格状沙丘以纵横交叉的两组沙梁在平面上呈网格状为特征，在全球沙丘中分布比较普遍^［1-2］，在火星上也有分布^［3-6］。在中国，除塔克拉玛干沙漠^［7］和库姆塔格沙漠^［8］外，格状沙丘集中分布在腾格里、库布齐和乌兰布和等沙漠^{［1，7，9］}，这些地区处于东亚夏季风西北边缘，风向具有显著季节性变化的地区。格状沙丘在这些地区的发育和演变可能反映了冬、夏季风的强弱对比及其长期变化。格状沙丘出现在有效沙源供应充足、当量沙层厚度（地表风成沙的平均覆盖厚度）较高和沙丘较密集的区域，因此沙丘之间可以相连形成沙丘链，沙丘链前后分布组成沙丘格局，由于本身格状沙丘都由平行排列的主梁和与其近乎垂直的副梁相连而成，因此宏观上呈现规则网格化的沙漠景观格局。对格状沙丘的研究，早期有风洞沙纹模拟实验^［10］、野外调查^［11-12］，后来有沙丘形态动力学野外观测^［13-14］及火星格状沙丘研究^［3-6］等，对其成因有了基本的共识，即主风向形成新月形沙丘链或横向沙丘（主梁），与主风向近乎垂直的一组或两组风在沙丘链间形成低矮的沙梁（副梁）。由于格状沙丘是以横向沙丘作为基础床面，因此格状沙丘也是一种迁移型沙丘，并受区域风场季节性变化、沙源供应和本身尺度的控制。在沙丘迁移过程中，因主、副梁不等量异向变化而形成多种组合格局，在平面上表现为主副梁之间正交形成的正方形、长方形，或斜交形成的平行四边形甚至多边形等。随着风况、沙源供应以及沙丘本身形态的变化，沙丘主梁或副梁的退化也可能失去网格状形态而变为类星状沙丘、斜向沙丘、反向沙丘或大型复杂型沙丘等，而且这些格状沙丘的形态变化可能从年代际尺度上才有所体现。在鄂尔多斯高原北部的库布齐沙漠西缘存在较为典型的格状沙丘及沙丘场，同时在沙丘演化和迁移过程中出现较为明显的形变：主梁由较为顺直变为向西凹陷成“V”型或“U”型，部分主副梁发生断裂形成缺口，沙丘场尺度也存在间距、迁移速率的变化，这些都是沙丘对于局部地区环境要素的响应。因此，本文基于库布齐沙漠西缘地区的高分辨率影像，分析该地区格状沙丘及沙丘场的年际间迁移与形态变化，并结合区域气象数据探讨其动力机制及演变过程。

库布齐沙漠位于鄂尔多斯高原北部，东西狭长，约370 km，南北较窄，宽10~90 km，西、北、东三面被黄河围绕（图1A）。研究区位于库布齐沙漠西缘，以格状沙丘为主，抛物线形沙丘、新月形沙丘以及横向沙丘次之，并与格状沙丘共存。根据临河气象站1957—2020年的气象观测资料（图1B），库布齐沙漠西缘多年平均降水量为143.9 mm。降水年内分配不均，集中在7、8月，降水量占全年总降水量的51.77%。研究区年均气温7.93 ℃，气温年内变化较大，年较差为34.49 ℃，平均风速为2.33 m·s^-1，风季为3—5月，风季平均风速为2.80 m·s^-1。从研究区1970—2020年合成输沙势玫瑰图可以发现，该区域为多风向环境，合成输沙势（RDP）为174.71 VU，由于RDP<200 VU，因此属于低风能环境，输沙方向（RDD）为106.48°，风向变率（RDP/DP）为0.55，即中等风向变率，即该区域风况为以西风为主风向、东北风为次风向的低风能-钝双峰型风况，多风向的风况环境正是该区域格状沙丘发育的基础条件（图1C）。

格状沙丘的选取需要既包括单体格状沙丘和格状沙丘链，也包括大尺度的格状沙丘场。为了控制风况作为主要因素对于沙丘的影响，本文选择的格状沙丘均位于沙丘场的上风向边缘，其中沙丘A位于格状沙丘场D的上风向边缘，B和C位于格状沙丘场上风向边缘（图2），同时沙丘A、C为格状沙丘链，B为单体格状沙丘和沙丘链混合。沙丘A中南北相邻沙丘共用一个副梁，东西相邻格状沙丘存在相连的特征，主梁脊线明显，与横向沙丘类似，南北相邻格状沙丘主梁相连形成长沙脊，主梁变形幅度适中，两处主梁变形幅度较大导致东西相邻沙丘主副梁相连（图2A圆圈处）。沙丘B为单体格状沙丘及沙丘链混合，其形态较为复杂，其中东北侧格状沙丘为两个格状沙丘前后相连形成六边形，主梁均发生较大形变，呈现“V”形或“U”形，沙丘东南角主副梁多发生断裂，形成缺口（图2B圆圈处）。沙丘C为格状沙丘链，主梁迎风坡存在多个副梁，沙丘整体呈现横向沙丘的形态特征，主梁形变幅度较小，不存在东西沙丘相连。此外，本文选择格状沙丘场D代表大尺度的沙丘格局，D包含约400个格状沙丘，沙丘左右相连形成格状沙丘链，前后沙丘链之间存在丘间地，丘间地与沙丘共同组成格状沙丘场。

影像数据为1970—2020年多期高分辨遥感影像，包括锁眼卫星（KeyHole）、GeoEye01、WorldView2卫星影像等，空间分辨率为0.50~1.91 m，详细信息如表1所列。影像以2020年为基准，选取影像中的固定灌丛沙堆中心、人工建筑拐点等作为控制点，利用ArcGIS10.4.1中的地理配准功能将1970、2003年和2012年影像校正到同一位置，误差在1个像元内。气象数据为国家气象共享信息网的临河气象站的数据（http：//data.cma.cn/），包括1970—2020年的日最大风速、风向。

主副梁、植被区域提取。由于研究区格状沙丘多为沙丘链，两个相邻的格状沙丘共用一条副梁，因此为了研究单个格状沙丘主副梁的变化，本文将沙丘主梁表征为两个相邻副梁的间距，并非整条沙丘链的长脊线。利用ArcGIS 10.7的矢量编辑器绘制主梁和副梁的矢量线，对于脊线不明显的沙梁，矢量线为沙梁的中间线，利用Calculate Geometry的Length工具计算主副梁的长度。

移动距离量算。通过绘制主副梁脊线的变化来量算主副梁的移动距离，由于格状沙丘是在横向沙丘的基础上发育的，因此沙丘属于整体移动，且移动方向与主风向一致，因此用主梁的移动变化来表征沙丘整体移动。首先量算两条不同年份的主梁矢量线围成的面积，通过计算面积与南北方向主梁直线距离的比值求得主梁的平均移动距离，副梁的移动距离通过量算两条副梁的中心点连线长度求得。

输沙势计算。利用Fryberger等^［15］提出的输沙势计算指标，计算输沙势玫瑰图、总输沙势（DP）、合成输沙势（RDP）、合成输沙方向（RDD）和风向变率（RDP/DP）：

式中：DP为总输沙势，表征根据风速观测资料计算出的相对输沙率，单位为矢量单位（Vecter Units， VU）；U为10 m高度的平均风速，单位为节；t为风速U出现次数占总观测次数的百分比。沙粒的起动风速（U_t ）在干燥气候条件下约为12 nmile·h^-1（约为6 m·s^-1）^［15］， 由于U要求为平均风速（DP_average），而本文的数据为最大风速（DP_max），因此本文采用房彦杰等^［16］提出的经验值8.8作为参数进行转换，即DP_max=8.8DP_average。根据风向变率（RDP/DP），Fryberger 将风况划分为5种类型，具体如表2所列。

从格状沙丘A主梁的变化看，2003—2020年主梁处于不断弯曲断裂的过程（图3）。2003年主梁整体上较为顺直且连续，形变幅度较小，其中有3处主梁向背风坡凸出（图3A中黑色虚线圆圈处）；2012年主梁整体开始发生弯曲，黑色圆点处均开始向背风坡凸出（图3B），2003年的黑色圆圈处主梁发生断裂并与相邻格状沙丘的副梁相连形成“长沙脊”；2020年主梁整体弯曲程度减小，逐渐恢复顺直，部分主梁出现向西凹陷，局部产生了新的断裂（图3C白色虚线圆圈处），但是大部分原断裂处开始缩小甚至融合，同时2020年局部发育出新的副梁（图3C黄色虚线框），副梁数量发生变化。主梁平均长度呈现波动变化（图3D），由2003年的39.91 m上升到2012年的41.52 m，再下降到2020年的34.57 m；副梁的形变程度较小，3个阶段均为东西走向，平均长度由2003年的71.61 m下降到2012年的68.68 m，再下降到2020年的54.08 m。

图4为格状沙丘A在2003—2012年和2012—2020年两个阶段主副梁的移动过程。 2003—2012年格状沙丘A主梁平均移动34.46 m，年均3.83 m，副梁平均移动40.24 m，年均4.47 m；2012—2020年主梁平均移动12.05 m，年均3.13 m，副梁平均移动18.08 m，年均4.52 m（图3D）。两个时间段内副梁的移动距离和速度均大于主梁，这主要是由于一方面主梁整体为向东移动，副梁存在向东北或东南的斜向运动，这使得副梁的移动距离加长；另一方面由于量算副梁移动距离的方法为中心点的移动距离，而2003—2020年副梁平均长度持续减小，这使得中心点的移动距离加长，整体的移动距离超过主梁。

对比2003—2012年和2012—2020年两个阶段，可以发现前一个阶段主梁移动较快，而副梁较慢，而后一个阶段副梁移动较快，主梁较慢。图4C和图4F为两个阶段副梁中心点移动的矢量线， 2003—2012年副梁整体移动方向为向东移动，而2012—2020年移动方向以东南方向为主，这说明2012年前的阶段区域风况以西风为主风向，而2012年后的阶段则为西风和北风交替作用，这使得前一个阶段主梁在西风的作用下移动较快，副梁较慢，而在后一个阶段的多向风环境下副梁移动较快，主梁较慢。

2003—2020年格状沙丘B的形变幅度较大（图5）。2003年主梁较为顺直，2012年开始发生弯曲，主梁中间部位向东凸出，图5B白色虚线圈处已经出现相邻沙丘主副梁相连的情况，形成“长沙脊”，同时部分副梁与相邻沙丘的主梁相连（图5B黑色圆圈处）。2020年主梁弯曲程度减小，在2012年外凸的位置发生主副梁断裂，形成缺口（图5C黄色虚线圆圈处），且缺口处出现舌状堆积的沙斑，同时部分主梁开始向西凹陷形成“V”或“U”形，这种形变导致主梁与副梁共同呈现类金字塔形的沙丘。副梁整体为东西走向，2020年出现新的小型副梁（图5C黄色虚线框）。主梁平均长度呈现波动变化（图5D），由2003年的43.28 m上升到2012年的47.81 m，再下降到2020年的36.75 m；副梁平均长度由2003年的76.73 m下降到2012年的74.95 m，再下降到2020年的67.22 m。

图6为格状沙丘B在2003—2012年和2012—2020年两个阶段主副梁的移动过程。2003—2012年主梁平均移动39.89 m，年均4.43 m，副梁平均移动44.08 m，年均4.90 m；2012—2020年主梁平均移动16.71 m，年均4.18 m，副梁平均移动24.76 m，年均6.19 m。可以发现两阶段格状沙丘B的副梁平均移动速度均大于主梁，同时对比2003—2012年和2012—2020年两个阶段，可以发现前一个阶段主梁移动速度较快，而副梁较慢，而后一个阶段副梁移动速度较快，主梁较慢，主副梁整体移动趋势与格状沙丘A相同。

图6C和图6F为两个阶段副梁中心点移动的矢量线，可以发现2003—2012年副梁整体移动方向多为向东移动，而2012—2020年移动方向以东南方向为主，这也与格状沙丘A的趋势一致，这说明2012年前后的两个阶段区域风况发生变化，2003—2012年以西风为主风向，而2012年后的阶段则为西风和北风交替作用。

格状沙丘C位于库布齐沙漠西缘格状沙丘场内部，与A和B位于沙丘场边缘不同，由于作用于C的气流受到周围沙丘的扰动，使得沙丘C局部风况相对复杂，主梁出现弯曲、断裂、融合等多种形变，副梁出现弯曲、形变以及消失的情况。2003年主梁整体相对顺直，到2012年主梁开始出现多处局部向东凸出（图7B黑色圆点处），到2020年主梁形变幅度减小，部分位置变为顺直。其中2003年蓝色虚线圆圈处主梁发生断裂（图7A），到2020年一直以缺口形式存在；2003年的红色虚线圆圈处主副梁交会点向西南偏移（图7A），并在2012年发生主梁断裂形成缺口，但是在2020年缺口恢复，主副梁重新相连；相似位置还有2003年的黑色虚线圆圈处，主副梁出现的缺口在2012年恢复。2003年到2012年副梁消失（图7A黑色虚线框），但是到2020年副梁再次出现（图7C黄色虚线框）。主梁平均长度呈波动变化（图7D），由2003年的36.37 m上升到2012年的42.74 m，再下降到2020年的34.62 m；副梁平均长度由2003年的64.89 m下降到2012年的62.56 m，再下降到2020年的50.80 m。

图8为格状沙丘C在2003—2012年和2012—2020年两个阶段主副梁的移动过程。2003—2012年主梁平均移动51.47 m，年均5.72 m，副梁平均移动50.71 m，年均5.63 m；2012—2020年主梁平均移动15.61 m，年均3.90 m，副梁平均移动25.45 m，年均6.36 m。格状沙丘C的主副梁移动速率与A和B稍有不同，在2003—2012年期间，其主副梁移动速率相当，而在2012—2020年期间主梁移动速率减小，副梁移动速率增加。图8C和图8F为两个阶段副梁中心点移动的矢量线，可以发现2003—2012年副梁整体移动方向多为向东移动，而2012—2020年副梁多向东南方向移动，这与格状沙丘A和B类似。

库布齐沙漠西缘格状沙丘主梁平均长度由1970年的40.01 m增加到2003年的48.03 m，再到2012年的50.81 m，之后下降到2020年的49.52 m，主梁平均长度呈波动变化；副梁平均长度由1970年的71.83 m减小到2003年的60.01 m，再到2012年的58.98 m和2020年的57.92 m，副梁平均长度在持续减小。主副梁长度比从0.557增加到0.800再到0.861，这说明1970年该区域格状沙丘为副梁较长、主梁较短的长方形，到2012年主梁长度持续增加，副梁减小，主副梁长度比增加，沙丘形态逐渐向正方形变化；到2020年，副梁数量增加在于很多新生短副梁出现，平均长度减小，同时主梁由于短副梁的出现发生断裂，其平均长度减小，主副梁长度比由0.861下降到0.854（图9~10）。除此之外，2003年和2012年副梁出现前后格状沙丘相连的长沙脊（图9J和图9K中黑色实线框），这导致副梁数量下降，2020年长沙脊断开，同时新生副梁出现，其数量有所增加。丘间地植被区面积由1970年的6.03 hm²增加到2003年的27.22 hm²，再到2012年的37.63 hm²，说明前后沙丘间距增大，到2020年有所回落。格状沙丘场的边界线的移动速率1970—2003年为年均5.12 m，2003年到2012年为年均5.06 m，2012—2020年为年均4.28 m，说明1970年至今移动速率有所下降，同时2003—2020年格状沙丘A、B和C主梁的移动速率分别为年均3.13、4.18 m和5.72 m，基本与沙丘场的移动速率一致。

在多向风控制的沙丘地区，风的季节性变化对于格状沙丘的动态变化起到重要作用。2003—2004年，临河主要输沙季节为春季（2—5月），输沙方向为向东输沙，夏季输沙强度较低，冬季略有增加，输沙方向多为向东；2005—2009年，输沙方向较为复杂，但整体输沙强度均较小，对沙丘的影响较弱；2010年输沙强度迅速增大，主要集中在3—5月和11、12月，输沙方向为向东；从2011年开始，风况转为复杂多风向，春冬两季输沙强度相对较大，输沙方向为向东，夏秋两季输沙强度较小，输沙方向为向南（图11）。因此，季节变化上，研究区输沙强度较大的季节为春冬季，输沙方向为向东，夏秋季输沙强度较弱，输沙方向多为向南。从年际变化上看，2003—2011年间风况以西风为主，与西风垂直的次风向强度较弱；而2012—2020年间北风和西南风强度增大，风况变为多风向环境。

从临河多年风向变率变化曲线（图12A）可以看出，1970—2020年风向变率在0.3~0.9变动，其中0.5~0.8的年份占到80.9%（风向变率大于0.5、小于0.8的风向多为锐双峰型风况），这说明研究区常年处于中等风向变率的环境，风向为锐双峰型风况^［15］，且其主风向为西风、西南风，次风向为东北风，这为西缘格状沙丘主副梁的发育提供稳定的风况环境。在此基础上，1970—2020年风况的阶段变化则导致了格状沙丘的形态变化。Fryberger等^［15］依据合成输沙势将风能划分为低风能环境（RDP<200 VU）、中风能环境（200 VU≤ RDP≤400 VU）和高风能环境（RDP>400 VU）。从1970—2020年合成输沙势的变化曲线上可以将风况划分为3个阶段：①1970—1979年RDP为217.59~722.10 VU，风向变率为0.45~0.66，多年合成输沙势为383.85 VU，风向变率为0.52，属于中风能-钝双峰型风况，风向以西风为主风向，东北风为次风向（图12B）；②1980—2009年RDP为21.53~195.26 VU，风向变率为0.33~0.89，其中0.5~0.9占86.7%，多年合成输沙势为87.80 VU，风向变率为0.57，因此属于低风能-锐双峰型或低风能-宽单峰型风况，风向多为西风（图12C）；③2010—2020年RDP为158.90~625.55 VU，风向变率为0.50~0.73，多年合成输沙势为252.55 VU，风向变率为0.58，属于中风能-锐双峰型风况，风向以西南风为主风向，西北风或北风为次风向（图12D）。肖南等^［17］对1957—2014年库布齐沙漠地面风场特征进行分析，认为1957—2007年库布齐沙漠输沙势在逐渐减小，2007年左右为最低值，之后在2010年开始增大，且输沙方向也变为复杂，这与本文的阶段划分相一致，其原因在于2010年西太平洋副热带高压出现巨大转变导致大气环流异常。

对于格状沙丘而言，环境风况与主副梁的相互作用的本质就是不同入射角的气流对不同规模的横向沙丘的作用，进而产生了不同的流场特征。哈斯等^［18］对腾格里沙漠东南缘格状沙丘主副梁的表面流场进行了系统观测，进一步明确了这种观点，即主梁处在横向气流的条件下，越过丘顶的气流在背风坡发生分离，风速剧降使来自迎风坡的沙粒在此处堆积，最后形成大型落沙坡和导致沙丘顺主风向或沿合成输沙方向迁移，因而主梁具有横向沙丘的动力学特征^［19］。副梁处在斜向气流条件下，气流在背风坡附近偏转成与丘脊线一致的纵向气流^［19-20］，使来自迎风坡的沙粒并没有堆积在背风坡，而是沿脊线方向输移。由于背风坡风速随原始风入射角的减小而增加，加之沙粒沿下坡运动时所需起动风速较小^［21］，副梁背风坡也发生侵蚀并最终导致副梁的纵向延伸，因而副梁具有纵向沙丘的动力学特性。因此格状沙丘形变中主梁形变是横向沙丘脊线的变化，副梁形变为迎风坡上纵向沙丘的变化，同时副梁发育的大小会改变主梁的形态，即当区域斜向气流强度增加，副梁的纵向延伸幅度增大，进而改变主梁的形态，形成内凹的“V”型或“U”型。而当区域斜向气流减弱，单一风向为主时，沙丘即以横向沙丘的方式发育，主梁会逐渐恢复平直。

从沙丘形态参数上看，主梁的长度变化取决于三方面：一是自身的形变，如从直线到“V”形和“U”形的变化，主梁长度会增加但是变化幅度较小；二是副梁在南北方向的摆动导致间距的变化，副梁的间距变大会导致主梁长度增加；三是新副梁的产生或者旧副梁的消失，新副梁的出现导致主梁数量增加，平均长度下降，反之副梁的消失导致主梁平均长度增加。相比主梁自身形变，后两种会导致较大幅度的变化。结合沙丘A、B、C在2003—2020年的形态变化可以发现，2003—2012年主梁平均长度增幅为10.5%，但是2012—2020年降幅达到19.8%，前一阶段的主梁平均长度增加为形变和副梁消失，主梁多为从顺直变为向东凸出，后一阶段的长度降低主要是新副梁的出现。副梁的长度变化取决于两方面：一是自身的形变，包括弯曲和移动，也包括副梁移动过程中长度的变化；二是新副梁的产生或旧副梁的消失。沙丘A、B、C在2003—2012年副梁平均长度减幅为4.3%，副梁平均数量由14.33减少到13.00；2012—2020年平均长度减幅为16.5%，但副梁平均数量由13.00增加到14.33。由于前一阶段减幅较小，且副梁数量下降，说明前一阶段以形变为主，后一阶段减幅较大且副梁数量上升，说明新形成的副梁长度较小使得整体平均长度下降。结合2003—2020年研究区的风况逐渐从西风为主的单一风况过渡到北风、西风、西南风共存的多风向风况（图11），可以发现当环境风况为单向风时，格状沙丘以横向沙丘的模式发育为主，因此2003—2012年副梁长度小幅度减小主要是由于主梁迎风坡坡脚的侵蚀，同时该阶段副梁数量的下降说明单一风向（西风）无法维持副梁的规模，副梁会在主梁迎风坡侵蚀的作用下消亡。在2012—2020年，随着次风向的增强，格状沙丘从横向沙丘的模式转变为主副梁共同发育，这导致新的小型副梁的发育，使得副梁数量上升，同时相邻副梁平均间距减小，即主梁平均长度下降。这与哈斯等^［14］提出格状沙丘主梁形成于主风的作用，副梁是主梁的基础上由主风和次风交替作用下形成的结论相一致。因此风况的变化是导致格状沙丘主副梁形态参数变化的主要原因和动力机制。

1970—2020年库布齐沙漠西缘风况环境从中风能钝双风向风况过渡到低风能单一风况，再到中风能锐双风向风况。由于第二阶段为以西风为主的单一风况，格状沙丘由20世纪70年代的主副梁共同发育的模式转变为近30年的以横向沙丘为主的发育模式，副梁规模减小甚至消失，主梁平均长度增大。图10中副梁数量从1970年的460下降到2003年的442，再到2012年的439，说明格状沙丘主副梁的发育需要多风向作用来维持，一旦环境风况发生变化，发育模式即发生改变。从2012到2020年，副梁数量回升到448，也正是由于风况变为中风能锐双风向。1970—2012年主副梁长度比也从0.557增加到0.800，再到0.861，沙丘的形态变化从1970年的“长方形”变化到2012年的“正方形”，沙丘处于一种“压缩增高”的状态，这符合单风向环境下横向沙丘的发育模式，沙丘规模也随之增大，因此移动速率逐渐降低，从5.12 m·s^-1（1970—2003年）下降到5.06 m·s^-1（2003—2012年）再到4.28 m·s^-1（2012—2020年），即随着沙丘高度的增大，地表粗糙度也随之增加，运动过程中起沙风所要搬运的沙粒增多，使得沙丘移动速率降低，这与杨馥宁等^［6］对腾格里沙漠南部格状沙丘形态演变及移动特征的研究相一致。丘间地植被区面积逐渐增加（图10），即前后沙丘间距也在增大，虽然Lancaster^［22］认为风成沙丘的大小和间距不能用简单的关系来解释，但是对于库布齐沙漠西缘的格状沙丘而言，其形态-动力学类型属于纵向沙丘叠置于横向沙丘之上的复杂型沙丘^［14］，其前后沙丘的间距仍为横向沙丘所发育（主梁），副梁作为叠置于横向沙丘表面的次生纵向沙丘，对间距的影响较小，副梁的作用更多的是改变沙丘迎风坡的气流结构，进而改变主梁的形态，如内凹成“V”型或“U”型，甚至使得主梁发生断裂。横向沙丘的沙丘间距主要为背风坡气流的重附距离决定^［8］，重附距离（L）为沙丘高度（H）的函数，一般认为气流重附距离（L）是沙丘高度（H）的1.6~15倍^［23-27］，因此库布齐沙漠的格状沙丘本身高度（主梁高度）越大其背风坡分离泡之外的重附距离越大，进而导致沙丘间距越大。随着主副梁长度比到2020年减小到0.854，说明在多风向加强的环境下副梁再度开始发育，沙丘高度下降，丘间地也在缩小。另外，沙源供应增加会使得格状沙丘向金字塔沙丘过渡^［28］，但这种情况一般是沙丘处于沙源供应充足的流域下游，流域的冲积-洪积物可以为沙漠发育和沙丘形变提供大量的沙源，但本文沙丘的上风向为以抛物线型沙丘为主的固定半固定沙丘区，植被覆盖度较高，因此沙丘形变和迁移更多是风况环境下的自身变化。

形态变化上，2003—2012年，库布齐沙漠西缘格状沙丘的主梁由顺直变为向东凸出，部分位置出现断裂形成缺口，同时主梁局部弯曲较大与相邻副梁相连形成“长沙脊”；2012—2020年，主梁变形幅度减小，部分位置变为顺直，但沙丘表面出现了新的小型副梁。迁移速率上，主梁从2003—2012年的4.66 m·a^-1下降到2012—2020年的3.74 m·a^-1，而副梁从2003—2012年的5.00 m·a^-1上升到2012—2020年的5.70 m·a^-1；另外，2003—2012年副梁整体向东延伸，2012—2020年副梁向东延伸的同时向南摆动。这种形态变化和迁移特征的原因主要在于区域风况的变化，即2003—2020年研究区风况逐渐由西风为主的单一风况过渡到北风、西风和西南风共存的多风向风况。次风向的增强使得沙丘的发育模式由横向沙丘转为主副梁共同发育，这使得主梁迎风坡发育新的小型副梁，副梁的出现改变沙丘迎风坡的气流结构，进而改变主梁的形态。

1970—2020年库布齐沙漠西缘格状沙丘场处于“长方形”向“正方形”转变的“压缩增高”状态。从1970年到2020年，库布齐沙漠西缘风况变化可以分为3个阶段：①1970—1979年的中风能-钝双峰型风况，风向以西风为主风向，东北风为次风向；②1980—2009年的低风能-锐双峰型或低风能-宽单峰型风况，多西风；③2010—2020年的中风能-锐双峰型风况，风向以西南为主，西北风或北风为次。正是西缘风况的转变使得1970—2012年格状沙丘由主副梁共同发育的模式转变为以横向沙丘为主的发育模式，横向沙丘发育模式使得主梁迎风坡侵蚀，副梁规模减小甚至消失；而在2012—2020年，横向沙丘的发育模式再变为多风向模式，新的短副梁开始出现，说明格状沙丘主副梁的发育需要多风向作用来维持，一旦环境风况发生变化，发育模式即发生改变。