晚更新世以来腾格里沙漠西南部沙丘形态演化动力机制及其近地表风况重建

The wind is one of the important factors to shape dunes. Thus, studies on the formation and evolution of sand dunes and their mechanisms could not only help us to understand the change of near surface wind-field at different geological period, also to enhance the knowledge of palaeoclimate change. Tengger Desert is located in the interactive area between the westerly and monsoon, where the dune occurs in different sizes and types under the effect of complex wind pattern, there is a severe lack of knowledge about change of wind field on the surface of dune at the different spatial and temporal scale. A multi-disciplinary approach, including research methods in dune morphodynamics, sedimentology, geomorphology, geochemistry, remote sensing, geographic information system and numerical simulations, will be applied in the project intends to simulate the formation and evolution of compound-complex dune, attempt to reconstruct the history of near-surface wind regime and surface processes changes in the region and aim to investigate compound-dune formation dynamics and its responses to regional environment changes in different geological periods. The project would help to improve the scientific understanding of the dynamic processes occurring in desert environment and would be an excellent case study for investigating the responses of deserts in northern China to the past and future climate changes.

风是控制沙丘形成发育的主要因素之一。因此沙丘形成发育的机制研究不仅能帮助我们了解地质时期近地表风场的变化情况，而且能加强对古气候变化机制的认识。腾格里沙漠位于东亚季风与西风的交互区，因受复杂风况的影响，沙丘呈现出大小不一、脊线走向不一致、形态复杂等特征。然而这些复合、复杂型沙丘的形成动力机制及其所反映的近地表风况仍是我国沙漠研究的薄弱领域。本项目拟综合运用沙丘形态动力学、沉积学、地貌学等方法，结合遥感和数值模拟等手段，模拟复合/复杂型沙丘形态发育过程，尝试重建研究区近地表风况和区域地表过程的变化历史，探讨不同地质历史时期沙丘形态演化机制对其区域气候环境变化的响应。本项目的实施，将提高学术界对沙丘发育过程的研究认识，为深入理解中国北方沙漠对过去和未来气候变化的响应提供一个范例。

受东亚季风系统的影响，近地表风况与高空水汽季节性的周期变化塑造和影响着中国北方沙漠/沙地的地表景观系统。二者在时空上的变化组合不仅决定了我国北方沙漠/沙地地貌景观在空间上自西向东的分布状态，同时也影响着沙丘形态在时空尺度上的形成演化过程。本项目以东亚季风影响下的腾格里沙漠为主要研究区域，以沙漠地区的沙丘形态和晚更新世以来的环境演变为切入点，并将位于鄂尔多斯高原的毛乌素沙地视为同一气候系统影响下的两个不同类型的沙漠景观（即沙漠和沙地）开展了沙丘形态、沉积物粒度特征、内部沉积结构和沙区环境演变等方面的对比研究。在项目的执行过程中，项目组基于沙丘形态、近地表风况和地表植被覆盖的时空变化趋势研究认为，风力下降引起的风沙活动减弱，不仅促进了地表植被的恢复，同时也降低了沙丘的高度，进一步的加速了植被的迅速扩张，阻挡了风沙活动和固定了活化移动的沙丘，导致沙丘的形态逐渐向抛物线形转变。在我国北方沙漠地区，夏季风通常具有风力较小，持续时间短的特点，因此夏季风影响下的沙丘形态研究通常被忽略，项目组通过反向沙丘的系统研究，阐明其变化能够记录并反映夏季风对沙丘外部形态、粒度特征和内部沉积结构的改造过程。.本项目所取得的成果中，有两项成果分别发表在《Journal of Geophysical Research》和《Earth Surface and Processes and Landforms》期刊上，其中发表在《Earth Surface and Processes and Landforms》上的文章被选为该期刊的封面文章。另外，项目负责人张德国于2019年国际欧洲地球物理联盟大会上做口头邀请报告对本项目的成果给予报告。