摘要
沙源限制是指在沙丘床面形态塑造过程中地表沉积物供应有限，且随着时间变化地表沙物质处于逐渐消耗的状态，多分布于沙漠和绿洲的边缘地带，干河、湖床，沙质海岸和沙质戈壁等地区。以往研究多集中在沙源相对比较充分条件下的沙丘形态-动力学过程研究，而对沙源限制条件下沙丘的移动和变形规律认识不足。共和盆地位于青藏高原东北缘，盆地周围高大的山体阻挡了外源沉积物的供应，沙丘发育主要以有限的第四纪河湖相沉积提供的内源沉积物供应为主，沙源供应十分受限，为我们开展沙源限制条件下沙丘的移动和变形研究提供了天然的实验场地。 为了系统的认识沙源限制条件下沙丘的移动和变形规律，本文以共和盆地二塔拉地区的流动沙丘作为研究对象，使用光学影像配准与相互关联(COSI-Corr)技术获取了长时间序列（年际）下群体沙丘的移动规律，同时利用无人机摄影与三维重建技术(UAV-SfM)和差分定位(DGPS)技术对典型区域进行连续动态监测，获取了中时间序列（月际）和短时间序列（日际）个体沙丘的移动规律，并对沙丘移动过程中的变形特征进行了量化分析，最后尝试从动力学角度阐释了沙源限制条件下沙丘的移动和变形机制，主要结论如下: (1)沙丘的移动速度随监测时间序列的长短而有所差异。监测结果显示，1987～2019年近32年的长时间序列下，共和盆地沙丘整体移动缓慢，年平均移动速率为5.81m/yr，呈现出西北快东南慢的空间差异特征;中时间序列下，二塔拉地区流动沙丘移动速率较快，年平均移动速率为10.33m/yr，移动速率随沙丘尺度不同而存在显著差异，小尺度沙丘（高度＜5米）移动速率较快(最快可达20.16m/yr)，大尺度沙丘（高度＞5米）移动速率较慢（最快仅为10.26m/yr）;短时间序列下，主要表现为一场风事件的扰动下沙丘脊线的大幅摆动，沙丘的整体移动不明显。 (2)受沙源供应的限制，研究区新月形沙丘移动过程中均发生了不同程度的垂直和水平变形。总体上，新月形沙丘的垂直变形程度较轻，仅迎风坡底部、背风坡底部和沙丘两翼等局部表现出净侵蚀/堆积的垂直变形特征。沙丘水平均匀变形和非均匀变形均以轻度变形为主，随监测时间的加长，其均匀变形和非均匀变形程度逐渐降低，与水平总变形趋势保持一致，这是因为在反向风力作用下，沙丘的形态会向与原来形变方向相反的方向调整，抵消部分形变量，造成水平变形程度下降。此外，沙丘的垂直和水平变形程度均与沙丘尺度相关，随沙丘尺度的增大，其垂直变形程度减小而水平变形程度增大。 (3)新月形沙丘表面气流的不对称分离和汇集是引起沙丘一翼延伸的动力因素，而两翼输沙通量的不对称供应加剧了其延伸，使沙丘两翼的垂直和水平变形程度差异显著，最终以不对称的新月形沙丘存在。 (4)初步认为不对称新月形沙丘的演化经历了典型（对称）新月形沙丘-雏形不对称新月形沙丘-典型不对称新月形沙丘三个阶段。对称新月形沙丘快速向下风向移动过程中通过加积作用逐渐增高，垂直变形程度大，但水平变形程度不大;而随着沙丘尺度的不断增大，其移动速率减缓，在不对称的气流作用下沙丘一翼延伸，形成雏形不对称新月形沙丘。随沙丘主体增高，侧翼成倍延伸，垂直变形程度降低，而水平变形程度较高，沙丘以典型不对称新月形沙丘形态存在。
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