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基于临界起沙风速的草地防风固沙功能研究

中国草地学报 2013年第5期35卷 103-107页

作者：贺晶吴新宏杨婷婷李鹏中国农业科学院草原研究所内蒙古呼和浩特010010

为了使北方防风固沙生态功能区维持生态健康安全,草地资源适度利用协调发展,选取浑善达克沙地正蓝旗为研究区,利用临界起沙风速法,在植物生长季沿草地—流沙地的过渡带设置了2个样带,每个样带沿不同的盖度梯度设置6个样点。测定每个样点... 详细信息

为了使北方防风固沙生态功能区维持生态健康安全,草地资源适度利用协调发展,选取浑善达克沙地正蓝旗为研究区,利用临界起沙风速法,在植物生长季沿草地—流沙地的过渡带设置了2个样带,每个样带沿不同的盖度梯度设置6个样点。测定每个样点0.5m、2m高度处的风速,并依此计算每个样点的粗糙度,在此基础上计算出各点2m高度处的起沙风速;根据气象资料,获取正蓝旗生长季内可能出现的最大风速,作为正蓝旗的对照风速,以此作为基值与实测的起沙风速进行比较,开展防风固沙功能的研究。结果表明,盖度为34%的草地是防风固沙功能达标区,盖度为24%的草地未到达防风固沙功能。同时,测得浑善达克沙地裸沙地2m高度处的起沙风速为5.47m/s。

关键词：防风固沙粗糙度临界起沙风速

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基于野外试验对临界起沙风速的计算解析

干旱气象 2018年第1期36卷 90-96页

作者：周成龙杨兴华杨帆霍文钟昕洁潘红林何清中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠大气环境试验观测站新疆乌鲁木齐830002 巴音郭楞蒙古自治州气象局新疆库尔勒841000

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的野外观测试验数据,通过STOUT建立的高斯时间分数等值方程计算不同时间步长所对应的临界起沙风速,探讨时间步长对计算临界起沙风速的影响,结果表明:(1)利用不同时间步长获取的临界起沙风速具有一定的差... 详细信息

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中地区的野外观测试验数据,通过STOUT建立的高斯时间分数等值方程计算不同时间步长所对应的临界起沙风速,探讨时间步长对计算临界起沙风速的影响,结果表明:(1)利用不同时间步长获取的临界起沙风速具有一定的差异,随着时间步长的缩小,临界起沙风速的获取越来越细化:当时间步长取28 d时,临界起沙风速ut为定值4.85 m·s^(-1);当时间步长取1 d时,ut平均值为4.63 m·s^(-1);当时间步长取12 h时,00:00—11:00(北京时,下同),ut平均值为4.68 m·s^(-1),12:00—23:00,ut平均值为4.58 m·s^(-1);当时间步长取6 h时,计算得到00:00—05:00、06:00—11:00、12:00—17:00和18:00—23:00各时间段的临界起沙风速平均值分别为4.46、4.74、4.50和4.36 m·s^(-1)。(2)观测期间,总沙尘水平通量为732.9 kg·m^(-1),风沙活动持续7 663 min。(3)将不同时间步长获取的临界起沙风速所对应的总沙尘水平通量、沙尘持续时间与观测值进行对比,总沙尘水平通量的计算值均明显高于观测值,时间步长取28 d时,风沙活动持续时间与观测值最接近。

关键词：临界起沙风速时间间隔塔克拉玛干沙漠

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不同农垦地下垫面对风蚀起沙风速的影响分析

水土保持学报 2012年第3期26卷 269-271,280页

作者：李宁张亦超岳德鹏杨贵森张伟殷建新疆生产建设兵团水土保持监测总站新疆830002 北京林业大学林学院省部共建森林资源培育与保护教育部重点实验室北京100083 北京地拓科技发展有限公司北京100084

以新疆塔里木盆地垦区为例,研究不同地表粗糙度下垫面对风蚀起沙的临界摩擦速度和起沙风速的影响。根据Shao的方法计算不同下垫面起沙风速,结果表明:塔里木盆地垦区所选的小麦、棉花、红枣这3种地类2m高度临界摩擦速度(u*t)分别为棉花地... 详细信息

以新疆塔里木盆地垦区为例,研究不同地表粗糙度下垫面对风蚀起沙的临界摩擦速度和起沙风速的影响。根据Shao的方法计算不同下垫面起沙风速,结果表明:塔里木盆地垦区所选的小麦、棉花、红枣这3种地类2m高度临界摩擦速度(u*t)分别为棉花地0.40m/s,红枣地0.43m/s,小麦地1.85m/s;2m高度临界起沙风速(ut)分别为棉花地5.3m/s,红枣地5.7m/s,小麦地7.5m/s,小麦地较其他2种地类更具有抵抗风蚀的作用。

关键词：土壤风蚀临界摩擦速度临界起沙风速

不同起沙阈值判定方案在塔克拉玛干沙漠的适用性对比研究

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干旱区研究 2022年第4期39卷 1006-1016页

作者：杨兴华马明杰周成龙何清山西师范大学地理科学学院山西太原030032 新疆塔克拉玛干沙漠气象国家野外科学观测研究站新疆乌鲁木齐830002

风沙运动是区域与全球变化研究中不可忽视的地表过程。起沙阈值(临界起沙风速、临界起沙摩擦速度)作为判定风沙运动是否发生的关键参数,是风沙运动研究的核心问题。利用塔克拉玛干沙漠腹地野外同步观测的风沙运动和气象资料,结合数理模... 详细信息

风沙运动是区域与全球变化研究中不可忽视的地表过程。起沙阈值(临界起沙风速、临界起沙摩擦速度)作为判定风沙运动是否发生的关键参数,是风沙运动研究的核心问题。利用塔克拉玛干沙漠腹地野外同步观测的风沙运动和气象资料,结合数理模型计算,定量评估了Stout、Kurosaki and Mikami(KM)、李晓岚和张宏升(LZ)、Marticorena and Bergametti(MB)、Shao and Lu(SL)5种起沙阈值判定方案的适用性,并利用最优方案确定了研究区新的起沙阈值。结果表明:(1)5种方案均存在不确定性,KM方案确定的起沙阈值一定程度上高估了起沙时长与沙尘水平通量,其他4种方案则相反,但KM方案最优。(2)塔克拉玛干沙漠腹地2 m高度临界起沙风速变化范围为4.0~6.0 m·s^(-1),临界起沙摩擦速度变化范围为0.24~0.36 m·s^(-1);起沙阈值具有季节性差异,符合夏季>秋季>春季>冬季的变化规律。

关键词：风沙运动临界起沙风速临界起沙摩擦速度塔克拉玛干沙漠

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台特玛湖干涸湖盆区风蚀起沙研究

干旱区资源与环境 2021年第11期35卷 119-126页

作者：鲁涛刘维徐玉波李本德周楠李平陈龙国网新疆电力有限公司建设分公司乌鲁木齐830000

利用台特玛湖干涸湖盆区设置的自动气象站观测的2016年6月至2019年11月气象资料,分析计算了台特玛湖干涸湖盆区的地表粗糙度、临界摩阻速度、临界起沙风速等风沙运动相关参数,结果如下:观测期间地表粗糙度平均值为0.346cm,临界摩阻速度... 详细信息

利用台特玛湖干涸湖盆区设置的自动气象站观测的2016年6月至2019年11月气象资料,分析计算了台特玛湖干涸湖盆区的地表粗糙度、临界摩阻速度、临界起沙风速等风沙运动相关参数,结果如下:观测期间地表粗糙度平均值为0.346cm,临界摩阻速度平均值为0.440m/s, 10m高度临界起沙风速值为8.75m/s。并根据计算出的临界起沙风速值,分析了该区的风蚀起沙状况,研究区风向单一,风速大,风沙流呈"象鼻"效应,2017年最大可能工程输沙量为3.48m^(3)/(m·a),2018年为2.45m^(3)/(m·a)。研究区类似于戈壁的风沙流结构和风沙运动参数值,是该区地表残茬覆盖和土壤质地等因子共同作用的结果。

关键词：干涸湖盆区粗糙度临界摩阻速度临界起沙风速风沙状况

基于模式参数化方案的塔中地区临界起沙阈值分析

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干旱区地理 2018年第5期41卷 930-936页

作者：周成龙买买提艾力.买买提依明杨兴华杨帆霍文金莉莉何清中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所塔克拉玛干沙漠大气环境试验观测站新疆乌鲁木齐830002

利用2009年7月4日~29日塔中野外试验观测数据,基于MARTICORENA和SHAO提出的2种起沙模式参数化方案,初步探讨塔中地区不同沙尘天气临界起沙风速,所得结论如下:(1)非沙尘天气,沙尘撞击颗粒数≤10 000;扬沙天气,10 001≤沙尘撞击颗粒数≤20... 详细信息

利用2009年7月4日~29日塔中野外试验观测数据,基于MARTICORENA和SHAO提出的2种起沙模式参数化方案,初步探讨塔中地区不同沙尘天气临界起沙风速,所得结论如下:(1)非沙尘天气,沙尘撞击颗粒数≤10 000;扬沙天气,10 001≤沙尘撞击颗粒数≤20 000;沙尘暴天气,沙尘撞击颗粒数≥20 001。(2)基于MARTICORENA起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为4. 88 m·s^(-1),基于SHAO起沙参数化方案,临界起沙风速的平均值为6. 24 m·s^(-1),临界起沙风速在非沙尘天气最大,在沙尘暴天气最小。(3)在观测期间沙尘水平通量为732. 9 kg·m^(-1),其中非沙尘天气125. 2 kg·m^(-1),扬沙天气80. 9 kg·m^(-1),沙尘暴天气526. 8 kg·m^(-1),SHAO起沙参数化方案适合估算总沙尘水平通量以及非沙尘和扬沙天气的沙尘水平通量,MARTICORENA起沙参数化方案适合估算沙尘暴天气沙尘水平通量。

关键词：临界起沙风速模式参数化方案塔中

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内蒙古科尔沁沙地临界起沙阈值的范围确定

气象学报 2016年第1期74卷 76-88页

作者：李晓岚张宏升中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 北京大学物理学院大气与海洋科学系气候与海-气实验室北京100871

临界起沙阈值可表征地表土壤的可蚀性,是风蚀起沙研究中非常重要的物理量之一。基于微气象学方法,将沙尘浓度和垂直沙尘通量均开始增加且至少持续0.5 h所对应的摩擦速度(或风速)确定为临界起沙摩擦速度u_(*t)(或临界起沙风速U_t)。利用... 详细信息

临界起沙阈值可表征地表土壤的可蚀性,是风蚀起沙研究中非常重要的物理量之一。基于微气象学方法,将沙尘浓度和垂直沙尘通量均开始增加且至少持续0.5 h所对应的摩擦速度(或风速)确定为临界起沙摩擦速度u_(*t)(或临界起沙风速U_t)。利用内蒙古科尔沁沙地地区2010—2013年春季大气环境综合观测资料,分析了不同沙尘天气过程(扬沙、沙尘暴和强沙尘暴)起沙阶段沙尘浓度和垂直沙尘通量随摩擦速度的演变特征,精细确定了该地区临界起沙摩擦速度(u_(*t))和临界起沙风速(U_t)的范围分别为0.45±0.20和6.5±3.0m/s,同时讨论了不同起沙判据对确定临界起沙阈值产生的影响。相比而言,采用的起沙判据尽可能地排除了沙尘输送和沉降过程的影响,适用于不同的沙尘天气类型,使沙尘粒子进入大气的起沙结果更趋于合理,其结果可为建立统一、合理的起沙判据提供参考。

关键词：沙尘天气起沙判据临界起沙摩擦速度临界起沙风速科尔沁沙地

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塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气特征

干旱区研究 2017年第2期34卷 324-329页

作者：周成龙杨兴华钟昕洁杨帆仇会民巴音郭楞蒙古自治州气象局新疆库尔勒841000 中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2007—2011年的地面(10 m)风速、风向和沙尘天气等气象要素,分析沙漠腹地的沙尘天气特征。结果表明:1塔克拉玛干沙漠腹地沙尘频率和强风频率年、月分布具有较好的一致性,沙尘天气具有明显的季节性,春... 详细信息

利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中气象站2007—2011年的地面(10 m)风速、风向和沙尘天气等气象要素,分析沙漠腹地的沙尘天气特征。结果表明:1塔克拉玛干沙漠腹地沙尘频率和强风频率年、月分布具有较好的一致性,沙尘天气具有明显的季节性,春、夏季占全部沙尘频次的88.3%,冬季仅占总数的2.3%。2春、夏季沙尘天气的高发时段为12:00—00:00;20:00发生频次最多,分别占春、夏季沙尘频次的12.7%和10.8%,秋季和冬季沙尘天气高发时段为14:00—21:00。3出现沙尘天气时,风向主要集中在E、ENE、N和NNE 4个方向。4沙漠腹地临界起沙风速ut5%为4~5 m·s-1,一般地表的临界起沙风速ut50%为5~6 m·s-1;5从NfDO分布来看,春、夏两季要明显高于秋冬季节,其中4月最大,为0.284。因此,沙漠腹地春、夏季易发生沙尘天气。

关键词：沙尘天气强风频率临界起沙风速季节变化塔克拉玛干沙漠

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黄泛沙地土壤风蚀动态特征和风蚀模型优化

黄泛沙地土壤风蚀动态特征和风蚀模型优化

作者：李鑫浩山东农业大学

学位级别：硕士

土壤风蚀是黄泛沙地的主要环境问题,现已成为制约其经济发展的重要因素之一,为丰富人们对黄泛沙地土壤风蚀动态变化特征的认识,为区域风蚀预防和治理的决策提供科技支撑,需对该地区风蚀及其影响因素动态特征开展研究并对风蚀预报模型进... 详细信息

土壤风蚀是黄泛沙地的主要环境问题,现已成为制约其经济发展的重要因素之一,为丰富人们对黄泛沙地土壤风蚀动态变化特征的认识,为区域风蚀预防和治理的决策提供科技支撑,需对该地区风蚀及其影响因素动态特征开展研究并对风蚀预报模型进行属地性优化。本研究基于黄泛沙地定位观测,设置一年两熟耕地(T1)、一年一熟耕地(T2)、裸地(T3)、自然恢复地(T4)4种下垫面条件,借助风蚀及其影响因素观测设备,采用野外数据采集、室内模拟试验结合的方法测定不同下垫面下风蚀及其影响因子的动态变化特征、相互作用等;综合考虑结皮硬度和空间分布格局等因素对黄泛沙地临界起沙风速的影响,构建黄泛沙地综合临界起沙风速模型;通过实测数据对NWESMC模型的部分经验参数率定和基于结皮特征对NWESMC模型中临界起沙风速进行优化。现主要研究结果如下。(1)通过风蚀盘法测定研究区风蚀模数,结果表明研究区风蚀强度为轻度。在降水量较少的1月、2月、12月期间T1～T4处理的输沙量和风蚀模数呈显著正相关关系(P沙量最大,且其在北(N)方位范围附近风蚀输沙量较高;耕地试验处理风蚀模数大于裸地和自然恢复地,不同耕作制度对风蚀模数影响较小。(2)在黄泛沙地土壤结皮的形成和特征受多个因素的共同影响。人为踩踏、翻耕和播种等农事活动不利于土壤结皮硬度和厚度的保持,植被、近地表风速、温度是影响风沙土结皮硬度和厚度的重要外部因素。风沙土结皮厚度、硬度变化趋势与表层含水量表现出同步变化的特征,其中土壤结皮硬度的响应存在一定的滞后性,但结皮厚度、硬度与表层含水量未检验出显著相关性。耕作条件下,植被高度是影响结皮硬度和厚度变化的最大驱动因子,无耕作条件下,近地表风速是影响结皮硬度变化的最大驱动因子,累计补水量是影响结皮厚度变化的最大驱动因子。(3)在黄泛沙地,结皮的存在可以显著减少起沙风累计时间,风洞试验结果显示,结皮硬度在0～2.29 kg/cm的区间时,临界起沙风速总体随着结皮硬度和厚度的增大而增大;结皮硬度在大于2.96 kg/cm的区间时,临界起沙风速大于40 m/s;土壤表面无结皮覆盖时,临界起沙风速为3.7 m/s。在植被覆盖度较高的地区,临界起沙风速受土壤、气象等因素变化的影响,即便在较短周期内,其也会发生一定的上下波动变化。(4)本研究构建了黄泛沙地综合临界起沙风速模型,并最终提出了黄泛沙地不同下垫面下的逐月综合临界起沙风速值。本研究基于实测风蚀模数对NWESMC模型中部分经验参数进行率定,并基于土壤结皮特征优化NWESMC模型,优化后的NWESMC模型在黄泛沙地耕地、沙地、草地的模拟精度均有显著提高。

关键词：黄泛沙地风蚀动态特征土壤结皮临界起沙风速模型优化