—
第5次沙尘暴样品	2021-08-14	12	8.4	16	东北风
沙尘暴过后表沙样品	2021-08-14	1	—	—	—
第6次沙尘暴样品	2021-08-16	12	8.5	3	西北风
沙尘暴过后表沙样品	2021-08-16	1	—	—	—

Fig. 2 Diagram of samples particle size and component separation frequency

Table 2 Particle size parameters of the samples

沙尘暴日期	粒度参数	沙尘暴过后表沙	高度
沙尘暴日期	粒度参数	沙尘暴过后表沙	0.5 m	1 m	1.5 m	2 m	2.5 m	3 m	3.5 m	4 m	4.5 m	5 m	5.5 m	6 m
7月18日	平均粒径	3.41	3.66	3.66	3.80	3.78	3.88	3.73	3.72	3.74	3.82	3.67	3.79	3.81
	分选系数	-0.81	-0.78	-0.79	-0.91	-0.82	-1.03	-0.66	-0.67	-0.84	-0.78	-0.65	-0.85	-0.85
	偏度	-0.31	-0.42	-0.43	-0.38	-0.34	-0.45	-0.34	-0.32	-0.41	-0.34	-0.33	-0.38	-0.35
	峰度	2.11	1.93	2.04	1.67	1.44	1.75	1.81	1.66	1.73	1.51	1.78	1.65	1.51
7月19日	平均粒径	3.47	3.65	3.66	3.67	3.83	3.82	3.64	3.67	3.73	3.82	3.62	3.68	3.66
	分选系数	-0.86	-0.66	-0.69	-0.63	-1.02	-0.72	-0.63	-0.66	-0.73	-0.79	-0.68	-0.74	-0.63
	偏度	-0.30	-0.27	-0.33	-0.31	-0.51	-0.27	-0.32	-0.31	-0.34	-0.32	-0.36	-0.33	-0.30
	峰度	1.94	1.51	1.61	1.77	1.98	1.53	1.74	1.71	1.65	1.51	1.99	1.50	1.68
7月31日	平均粒径	3.43	3.63	3.72	3.83	3.73	3.80	3.92	3.79	3.80	3.81	3.82	3.87	3.91
	分选系数	-0.89	-0.63	-0.65	-0.67	-0.64	-0.68	-0.71	-0.68	-0.65	-0.67	-0.69	-0.67	-0.73
	偏度	-0.28	-0.22	-0.25	-0.27	-0.26	-0.27	-0.29	-0.26	-0.28	-0.28	-0.27	-0.27	-0.29
	峰度	1.82	1.44	1.47	1.50	1.55	1.50	1.51	1.49	1.57	1.55	1.48	1.48	1.48
8月6日	平均粒径	3.61	3.67	3.82	3.90	3.97	3.83	4.06	4.02	4.02	4.04	4.04	3.77	3.88
	分选系数	-0.93	-0.67	-0.67	-0.73	-0.78	-0.68	-0.81	-0.79	-0.81	-0.83	-0.85	-0.69	-0.74
	偏度	-0.31	-0.25	-0.28	-0.31	-0.33	-0.28	-0.33	-0.32	-0.35	-0.34	-0.35	-0.25	-0.31
	峰度	1.89	1.50	1.51	1.53	1.48	1.50	1.48	1.49	1.54	1.56	1.43	1.51	1.52
8月14日	平均粒径	3.40	3.76	3.81	3.76	3.84	3.87	3.80	3.85	3.88	3.78	3.89	3.67	3.67
	分选系数	-0.89	-0.63	-0.66	-0.63	-0.69	-0.68	-0.71	-0.68	-0.69	-0.70	-0.71	-0.62	-0.63
	偏度	-0.28	-0.28	-0.27	-0.25	-0.31	-0.29	-0.28	-0.29	-0.28	-0.29	-0.29	-0.25	-0.25
	峰度	1.81	1.59	1.51	1.46	1.58	1.51	1.47	1.51	1.48	1.47	1.50	1.49	1.47
8月16日	平均粒径	3.40	3.63	3.63	3.60	3.65	3.58	3.57	3.64	3.58	3.34	3.58	3.58	3.64
	分选系数	-1.09	-0.69	-0.63	-0.56	-0.68	-0.56	-0.57	-0.62	-0.55	-0.51	-0.51	-0.61	-0.52
	偏度	0.01	-0.23	-0.28	-0.27	-0.36	-0.27	-0.28	-0.28	-0.26	-0.34	-0.38	-0.28	-0.28
	峰度	2.24	1.60	1.58	1.66	1.93	1.67	1.70	1.61	1.62	2.19	2.42	1.64	1.81

Fig. 3 Changes in surface sand particle size before and after sandstorms

Fig. 4 Variation of particle size vertical distribution of sandstorm samples

Fig. 5 Fitting surfaces of mean particle size and mean wind speed in six dust storm events

Table 3 Second-order polynomial surface model fitting parameters

沙尘暴日期	$p 00$	$p 10$	$p 01$	$p 20$	$p 11$	$S S E$	R²	修正R²	RMSE
7月18日	2.92	1.93	-0.001	0.35	0.003	0.0009	1.00	1.00	0.011
7月19日	2.92	1.95	0.001	0.36	0.003	0.0017	1.00	0.99	0.016
7月31日	2.97	1.91	-0.001	0.31	0.001	0.000004	1.00	1.00	0.001
8月6日	3.04	1.87	0.005	0.22	-0.012	0.0002	1.00	1.00	0.006
8月14日	2.96	1.91	-0.001	0.32	0.002	0.00002	1.00	1.00	0.002
8月16日	2.81	2.05	-0.155	0.42	0.171	0.0042	0.99	0.99	0.025

Table 3 Second-order polynomial surface model fitting parameters

沙尘暴日期	$p 00$	$p 10$	$p 01$	$p 20$	$p 11$	$S S E$	R²	修正R²	RMSE
7月18日	2.92	1.93	-0.001	0.35	0.003	0.0009	1.00	1.00	0.011
7月19日	2.92	1.95	0.001	0.36	0.003	0.0017	1.00	0.99	0.016
7月31日	2.97	1.91	-0.001	0.31	0.001	0.000004	1.00	1.00	0.001
8月6日	3.04	1.87	0.005	0.22	-0.012	0.0002	1.00	1.00	0.006
8月14日	2.96	1.91	-0.001	0.32	0.002	0.00002	1.00	1.00	0.002
8月16日	2.81	2.05	-0.155	0.42	0.171	0.0042	0.99	0.99	0.025

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Particle size characteristics of sandstorm and surface sand at Tazhong area of Taklimakan Desert， China

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