京津风沙源地表沙尘释放及其区域分异

土壤风蚀引起的地表沙尘释放及其输移过程,是干旱半干旱区最为重要的地表过程之一.准确估算地表沙尘释放是揭示沙尘暴发生机制、阐明地表沙尘释放与陆地生态系统耦合作用的基础,也是制定防沙治沙和大气环境治理规划和决策的依据.基于野外调查、表层土壤采集及其室内实验、遥感影像以及气象站观测资料,估算了4个不同时期4个粒径组地表沙尘释放,揭示了京津风沙源地表沙尘释放的时空分布及其对粒径的响应,明确了京津风沙源不同区域和土地利用地表沙尘释放的贡献.在此基础上,从控制地表沙尘释放及其对区域大气环境中可吸入颗粒物影响的角度,提出京津风沙源治理的重点区域是农牧交错带、燕山丘陵、荒漠草原、晋北山地丘陵,治理的土地利用核心是耕地,而不是沙地,为京津风沙源治理工程的优化布局提供科学依据.     

京津风沙源地表释尘到达典型城市沙尘量及其源解析

土壤风蚀引起的地表沙尘释放是大气环境中可吸入颗粒的重要来源.准确估算地表沙尘释放对城市大气环境中可吸入颗粒物的贡献,是国家制定大气环境治理规划和决策的依据.本文结合地面调查、野外观测、遥感影像解译等手段,估算了风力作用下京津风沙源土壤风蚀引起的0～2.5、2.5～5、5～10、10～20μm沙尘输移到北京、张家口、赤峰、大同、呼和浩特、锡林浩特、包头、榆林的量,揭示了到达各城市不同粒径组沙尘量的变化规律,并从区域、土地利用、风向等方面进行了源解析,提出了京津风沙源治理的核心是PM₁₀(尤其是PM_2.5),治理区域需优先考虑农牧交错带、荒漠草原、燕山丘陵,治理的地类依次是耕地、沙地(漠)和草(灌)地,为京津风沙源治理宏观战略部署、总体方案优化与调整提供决策依据.     

包兰铁路沙坡头段防护体系近地面流场特征

基于地形和流场实测，研究了包兰铁路沙坡头段铁路防护体系近地面流场沿NNW-SSE方向的变化．结果表明，由于地形变化以及人工植被和草方格的存在，防护带内等风速线沿风向呈逐渐变疏和抬高的趋势，各高度的风速总体上呈递减趋势，风速放大率为负；沙丘迎风坡风速放大率为正，流动沙丘迎风坡风速放大率高于固定沙丘迎风坡．沙丘背风坡2．5m高度内风速放大率总体为负．防护带内的固定沙丘背风坡气流通体减速，各高度的风速放大率全部为负，平均为一1．48％／m．防护带内地表空气动力学特征发生变化，其中沙丘迎风坡地表风速廓线接近于对数率；人工植被带地表空气动力学粗糙度显著高于流沙区．     

风沙流中跃移沙粒轨迹参数分析

应用高速频闪摄影技术和理论分析相互印证的方法 ,揭示了沙粒起跃角 (α)与降落角( β)、跃移长度和最大跃高之比 (L/H)与α、沙粒运动方向和地面夹角 (θ)与时间 (t)之间均为非线性关系 .只有当沙粒粒径较大和垂直初速度较小时 ,可近似地将α与β看做线性关系 ;当Uz1<1m/s时 ,L/H≈ 4Ctgα ;当α <2 5°时 ,θ与t近似为线性关系     

京津风沙源土壤风蚀时空格局及其演化

为了控制土壤风蚀及其产生的沙尘释放对京津地区大气环境的影响,中国政府于21世纪初实施了具有重要战略意义的京津风沙源治理工程.通过植树种草、轮牧禁牧、土地利用优化等措施,丰富了区内生物多样性,提高了区内植被盖度,生态环境得到一定程度的改善.基于野外调查、室内实验、遥感影像反演以及气象数据,本文采用《全国水土流失动态监测规划(2018～2022年)》和《区域水土流失动态监测技术规定(试行)》中指定的土壤风蚀模型,计算了京津风沙源治理以来典型年份、土地利用变化和气候变化共计3种情形下土壤风蚀,揭示了京津风沙源土壤风蚀模数和强度的时空格局及其演化规律,明确了土地利用变化、气候变化对京津风沙源土壤风蚀时空格局的影响,发现气候变化导致风蚀模数和面积的变率,与当年对应的变率相当,大于土地利用变化的影响.此外,土地利用变化情形风蚀面积总体减少,尤其是2010～2015年间减小了4.10%,说明京津风沙源治理工程发挥了重要作用,为京津风沙源治理工程效益评估以及优化布局提供科学依据.     

额济纳绿洲土地承载力研究

针对额济纳绿洲生态环境脆弱复杂以及资源、环境、人口和发展之间的矛盾关系,运用系统动力学原理,建立了额济纳绿洲土地承载力系统动力学模型;以额济纳2004年统计数据为基础,预测了未来20 a内3种水土开发速率、投入水平以及人口增长速率与3种生活类型(温饱型、小康型和富裕型)组成的9种方案的土地承载力变化;最后,提出了提高土地承载力的若干对策.     

荒漠化动力系统熵理论模式探索

用耗散结构理论分析了荒漠化系统的不同演变状态,指出决定荒漠化状态演变的4个熵阀值和荒漠化发展中的2次突变,圈定出荒漠化良性发展的区间,在此基础上构建了荒漠化动力系统的熵理论模式.该模式为进一步量化分析荒漠化以及进行荒漠化的防治提供理论依据.     

沙坡头人工治沙工程植被物种组成及其多样性研究

从物种组成、物种多样性、植物生活型谱三个方面对沙坡头地区不同年代种植的治沙工程植被进行了比较研究.结果表明,随着固沙区年限的增长,固沙植被物种组成种类和物种多样性均增加;其中固沙植被在19—25年、40—50年两个阶段,物种的周转速率较大;与流沙植被相比,人工固沙植被的生活型谱中增加了地面芽植物,而不同年龄的人工植被生活型谱差异不大.以上结果可为人工植被治沙工程提供基础数据和理论依据.     

高寒地区土地利用与覆盖变化初步研究--以西藏自治区拉孜县为例

通过2000年卫片解析，做出西藏拉孜县土地利用现状图，与中国科学院遥感所1988年进行的土地利用现状调查成果进行了比较，分析了14年间全县土地利用与覆盖变化的情况．结果显示，拉孜县耕地和草地是最主要的土地利用类型，占全县总面积的76．53％．土地覆盖变化主要表现为草地向其他类型用地的转化，其中草地的90％以上转化为沙地和裸岩石砾地．由于同期自然环境因子没有显著变化，而气温和降水的增加还有利于覆盖增加，导致这一覆盖变化的原因主要是人为破坏，特别是不合理土地利用的结果．相关分析的结果也说明这一点．     

腾格里沙漠南缘2种沙地灌木植物的光合特征

 对沙坡头地区人工自然植被中的主要植物种油蒿(Artemisia ordosica)和柠条(Caragana korshinskii)光合特征进行了研究,分析了2种沙地灌木植物光合速率(Pn)、微环境因子(光合有效辐射PAR、气温t、相对湿度RH)以及植物叶片气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度比(Ci)、气孔限制值(Ls)、蒸腾速率(E)及水分利用效率(WUE)等的变化特点.结果表明,2种沙地灌木植物的净光合速率日变化曲线呈双峰型.其中光合速率最大值出现在9:00左右,17:00左右出现第2峰值,这是沙地植物对强光照、高气温、低湿度的干旱自然环境条件的一种响应.2种沙地灌木植物光合作用的变化既受气孔因素的影响,也受非气孔因素的影响.其中在7:00~9:00与17:00~19:00时,两者光合速率的增加不仅仅是由于气孔导度的增加造成的,而9:00~15:00期间,植物光合速率下降的主要原因是气孔限制.以上各项光合特征指标的综合分析表明:在研究区自然环境条件下,油蒿比柠条具有更好的光合适应特性.