在干旱区半干旱区，风是塑造地貌形态的重要营力^［1］，更是造成风沙危害的直接驱动力^［2-3］。起沙风向的分布形式与组合特征控制着区域沙物质的输移方向，起沙风速则控制着沙物质的输移通量。开展区域风况与风能环境分析能为理解区内风沙地貌形成过程和区域风沙灾害防治提供科学参考。

Hu等^［4］评估了西撒哈拉沙漠地区的输沙势变化。迄今针对中国风沙地区的风况及风能环境已开展了大量研究，集中于柴达木盆地、库姆塔格沙漠、塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、古尔班通古特沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠和库布齐沙漠等^［5-16］；庞营军等^［17］研究了毛乌素沙地的风况及输沙势特征；胡光印等^［18］分析了青藏高原若尔盖盆地的起沙风风况与输沙势特征。以上研究的开展为理解这些地区的风况、风能环境及输沙特征提供了重要的信息。

阿尔金山国家级自然保护区位于新疆、青海和西藏三省交界处，是青藏高原北部边缘的一个凹陷盆地，主体隶属于库木库勒盆地。库木库勒盆地介于阿尔金山、祁漫塔格山和中昆仑山脉之间，其中分布着中国乃至世界海拔最高的现代沙漠——库木库里沙漠，沙漠腹地的部分淡水湖因湖面收缩下降，大面积湖底出露，部分被现代沙丘所掩盖。近年来，阿尔金山国家级自然保护区的沙漠化问题日益突出^［19］，由于该区环境恶劣、人迹罕至，实测数据稀缺，区域风况特征、沙漠化过程及演化的研究较少。因此，厘清阿尔金山国家级自然保护区内的风况与输沙势的特征，对进一步揭示保护区风沙环境、土地沙化问题和当地沙丘发育过程至关重要。

本文以阿尔金山国家级自然保护区内依协克帕提保护站近5年的气象数据为研究对象，通过风况及输沙势特征分析，探究该区的风能环境和风沙活动规律，以期为揭示保护区风沙活动强度和风沙灾害治理提供一定的科学参考。

阿尔金山国家级自然保护区位于新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌县境内，与青海和西藏毗邻，地处36°00′—37°49′N、87°10′—91°18′E，面积45 000 km²，海拔4 600 m以上，是世界上首个以高原脆弱生态环境为主要保护对象的自然保护区。保护区地形为高山环绕的封闭性盆地，深居内陆，东临柴达木盆地，南倚昆仑山脉，北靠祁漫塔格山，西抵阿尔金山，区内现代冰川、高原湖泊和高原沙漠广布，区内分布着总面积约880 km²的现代冰川，是众多河流的源头，滋润着广袤的高山草场，境内湖泊星罗棋布，湖泊面积约1 200 km²（图1）。高原气候寒冷，干旱多风，蒸发强烈，全年没有无霜期，年平均气温0 ℃以下，年降水量约300 mm，蒸发量高达2 000 mm。由于地理位置边远偏僻，高寒缺氧，保留了中国特有的野生动物。保护区内发现野生维管束植物387种，无乔木，只有半灌木，呈高原矮化特征。

风况数据来自于保护区依协克帕提保护站的气象站（37°18′20″N、90°20′40″E，图1），风况采集使用Wind Sonic二维超声波风速传感器，风速测量范围0~60 m·s^-1，分辨率0.01 m·s^-1，风向测量范围0°~359°，分辨率1°。风况记录频率1/600 Hz，观测高度为近地面10 m处，数据采集时间为 2017年2月1日至2021年12月31日。利用2017—2021年的气象站数据计算年/月平均风速、平均起沙风速、起沙风频率以及起沙风风向，分析了阿尔金山国家级自然保护区东北部的风能环境和输沙势特征。

本文利用输沙势来评价保护区内的风能环境，输沙势的计算方程^［19］为：

式中：DP为输沙势，是一个矢量单位（VU），反映某一方位起沙风在观测时段内搬运输沙的潜在能力；V和V_t 表示10 m高度处的起沙风速和起动风速，单位为节（1节=0.5144 m·s^-1），参考相关研究^［6］，将起动风速设定为6.0 m·s^-1；t为起沙风时间，使用观测时段内所观测的起沙风频率表示。可计算得到16个方位的输沙势，通过矢量合成计算，最终可得到合成输沙势（RDP）及其方向（RDD），用来反映区域总体的输沙方向，RDP/DP为方向变率。风能环境可依据Fryberger等^［20］的划分方法，按照DP>400，200≤DP≤400和DP<200划分为高能、中能和低能3个级别；方向变率指数也分为3级：≤0.3时为高变率，对应复杂风况；0.3~0.8时为中变率，对应钝双峰或锐双峰风况；>0.8时为低变率，风向单一。

阿尔金山国家级自然保护区东北部近5年的平均风速及平均起沙风速变化起伏不大，起沙风频率2017—2020年呈现下降趋势，2020年后起沙风频率增加。2017—2021年的年均风速为3.10 m·s^-1，其中5月的平均风速最大，为3.70 m·s^-1，年均起沙风速为7.67 m·s^-1，2月的平均起沙风速最大，为8.48 m·s^-1（图2）。近5年来，保护区平均风速和平均起沙风速的月际差异不大，但平均风速和平均起沙风速的月际变化趋势有一定差异，平均风速在春夏季增加，秋冬季减少，而平均起沙风速在冬季增加显著，在其余月份呈现降低趋势（图3）。

阿尔金山国家级自然保护区内2017—2021年的年均起沙风频率为8.57%，春夏秋冬季的起沙风频率分别占全年的34.51%、36.53%、15.59%、13.37%，整体呈现出春夏高、秋冬低的特点（图3）。从12月至次年5月，起沙风频率呈现增长趋势，5—12月呈现降低趋势，在5月达到了全年最高的16.02%。

阿尔金山国家级自然保护区内主导起沙风向在各个月份和季节变化明显（图4）。春季的主风向为SW和WSW，占比均超过了17%，而次风向NNE和NE占比也均超过8%，这主要是由于5月以该风向为主，由不同风向的风速占比可以看出，春季主风向中的高风速（>10 m·s^-1）占比较大，约占8%；夏季的主风向为NE和E风，占比均超过了16.8%，而次风向为NNE、ENE和ESE，通过风速占比可以看出夏季高风速的比例同样较高，但在主次风向中较为分散；秋季的主风向为W风和ENE风，次风向为WSW风和E风，秋季的风向呈现相对式分布。9月的ENE和E等方向的来风较多，而到了11月，则以W和WSW风向为主，且9月和10月的风速整体较低，高风速风向集中于11月的W风和WSW风；冬季的主风向为W风和WSW风，占比均超过了26.1%，次风向为SW风，主次风向上的高风速占比高（图5）。

阿尔金山国家级自然保护区的年输沙势均值为580.23 VU，年合成输沙势均值为266.69 VU，年方向变率指数均值为0.46，属于中等风向变率的高风能环境（>400 VU）。但由于不同季节起沙风速和风向的差异，输沙势具有季节变化特征（图6）。春季输沙势（DP）达到了210.14 VU，占全年输沙势的36.22%，合成输沙势（RDP）为85.85 VU，合成输沙势方向（RDD）为75.06°；夏季输沙势为177.30VU，占全年输沙势的20.35%，合成输沙势为36.07 VU，方向为243.59°；秋季输沙势较小，为60.00 VU，占全年输沙势的10.34%，合成输沙势25.77 VU，方向为85.33°；冬季输沙势增强，达到了132.79 VU，占全年输沙势的22.89%，合成输沙势118.99 VU，方向为72.99°。全年来看，合成输沙势方向存在季节差异，春秋冬季集中于ENE和E，夏季接近WSW方向，春季输沙势最大，夏冬次之，秋季输沙势较小，存在较强的季节性差异。在输沙势较大的冬春夏季，输沙势的方向变率指数分别为0.90、0.41和0.20，分别属于低变率、中变率和高变率。

阿尔金山国家级自然保护区的年均风速为3.10 m·s^-1，年均起沙风速为7.67 m·s^-1，月际间风速与起沙风速均存在差异，主要体现在变化趋势不同，其中冬季的平均起沙风速明显较其他季节增强。研究区内的年均起沙风频率为8.57%，整体呈现出春夏高、秋冬低的特点。

起沙风风向的月际和季节变化差异大。春冬季主风向为W、SW和WSW，夏季风向以NE和E为主，秋季由两组近似平行、风向相反的风所组成，主风向为W和ENE，次风向为WSW风和E风。从全年来看，该地区的起沙风主要发生于冬春夏季。

年输沙势（DP）均值为580.23 VU，年合成输沙势（RDP）均值为266.69 VU，为高风能环境。合成输沙方向（RDD）季节性差异大，春秋冬季接近E和ENE方向，夏季接近WSW方向，年方向变率指数（RDP/DP）均值为0.36，为中等风向变率的锐双峰风况。输沙势的季节性变化较大，输沙势集中在冬春夏季，合成输沙方向为72.99°~243.59°，分布于E、ENE和WSW方向。在方向变率指数方面，春秋季为中等变率，夏季为高变率，冬季为低变率。

总体来看，阿尔金山国家级自然保护区内风况复杂，季节分异明显。由于该地区位于新疆东南隅的库木库勒盆地内，南北部均有高大连绵的阿尔金山与昆仑山环绕，而东部是地势相对不高的柴达木盆地，这种特殊的局地地形因素形成了该地区局地存在风况复杂的高风能环境，这也是此地区与周边青藏高原和柴达木盆地起沙风方向存在差异的原因。该地区年输沙势高于毗邻的柴达木盆地（199VU~328VU）^［5-6］和周边的塔克拉玛干沙漠地区^［9-10］。输沙势方向及风况因素很好地解释了研究区内沙丘链南北向展布、沙丘向东缓慢移动、沙漠不断向东扩张的现象，阿尔金山国家级自然保护区内的沙丘移动与冻融坍塌引起的沙化问题也应给予高度关注。