科尔沁沙地西部风沙地貌空间分异及其形成临界条件

The spatial variation of aeolian geomorphology is affected by the common action of many factors, and the critical threshold exists in the evolution of aeolian geomorphology. This project is intend to study the spatial variation of aeolian geomorphology and carry out the critical threshold of its main control factor in the western part of Horqin Sandy Land by low altitude remote sensing monitoring, ground measurement, the field fixed-point experiment and numerical calculation method. Through the high precision measurement of three-dimensional morphology of typical transect, the morphometric parameters of sand dune were extracted, and the regional differentiation regularity of sand dune geomorphology was revealed. The dynamic mechanism of sand dune pattern evolution is clarified by observation and measurement of aeolian transport. Through the statistics and investigation of natural environment parameters such as meteorology, soil and vegetation, the role model of the evolution environment factor of dune is revealed. By constructing the quantitative relation model between the morphological parameters of sand dunes and the environmental factors, the threshold value of the single and compound factors of the dune space is determined. This study provides a scientific basis for revealing the evolution of the temporal and spatial pattern of aeolian geomorphology in Horqin Sandy Land.

风沙地貌空间分异受诸多因素共同作用，各因素在风沙地貌演化过程中存在临界阈值。本项目拟在科尔沁沙地西部，采用低空遥感监测、地面测量、野外定点实验和数值计算等方法，开展风沙地貌空间分异及其影响因子临界阈值研究。通过典型样带三维形态高精度测量，提取沙丘形态计量学参数，揭示沙丘地貌空间分异规律；通过风沙输移的观测与测量，阐明沙丘格局演变动力学机制；通过对气象、土壤、植被等自然环境参数的统计与调查，揭示沙丘空间分异环境因子的作用模式；通过构建沙丘形态参数与各因子间的定量关系模型，确定沙丘空间分异的单、复合因子临界阈值。研究为揭示科尔沁沙地风沙地貌时空格局演变提供科学依据。

科尔沁沙地位于北方半干旱农牧交错带，属气候变化和人类活动敏感区，特殊的自然地理环境孕育了独特的沙地自然景观，在沙丘发育模式、分布格局、空间分异及其演化临界阈值等方面与其他沙地具有显著差别，成为地学研究的理想靶区。本项目开展风沙地貌空间分异及其影响因子临界阈值研究，揭示了沙丘地貌空间分异规律，阐明了沙丘格局演变动力学机制，解释了沙丘空间分异环境因子的作用模式，构建了沙丘形态参数与各因子间的定量关系模型。研究发现，近40 a，科尔沁沙地风沙地貌覆盖面积呈减少趋势，年均变化率-0.31%，灌草丛沙丘地、抛物线形沙丘等固定半固定型沙丘面积增加，沙地逆转化趋势明显。在沙丘形态参数中，各类沙丘分维值相对变化不大，位于1.07-1.10间，而稳定性指数位于1.04-0.46间，表明各沙丘处于相对稳定的演化过程中。粒度分析表明，优势粒径为细沙和中沙，占比为43.83%和38.57%，平均粒径10.09~0.34 mm 之间，均值为0.22 mm，属于中等分选。在年际尺度上，近40a科尔沁沙地NDVI值在0.47-0.69间，2017年达到最大值0.69；在空间上，科尔沁沙地NDVI值呈东南高、西北低的空间格局。植被通过改变近地表气流中的风动量、风速和截留部分沙物质来改造、控制近地面风沙活动，而风沙流又通过侵蚀或掩埋等方式影响植被定植。总体来看，科尔沁沙地风力、流水交互作用过程复杂，对地表景观塑造具有重要作用，河流通过其动力和形态要素等控制着沙丘的发育、格局及其变化，而沙丘通过移动和表面沙物质输移改变河流水文状况和河床形态特征。从统计分析角度看，科尔沁沙地演化受控于气候因素和社会经济因素，社会经济因素所占权重较高，累计贡献率为64.26%，且其影响程度正逐年增加；而政策因素可短时间内促进沙地景观的演变过程。研究为揭示科尔沁沙地风沙地貌时空格局演变、区域可持续发展及乡村建设与整理提供科学依据。