沙山－湖泊局地环流特征及其对风沙输移的影响

高大沙山与湖泊相伴而生，沙漠中湖泊千百年来未被流沙所掩埋，不仅受控于地下水系的影响，而且还与地表热力性质和局地环流造成的输沙平衡有很大关系。因为湖泊水体和沙山比热容、热导率、反射率和所处地势（山谷风）不同，产生气温差异，导致气压场的空间分异，引起局地环流。湖泊和沙山局地环流还因昼夜和季节不同而变化，昼夜和季节风向交替将牵制近地表风沙输移平衡。鉴于此，本项目拟选择巴丹吉林沙漠的诺尔图湖和敦煌鸣沙山月牙泉对比监测。利用风沙物理学、大气动力学和风沙地貌学等多学科交叉方法，通过野外系统调查、定位监测，并结合室内风洞模拟实验，研究湖泊－沙山局地环流特征、近地表流场和风沙蚀积过程，揭示湖－沙复合地表热力差异和局地环流对风沙输移的影响机理。此项研究不仅拓展风沙物理学研究领域和丰富沙漠科学理论体系，更能为保护和抢救敦煌鸣沙山月牙泉这一自然奇观提供理论依据，具有重要的科学和实践意义。

根据项目既定的研究内容和年度计划，完成项目预期目标和研究内容，发表了相关研究论文20篇（预期5-8篇），其中，SCI收录论文8篇（预期1-2篇）；申请授权专利6项，参加编写专著1部。培养硕士研究生2人。另外，项目负责人申请加入2014年“中科院青年创新促进会”会员。创新性的科研成果主要体现在：① 以巴丹吉林沙漠伊和吉格德湖泊和敦煌月牙泉为主要研究对象，阐明沙山－湖泊局地环流特征，并揭示了沙山－湖泊地貌格局对局地小气候的影响；散度场与湖泊中心的垂直速度场具有很好的相关性，夜晚，D＞0时，湖泊中心有下沉气流，垂直风速为负值；白天，而D＜0时，湖泊中心气流上升，垂直风速为正值，存在一定的局地环流。② 利用免棱镜全站仪和3D激光扫描仪，并结合高分辨率遥感影像资料，研究了高大沙山的动态变化及其对湖泊的潜在影响。从1985到2009年，北沙山迎泉坡面从顶部向下约2/3处均有所增高，增高的最大处距离山顶约130 m处，增高幅度在20-28 m。沙丘底部高度略有下降，其下降幅度约0.5-2.0 m。南沙山迎泉的坡面也是在增高的，增高的方向是向着月牙泉的，但其增高幅度相对较小，约5-15 m，增高的最大位置约在沙丘中部。沙脊线摆动的幅度约5-10 m，均有向月牙泉中心靠拢的趋势。③ 利用多方位风沙通量仪和多点风沙同步观测资料，探讨区域风动力环境、起沙风况、输沙势和风沙通量的空间分布特征，阐明了沙山－湖泊局地近地表风沙输移过程。本项目取得的研究成果不仅拓展了风沙物理学研究领域和丰富沙漠科学理论体系，更能为保护和抢救敦煌鸣沙山月牙泉这一自然奇观提供理论依据，具有重要的科学和实践意义。