干旱草原地区起沙通量的初步研究.pdfVIP

第 28卷 第 6期 中 国 沙 漠 Vo1．28 NO．6 2008年 11月 JOuRNALOFDESERT RESEARCH NOV．2008 文章编号 ：1000—694X(20O8)O6—1045—05 干旱草原地 区起沙通量的初步研究 沈建国 。，孙照渤 ，章秋英 ，牛生杰 (1：南京信息工程大学大气科学学院，江苏南京210044；2．南京信息工程大学大气物理与大气环境重点实验室，江苏南 京 210044；3．内蒙古 自治区气象局，内蒙古 呼和浩特 010051) 摘 要 ：通过宽范围颗粒谱仪WPS以及 2Om梯度塔获得 的观测资料 ，计算了朱 日和地 区沙尘天气下的起沙通量、 摩擦速度 以及临界摩擦速度，得到以下结论：①起沙通量大小与沙尘天气的强度呈一定的相关关系，随着沙尘天气 强度 的增大，起沙通量大小也增大 。3月 26日与 4月 6日两次沙尘天气下，沙尘暴和扬沙天气 的平均起沙通量分 别为 6．0亿 kg ·1TI ·s 和 4．14亿 kg·rn ·S_。。②朱 日和地 区地表摩擦速度一般都在1ITI·S 的范围内， 取 1或 2时，起沙率与 u 线性相关最好 。③计算得到了观测粒子段 的临界摩擦速度值 。临界摩擦速度 L， 随着 粒径的增加呈先减小后增大趋势 。 关键词 ：干旱草原；起沙通量 ；摩擦速度 ；临界摩擦速度 中图分类号 ：X169 文献标识码 ：A 沙尘气溶胶属于大气气溶胶的一种，它的突发 运用微观物理运动规律来处理侵蚀环境的起沙过 性强，危害巨大，不仅严重恶化空气质量，给人类身 程，通过考虑沙粒跃动、撞击、聚合 、破碎等过程 ，建 体健康带来危害，而且具有重大、深刻的气候、环境、 立基于微物理过程的起沙机制 。Lu等_1。。在考虑土 社会和经济效应。沙尘暴产生的大气沙尘 ，可 以产 壤 的可侵蚀性和塑性压力的基础上，从理论上计算 生重要的直接气候效应和间接气候效应 ，从而影响 了沙粒碰撞土壤表面时所产生的凹坑的体积，并建 区域乃至全球的气候 [1]。 立 了一个沙尘排放模式 。Shao等 通过风洞试验 地表土壤的风蚀起沙过程是运动的空气流与地 研究 ，证实 了地表沙尘排放的主要因素是沙粒 的跳 面粒子在界面上相互作用的一种动力过程。这是一 跃碰撞 ，然后又在充分考虑风蚀起沙的物理机制和 个 由许多因素控制影响的复杂的物理过程。静止的 风蚀起沙过程 中地表土壤粒子尺度分布的基础上 ， 沙粒如何成为运动的沙粒就是沙尘暴的起动机理问 进一步完善了已有的沙尘排放模式。另外 ，对于诸 题 ，对这一问题许多学者做了研究，概括起来可以归 多的风蚀起沙的影响 因子，很多学者也专门进行 了 纳为三种学说 ：第一种是湍流的扩散与振动学说 ；第 讨论 ，为以上模式 的建立提供了参考。 二种是压差升力学说；第三种是冲击碰撞学说。其 国内研究在理论上相对 国外来说略显薄弱 ，申 中，英 国的物理学家拜格诺 的 《风沙和荒漠沙丘物理 彦波 、沈志宝等在观测研究方面做 了大量 的工作 。 学》一书 ，为风沙运动的物理学研究奠定 了基础_5]。 申彦波等_1卜 利用三种不同的模式计算方案 ，根据 国外很早就开始研究起沙过程 ，建立了很多模 敦煌地区的观测资料 ，计算 了沙尘天气过程 中戈壁 型。Gillette等 根据地表土壤风蚀起沙的物理机 地表的风蚀起沙量 。又以敦煌地区的戈壁和绿洲为 制，认为沙尘排放量是风速 (或摩擦速度)和地表状 例 ，对地表土壤风蚀起沙的临界摩擦速度及其变化 况 (包括土壤水分和地表植被等)的函数 。Tegen