雅鲁藏布江中游风沙灾害形成过程与机理研究取得新进展
发表日期:2022-04-28来源：
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风况、沙源、下垫面特征是影响风沙灾害形成过程的主要原因，也是风沙活动研究的主要内容。雅鲁藏布江河流宽谷区是青藏高原风沙活动最为强烈地区之一，但目前对该地区风沙活动强度及其灾害致灾过程的研究相对较少。
中国科学院西北生态环境资源研究院（以下简称“西北研究院”）张正偲研究员团队与西藏自治区气象局在雅鲁藏布江中游建立6个风沙综合监测点，开展了长期的风沙灾害致灾过程与机理的研究。利用气象站观测数据、旋转多路方口集沙仪、沙尘水平通量收集器、大气成分监测设备对雅鲁藏布江流域中游河岸沙地、河漫滩沙地和山麓沙地3种地表类型（河岸沙地、河漫滩沙地和山麓沙地）、6个点（森布日、昌果、阿扎、桑耶寺、多颇章和桑日）的风沙活动进行野外实地观测（图1）。采用输沙势评价方法、空气动力学方法、地球化学元素等多方法结合的手段进行系统的研究，研究发现：
（1）雅鲁藏布江中游风沙灾害比较严重，以往的研究低估了该地区的风沙活动强度。1981 年以来年平均风速明显降低，月平均风速2—4 月最大。受河流-山地复合系统的影响，风向复杂且具有明显的空间差异性。日极大风速超过起沙风速的天数所占比例较大，且自西向东逐渐增加。冬春季输沙势所占比例最大。近年来，沙尘天气有增加的趋势。风动力条件特点和该段河流宽谷区广泛分布的风沙沉积物是形成该区风沙地貌空间格局、导致沙尘天气频发的主要原因。
（2）风沙流结构和总输沙量具有明显空间差异性，风沙流结构可以用指数函数表达。沙源和下垫面特征是影响研究区输沙量时空差异的主要因子。河岸流沙区的风沙活动最为强烈。河漫滩沙地、河岸沙地和山麓沙地近地层1 m高度的输沙量明显不同，说明输沙量与地表植被特征和沙源密切相关，且沙粒运动过程具有比平原更高、更远的特点（图2）。江心洲和河漫滩面积具有明显的时空变化特征，主要受径流量的影响。江心洲面积3 月最大，8 月最小。河漫滩面积也具有相似的变化规律。
（3）不同类型沉积物在区域上具有明显空间异质性，总体表现为河道土壤养分含量最高，沙丘养分含量最低。从河道至山麓断面土壤养分具有逐渐递减的空间差异性，意味着土壤养分从河道向河漫滩和山麓风蚀搬运过程中会进一步损失。总体上看，沙质沉积物养分贫瘠是植物生长的主要限制因子。在雅鲁藏布江流域中游营建植被既能减少河道和河漫滩的土壤风蚀量和风沙灾害，又可以减少土壤养分流失。建议在植树造林时要首先考虑河道和河漫滩，其次为流动沙丘。不同地表沉积物的元素比值和风化过程相似，说明了研究区地表沉积物具有相同的物质来源。河岸和河漫滩具有形成风沙灾害的物质条件，是风沙灾害的主要物源。
（4）近地层风速降幅植被区>人为干扰区>流沙区。不同下垫面近地层风速廓线均可以表达为对数线性函数。植被区摩阻风速（u*）和空气动力学粗糙度（z0）约为流沙区的2倍和150倍。植被区、人为干扰区和流沙区的u*均随平均风速增大而增大，且增幅植被区>人为干扰区>流沙区。植被区和流沙区z0对平均风速的响应方式不同。植被区的z0随风速增大而缓慢增大；流沙区的z0在低风速有减小趋势，当风速增大到阈值（6.5 m·s-1）后，z0开始增加。
上述成果分别发表在《中国沙漠》《干旱区资源与环境》《干旱区研究》、Science of the Total Environment 等期刊。西北研究院张正偲研究员为论文第一或者通讯作者。该研究获西藏自治区“十三五”重点规划项目“雅江北岸异地扶贫搬迁区沙尘监测与预报预警系统建设”、中国科学院重点实验室交叉团队项目共同资助。
图1 野外输沙量观测点位置（A）和多路方口集沙仪（B）
图2 6个观测点近地层输沙量累计频率
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