0 引言
根据青藏高原风沙分布地区的不同地貌特征，可将风沙分布归纳为4类：干旱盆地风沙地貌，如柴达木盆地等；河谷风沙地貌，如雅鲁藏布江河谷等；湖滨风沙地貌，如青海湖等；山麓风沙地貌，如普若岗日等［9］。若尔盖盆地的风沙属于河谷风沙地貌，这是由于该地区的黄河及其支流黑河和白河与风沙地貌之间有着密切的关系。青藏高原面积较大，东西向和南北向的跨度较大，导致其不同区域的自然条件差异非常大。位于青藏高原北部的柴达木盆地的北部年均降水量不足50 mm，属于极干旱地区。然而位于青藏高原东部的若尔盖盆地年均降水量高达700 mm，属于半湿润区［3］。这就导致了若尔盖盆地内的风沙地貌分布面积较小，且多以斑块状出现（图1），风沙分布面积仅占盆地面积的4%［12］。在若尔盖盆地，自20世纪80年代以来，该地区的沙漠化经历了快速的发展和逆转过程［12-13］。然而，风力作为风沙活动的直接驱动力，在该地区却少有研究。虽然目前已有学者对玛曲地区2014—2016年的年输沙势特征做了分析，但对于各个季节尺度上的风况特征却并未进一步剖析［14］。因此，本研究采用每小时记录的风速风向数据，对起沙风风况和输沙势的特征进行更加深入的分析，以期为该地区的沙漠化防治和风沙地貌研究提供科学参考。
图1
图1
若尔盖盆地的风沙活动（A 若尔盖县嫩哇乡沙地，拍摄于2007年9月；B 若尔盖县麦溪乡沙地，拍摄于2017年10月）
Fig.1
Aeolian activities in the Zoige Basin (A. Aeolian sandy land in Nenwa Villege, Zoige County. Picture was taken in September 2007; B. Aeolian sandy land in Maixi Villege, Zoige County. Picture was taken in October 2017)
1 研究区概况
若尔盖盆地位于青藏高原的东部，是黄河源区的重要组成部分（图2）。若尔盖盆地是在青藏高原抬升过程中形成的一个断陷盆地，形成于新生代晚期［15］。该盆地东抵岷山，西临阿尼玛卿山，北起尕海湖，南抵邛崃山，地理坐标为32°17′46″—34°7′27″N、101°30′16″—103°22′3″E。若尔盖盆地面积为19 400 km2，海拔在3 500 m左右。地貌类型以宽谷、缓丘为主，由于地面平坦低洼，水流不畅，形成大面积湿地。高原丘陵草甸面积广阔，黄河及其支流河谷平坦，谷地开阔，牛轭湖星罗棋布。盆地内除黄河以外，较大的河流主要有黑河、白河和贾曲，他们都发源于若尔盖盆地的南部，自南向北流淌并最终汇入黄河（图2）。
图2
若尔盖盆地属于高原温带半湿润季风气候，年平均气温0.6~1.1 ℃，极端最高温度24.6 ℃，极端最低温度-33.7 ℃。由于气温较低，该地区为植被生产力低值区。该区植被类型主要有沼泽植被、草甸植被、灌丛植被、寒漠植被以及少量的森林植被。年日照时数2 573 h，全年降水654~780 mm，降水主要发生在5—9月，占年降水量的70%以上，呈现出雨热同季的气候特征。年蒸发量1 100~1 273 mm，相对湿度70%左右。季风主要为东北、西南风，平均风速2.4 m·s-1，最大风速可达40 m·s-1，大风日数200 d左右，最大冻土深度74 cm。气候特征体现为四季不分明，春季气温回升缓慢，倒春寒频繁，解冻期长。该地区以放牧为主要经济活动。在20世纪60年代以前，若尔盖盆地还是一片广袤的原始沼泽区［16］。
2 数据与方法
2.1 数据来源
采用的风速风向数据来自于中国科学院西北生态环境资源研究院若尔盖高原湿地生态系统研究站，气象站地理坐标为33°55.29′N、102°09.04′E（图2）。风速风向数据的采集频率为每小时一次。风速传感器为英国Gill的WindSonic超声波风速风向传感器，WindSonic是一款2轴超声波风速传感器，通过一个串行或两个模拟输出提供风速和风向数据，它具有固态超声波技术的众多优点。该风速传感器的风速测量范围为0~60 m·s-1，分辨率为0.01 m·s-1；风向范围为0~359°，分辨率为1°。采用的数据时段为2017年全年，即自2017年1月1日至2017年12月31日。
2.2 输沙势计算方法
采用Fryberger［17］提出的计算公式计算输沙势：
式中：DP为输沙势，是一个矢量单位（VU）；V表示大于起沙风的风速，单位为节（knot）；Vt为临界起动风速（6.0 m·s-1），单位为节；t为起沙风累计作用时间，用起沙风出现频率来表示，即起沙风出现的次数与总观测次数的百分比。通过矢量合成的办法，可将16个方位的输沙势进行合成，并得到最终的合成输沙势及其方向，即合成输沙势（RDP）和合成输沙方向（RDD）。合成输沙势与潜在输沙势的比值（RDP/DP）称为方向变率指数，可以反映起沙风的方向变率。
3 结果与分析
若尔盖盆地年平均风速为2.59 m·s-1，春季风速最大，平均风速为3.14 m·s-1。夏季、秋季、冬季的风速较小且相差不大，平均风速分别为2.45、2.24、2.53 m·s-1。起沙风占全年风速记录的8.75%，主要来自WNW、NE和NNE方向，分别占起沙风的26.23%、16.70%和15.27%（图3）。
图3
图3
若尔盖盆地年输沙势与各季节输沙势玫瑰图
Fig.3
The annual and seasonal sand drift potential rose in the Zoige Basin
根据输沙势（DP）的大小，Fryberger［17］将风能环境分为低能（<200 VU）、中能（200~400 VU）和高能（>400 VU）环境。若尔盖盆地的年输沙势为66.44 VU，属于低风能环境（<200 VU）；年合成输沙势为36.22 VU，合成方向为155°（SSE）；年起沙风主要来自于WNW，该方向的输沙势占年输沙势的37.36%；其次为ENE，占16.08%。
Fryberger［17］还提出起沙风方向变率指数的概念，即合成输沙势与输沙势的比值（RDP/DP），用于反映一个地区的风向组合特征。当变率指数<0.3时，为高变率，一般对应复杂风况；当比率为0.3~0.8时，为中变率，一般对应钝双峰或锐双峰风况；当比率>0.8时，为低变率，风向较为单一，一般对应窄单峰或宽单峰风况。若尔盖盆地年输沙势的方向变率指数（RDP/DP）为0.55，属于中变率（0.3~0.8）。
该地区的输沙势存在明显的季节差异：春季输沙势最大，为31.58 VU，占年输沙势的47.54%；其次是冬季，输沙势为19.91 VU，占全年的29.96%。秋季和夏季相对较小，分别为18.20 VU和4.29 VU。春季和冬季合成输沙势的方向分别为155°（SSE）和122°（ESE），该地区的风沙移动方向与年合成输沙势的方向（SSE）基本一致。在输沙势较大的春季和冬季，其输沙势的方向变率指数（RDP/DP）分别为0.63和0.80，分别属于中变率和低变率。
4 结论与讨论
从整个青藏高原来看，若尔盖盆地的输沙势（66 VU）较小，属于低风能环境，这与共和盆地的输沙势（87 VU）比较接近［18］。尽管如此，这两个区域的风沙活动却大不相同。这是由于共和盆地降水量为300~400 mm，属于高寒半干旱气候。而若尔盖盆地年均降水量为700 mm，属于高寒半湿润气候，这就导致了两个盆地的植被覆盖状况和土壤湿度都存在很大差异，从而进一步影响到风沙活动的强度，因为土壤湿度越大，风蚀的启动风速也相应增大［19］。青藏高原其他风沙地区的输沙势都远大于若尔盖盆地，如红梁河风沙活动地区（250 VU）［20］、青藏铁路的错那湖段（491 VU）［21］、青藏铁路格拉段（>250 VU）［22］以及柴达木盆地（199~328 VU）［23］。通天河七渡口处的输沙势（93 VU）却较小［24］，这或许与局地地形的影响有关。由此可见，若尔盖地区的沙漠化问题相对于青藏高原其他地区而言，是较为容易治理的。对于大部分沙漠化草地，仅需减少人为干扰，减少放牧数量就能达到沙漠化草地恢复的目的［13］。但值得注意的是，若尔盖盆地很多草地的土壤类型属于沙质土壤，当前长势良好的草地下伏大量的全新世早期和晚期的风成砂［25-26］。如果表层的现代土壤层遭到破坏，下伏的沙源将会在冬春季节干燥多风的环境下被风吹蚀，从而形成风沙地貌景观（图1）。
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甘公网安备 62010202000688号
