抛物线形沙丘的动态变化研究

定量表达地表形态及其变化是当前地貌学研究的主要方向。抛物线形沙丘是我国东部沙地重要风沙堆积类型。本项目选择鄂尔多斯、浑善达克和呼伦贝尔等地，利用地面测量与遥感监测相结合、实地观测与数值模拟相结合等方法，持续开展抛物线形沙丘表面风沙输移和沉积的野外观测，以及对沙丘形态、植被的重复测量与监测，分析不同时段抛物线形沙丘形态变化和移动与环境要素之间的动态关系，阐明沙丘形态-气流-植被和沙丘形态之间的相互作用，对抛物线沙丘的动态变化进行数值模拟，揭示其动态变化的规律与趋势，为预测气候变化和人类活动背景下沙地地貌系统的未来变化趋势提供基础参数。

风沙-植被相互作用导致的地貌景观包括抛物线形沙丘、灌丛沙丘和风蚀坑沙丘，也是近10余年来干旱区地貌与环境研究的热点。《抛物线形沙丘的动态变化研究》项目内容主要涉及抛物线形沙丘形态参数变化、移动规律，沙丘表面风沙输移、蚀积格局及其时间变化，以及抛物线形沙丘与其相关地貌形态（灌丛沙丘、风蚀坑）之间的动态关系。项目按计划完成了资料收集与整理、野外调查与观测、室内实验分析与总结工作。开展了沙丘动态遥感监测与分析，获得了近16年来的典型沙丘二位形态参数及植被的动态演变序列；开展了典型沙丘的地面测量与分析，获得了近6年来沙丘三维形态参数、蚀积格局的年、季动态序列；开展了沙丘表面的风沙输移的观测与采样分析，研究了抛物线形沙丘及其相关的风蚀坑、灌丛沙堆的气流结构及输沙率变化，探讨了抛物线形沙丘与风蚀坑、灌丛沙堆之间的动态关系。项目取得的主要进展包括：近16年来库布齐沙漠南缘随降水年际波动，经历了固定-活化-再固定三个阶段，随之，沙丘形态由起初的片状流沙或新月形沙丘演变为大型抛物线形沙丘，抛物线形沙丘又以风蚀坑形式活化，灌丛植物的生长和灌丛沙堆的发育导致形成多个抛物线形沙丘；近6年来抛物线形沙丘在顺风向前移和侧向扩展过程中，沙丘面积增加、体积减小、丘高降低，沙丘总体上趋于固定，沙丘移动速率逐年降低；近5年来抛物线形沙丘总体上内测侵蚀、外侧堆积，蚀积指数在沙丘前端高、丘臂低，沙丘侵蚀主要表现在风蚀坑侵蚀和灌丛沙堆两侧掏蚀，而沙丘堆积主要以灌丛捕获沙物质和背风侧蔓延堆积为主，沙源供应短缺使沙丘出现沙物质损失，降水量增加使沙丘各部位的活性指数逐年降低；沙丘迎风坡下部风速与输沙率之间的趋同性很低，而迎风坡中上部输沙率与风速同步增加，进而沙丘迎风坡加长和丘高降低；风蚀坑气流结构和灌丛沙堆周围气流的方向及强度等的变化使抛物线形沙丘形态趋于复杂。在呼伦贝尔沙地，近60年来风蚀坑数量和面积，以2009年为界，之前持续增加，之后因人为治理而持续减少；近6年来风蚀坑总体上顺风向延伸和侧向扩展，其中大型风蚀坑深度趋于稳定或开始减小，坑后沙丘遭受侵蚀而形成抛物线形沙丘的雏形，小型风蚀坑趋于加深且坑后沙丘仍然处在舌状和裙状蔓延阶段。项目执行过程中参与了多次国内外的学术会议，培养了2名博士研究生和3名硕士研究生，目前已发表研究论文29篇（包括3篇接受待刊）。