0 引言
本文从EST的概念与研究方法入手，将EST研究划分为两个研究阶段——多个沙丘EST研究阶段与亚沙丘尺度EST研究阶段，分别归纳了各个阶段的重要研究成果，并探讨了未来的研究方向。
1 EST概念与研究方法
对沙丘体积的研究促使了EST概念的提出。早期的研究者受当时研究条件的限制，在研究沙丘地貌时很难获取到沙丘的体积，遂用形态学指标“等效沙厚度（EST）”来表征沙丘的体积，根据EST并结合野外实地考察来划分沙丘类型、推算沙丘形成时间或探讨沙丘成因。部分引文未提及术语EST，此处仅为澄清。
EST（以m为单位）可通过野外实地考察的沙丘横截面面积除以横截面长度（即剖面线长度）来得到，表征在以剖面线长度为边长的网格内多个沙丘体积的平均值［6］。其中，沙丘平均高度与沙丘平均间距之间的关系是计算EST的关键。由于不可能通过直接在大片沙漠上测量沙丘横截面面积来估计用于计算沙丘平均高度与沙丘平均间距的EST，因此应利用沙丘平均高度与EST的线性关系来评估大范围的EST，此时应首先校准沙丘高度。随着观测技术的进步，后来很少再通过野外实地考察的方式计算EST。
McCoy等［9］很早就根据EST来推算美国加利福尼亚州Algodones沙丘区的形成时间。随后，研究者对美国内布拉斯加州［10-11］和秘鲁［12-13］等地沙丘的EST进行了计算。卡拉哈里沙漠沙丘的EST为3—33 m［14］。西南卡拉哈里沙漠的东南地区沙丘的高度最高，EST最大，排列也最紧密［15］。但整个区域沙丘的EST仅对应于纳米布沙漠简单线形沙丘EST的低值部分，且对任何给定平均沙丘高度所对应的EST进行预测，其结果均比纳米布沙漠沙丘的EST低。Wilson［1］则通过计算沙山的横截面面积除以年输沙率来推算沙山的形成时间，并用4个沙漠的平均EST（14.5 m，以面积作为权重）来粗略地表征所有沙漠的平均EST［7］。其中，阿尔及利亚沙漠沙丘的平均EST为26 m，而辛普森沙漠约1 m，Issaouane-N-Irarraren沙漠中沙山的EST最大，达145 m。由于床面形态不同，EST一般为沙山平均高度的15%—45%。Wasson等［6］对纳米比亚、澳大利亚、秘鲁、美国、北非和印度沙漠沙丘的EST进行了研究。Lancaster［16-17］的研究显示，纳米布沙漠星状沙丘的EST低于Wasson等［6］的结果；而线形沙丘，特别是复杂线形沙丘，其EST高于他们的预测。除小面积的星状沙丘外，沙漠南部的EST小于10 m［17］。Bullard等［18］的研究表明，复杂线形沙丘的覆盖面积大（约占沙漠总面积的40%），EST高，沙量大（358—455 km3）；而新月形沙丘的覆盖面积约占沙漠总面积的3%，沙量只占总沙量的约1%。鲁卜哈利沙漠部分地区沙丘的EST为10—50 m［5］。
2 多个沙丘EST研究
此阶段的研究是在多个沙丘平均状况的基础上探寻沙丘地貌格局、沙丘类型和沙源供应等宏观概念的变化规律。
2.1 沙丘地貌格局
地貌格局是风沙地貌学的基础，EST作为沙丘形态学指标中的一种，可以表征沙丘分布的宏观趋势。其与其他指标之间的关系可以使我们在无法直接对沙丘进行测量，尤其是对其他行星上的风积地貌进行研究的情况下，确定沙丘的地貌格局特征，并为探究风积地貌的形成与发育提供依据。
由于对沙丘高度与沙丘间距之间的关系目前仍未达成一致，因此沙丘间距与EST之间的关系可以划分为正相关［8］、负相关［5］和无明显相关［18］3种类型。Lancaster等［8］对纳米布和Gran Desierto沙漠的研究表明，沙丘间距与EST之间存在密切的线性正相关性。Hugenholtz等［5］对鲁卜哈利沙漠的研究发现，沙丘间距与EST呈负相关关系，这与北非、纳米比亚和美国沙漠沙丘的研究结果相反［6，8，18］，但无法确定是不同的EST计算方法，还是某些特殊的沙丘形态学指标间的关系导致的［18］，因此需要对这些指标之间的关系进行更详细地探究［5］。Bullard等［18］对纳米布沙漠的研究认为，沙丘间距与EST之间的关系不是很清楚。
2.2 沙丘类型
Mabbutt［4］绘制了澳大利亚不同沙漠的沙丘高度-EST曲线。由于不同沙漠的沙丘类型和沙源供应不同，因此该曲线差异较大。
2.3 沙源供应
沙丘（山）增长速率是从沙丘（山）的角度来反映沙子实际的沉积速率，而供沙率是从物源区的角度来描述沙子实际的供应速率。输沙率则是从风动力的角度来描述沙子能够迁移的速率，与风速的3次方成正比［24］。沙源供应是影响青藏高原类火星风沙地貌与火星风沙地貌发育的重要因素，这对广为沿用的沙丘“形态-风况理论”提出质疑［25-27］。最近在地球上发现了一些与已知的风沙地貌学理论相悖的现象，如很多沙漠存在不同类型沙丘地貌共存的现象，这表明风况并非是控制沙丘形态的唯一因素，而沙源供应起到了很大作用，该结论得到了数值模拟的支持［28］。因此，在风沙地貌学理论方面，“沙源限制型假说”是对传统的“气候控制型理论”的重要补充［2，26，29］。
3 亚沙丘尺度EST研究
该阶段的研究是在亚沙丘尺度的基础上探寻沙丘（山）地貌的细小特征和沙山世代等中观概念的变化规律。
3.1 EST研究方法革新与概念扩展
Bullard等［18］使用了两种方法——Wasson等［6］的二维横截面法和三维DEM体积法对纳米布沙漠沙丘的EST进行评估。对不同类型的沙丘而言，根据Wasson等［6］的横截面法所建立的沙丘高度与EST之间的关系，对任何给定沙丘高度所对应的EST进行预测，其结果均低于基于ASTER数据的结果。与沙丘高度的结果类似，对于给定的沙丘间距而言，其所对应的EST的GDEM估计值高于Lancaster等［8］的结果。由于从GDEM数据中得到的形态学指标及其之间的关系与用以往方法得到的结果相比具有广泛的可比性，因此ASTER GDEM数据证实了之前绘制的纳米布沙漠各形态学指标图件的准确性［15，18］。高分辨率DEM数据的使用不仅可以使原来有限的研究范围扩展到整个沙漠，而且会在重新绘制的地貌图中增加新的细节。如从Sossusvlei周围向北延伸出一个EST较大的区域，而这在Lancaster［16］绘制的图件中并没有显示出来。
3.2 沙山世代
4 结论与展望
4.1 结论
在单位面积上，沙丘高度可以表征其体积，而EST也指征体积，因此EST与沙丘高度之间具有较好的一致性。然而，由于沙丘高度与沙丘间距之间的关系目前仍未达成一致，因此沙丘间距与EST之间的关系仍有待深入研究。
按成因对沙丘进行分类的研究有很多，但目前仍未达成共识。原因之一在于控制沙丘形成的关键因素的确定及量化还未完全实现。方向变率与EST的组合可以很好地区分沙丘类型。因此，风况与沙源供应是沙丘地貌及其成因研究的关键。这为沙丘分类研究提供了一个新的思路，是对广为沿用的有关沙丘成因的“形态-风况理论”，即传统的“气候控制型理论”的重要补充。
单个沙丘是对沙丘系统的过度简化，由于忽略了不同沙丘之间的相互作用，在方法论方面其研究受到质疑［2］。因此，在宏观而非是在沙丘个体的中观尺度上，EST是可以表征沙源供应的，这使得在无法直接进行测量的情况下评估沉积环境成为可能。风况和沙源供应是决定供沙率的关键因素，风况为第一控制因素，只有在特殊情况（主要为供沙不足）下才能显示出沙源供应的控制作用。
Wasson等［6］的二维横截面法得到的EST实则为剖面线等效沙厚度。测量与制图技术的发展对EST的概念及研究方法产生了重大影响。三维DEM数据的使用使得沙丘EST的制图效率及准确率大为提升，并极大地推进了有关EST的研究。高时空分辨率的DEM等遥感影像数据的出现，使得准确描述沙丘（山）地貌成为可能。此时，EST为像元尺度的平均状况，即在像元尺度上对沙丘（山）地貌进行滤波。不同的滤波窗口所得到的不同图层可以用来探究沙丘（山）地貌的形成过程。这为沙丘（山）地貌成因研究提供了一个新的思路，是对广为沿用的野外观测-定量化分析-基于归纳法的区域综合的研究方法的重要补充。
4.2 展望
在高时空分辨率的DEM等遥感影像数据的支持下，EST概念已经扩展为像元尺度上沙子的平均厚度。不同的滤波窗口所得到的不同图层可以令研究者发现一些之前无法观察到的细节，而这很可能蕴含了沙丘（山）地貌的形成发育过程。随着数据精度的提高以及计算机制图技术的发展，研究者可以方便快速地提取大范围大样本规模的沙丘细小特征，这使得有赖于沙丘细小特征及形成过程研究的沙丘类型细分研究得以向前推进。高精度数据的使用可以修正已有的地貌格局规律，探寻目前仍有争议的形态学指标间的关系及其所表征的物理意义。由于EST可以表征总沙源供应量，因此未来应更多关注单位时间的沙源供应及其空间变化。此外，应再结合供沙率的第一控制因素风况来探讨沙丘的形成过程及其分类。这些将对风沙科学乃至地表过程研究产生巨大的影响，并推动这些领域大步向前发展。
数值模拟研究在风沙科学中的应用可以使研究者在无法直接对沉积物进行取样的环境下确定沉积条件。然而，现阶段其还无法在实际的物理时空下进行模拟。因此，未来应将来自真实地形与模拟沙丘地形的EST相联系，不断完善有关沙丘（山）形成的假设检验［30］。随着以3S技术为代表的信息地理学的发展，行星风沙地貌学研究步入实质性发展阶段，研究范式通常为通过格局来推测过程最终揭示机理。行星亚沙丘尺度EST研究是探索地球及其他星球的表面过程之一的风沙活动的重要切入点。未来应按照阐释机理-配置要素-实现过程-重建格局的综合研究模式来逐渐完善风沙科学的理论与实践。
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