第五章 塔克拉玛干沙漠腹地起沙阈值计算解析_周成龙

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1、研究论文第8卷第5期沙漠与绿洲气象2014年10月DesertandOasisMeteorology周成龙，何清，张爱强，等.塔克拉玛干沙漠腹地起沙阈值计算解析[J].沙漠与绿洲气象，2014，8（5）：53-57.doi：10.3969/j.issn.1002-0799.2014.05.010塔克拉玛干沙漠腹地起沙阈值计算解析1，32，31112，3*周成龙，何清，张爱强，刘厚勇，蒋新波，杨兴华（1.塔中气象站，新疆塔中841000；2.中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所，新疆乌鲁木齐830002；3.塔克拉玛干沙漠大气环境试验观测站，新疆塔中841000）摘要：临界起沙

2、风速是判别风沙活动能否发生的关键指标，其变化受到地表状况及大气环境的综合影响。为了进一步认识临界起沙风速在野外条件下的变化规律，选取塔克拉玛干沙漠腹地塔中作为研究区，在综合考虑地表土壤粒径、土壤湿度、空气密度等因素的基础上，利用经验公式计算了该地区每月的临界起沙风速。得出：（1）塔中地区2m高度的临界摩擦速度值介于0.24～0.36m/s，均值为0.31m/s；（2）塔中地区2m高度的临界起沙风速值介于3.9～5.9m/s，均值为5.1m/s；（3）塔中地区起沙阈值，最高值出现在夏季，次高值出现在冬季，春季最小。关键词：地表土壤含水率；临界摩擦速度；临界起沙风速中图分类号

3、：P931.3文献标识码：A文章编号：1002-0799（2014）05-0053-05沙粒起动即意味着地表沙粒运移的开始，沙粒粒粒径、土壤性质、地表植被状况以及土壤含水量由静止开始转化为运动状态的临界风速称为起动风有关，因此临界起沙风速和临界摩擦速度的准确求[1-2]速，一切超过起动风速的风称之为起沙风。解比较复杂，众多学者虽然给出了各自的理论公[2，11-12]塔克拉玛干沙漠是我国沙尘暴发生的中心也是式，但大都用一个定值来定义该地区的起沙阈[3-5]亚洲沙尘暴重要的发生源地。对其风沙问题的研值。本文选取塔克拉玛干沙漠腹地塔中作为研究区，[6]究也一直是中国沙漠研究领域

4、的重点。陈渭南等在综合考虑地表土壤粒径、土壤湿度、空气密度等因对塔克拉玛干沙漠的起沙风速进行了研究，并给出素的基础上，利用经验公式计算了该地区每个月的了不同观测时距以及不同观测高度的冲击起动和流临界起沙风速，为该地区的沙尘暴的预报与防沙治[7]体起动风速的相关方程；Gillette等根据地表土壤沙工作提供一定的科学依据。风蚀起沙的物理机制，认为沙尘排放量是风速和地[8]表状况的函数；成天涛等利用起沙通量模式估算1研究区概况[9]了浑善达克沙地春季的地表起沙风速；杨兴华等塔克拉玛干沙漠腹地的塔中地区位于38°58′利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的观测资料，对N，83°39′

5、E。塔中地区是一片流动的沙海，风沙地貌塔中地区春、夏季地表风蚀起沙的临界摩擦速度及主体为一系列线状的高大复合型纵向沙垄与垄间地[10]变化特征和起沙风速进行了分析研究。何清等利相间分布，沙垄走向为NNE-SSW或NE-SW方向，用风蚀传感器所测沙尘暴过程沙粒撞击数与摩擦速相对高度为40～50m。垄间平坦低地宽1～3km，长度之间的关系给出了塔中的临界摩擦速度。2～5km。高大沙垄的前缘分布有低矮的新月形沙丘[13-14]起沙阈值是研究风蚀起沙的重要参数，它与沙和沙丘链。根据塔中气象站观测资料记载，塔中地区的年平均气温为13.6℃；年平均降水量在25.9收稿日期：2014-

6、04-14；修回日期：2014-05-14mm左右；年平均风速为2.3m/s，年大风日数为10.5基金项目：新疆维吾尔自治区自然科学基金（2013211B39）。d，风向以偏东北和偏西北风为主。作者简介：周成龙（1986-），男，助理研究员，主要从事地面气象综合观测和沙尘暴及大气成份的监测。E-mail：baohululdacheng@163.com通讯作者：杨兴华（1982-），男，副研究员，主要从事沙漠气象研究。2数据与方法E-mail：yangxh@idm.cn所用资料为塔克拉玛干沙漠大气环境观测试验53研究论文沙漠与绿洲气象第8卷第5期DesertandOasis

7、Meteorology2014年10月站提供的塔中西站2008年9月—2009年8月的中w、w′取的是体积分数。由表可以看出砂土类的含2.5、10、20、40cm的土壤湿度数据。通过对所提供的水率对风蚀起沙是否具有明显阻碍作用的临界值最土壤湿度数据进行二次函数拟合来求得地表土壤湿小，仅为5‰，随着土壤类型由砂质转为粘土，其临度数据，进而利用公式（1）、（2）来计算出临界起沙风界值也随着增大，重性粘土的值最大，可以达到速。17.1%，这说明对于风蚀起沙，砂土对含水率的响应[3，11]Shao在经过多次试验和充分考虑地表土壤最为敏