生物结皮粗糙特征——以古尔班通古特沙漠为例

摘要：

空气动力粗糙度可以反映地表气流与下垫面的相互作用.古尔班通古特沙漠是我国最大的固定、半固定沙漠,其间广泛分布的生物结皮在稳定地表和改善环境方面意义重大.对未经扰动的4种类型生物结皮进行表面微形态观察,并通过风洞实验确定动力粗糙度zo和摩阻风速u,结果表明:(1)不同生物结皮类型,其组成和表面微形态等都具有明显差异.藻结皮以表面致密光滑为显著特征,由藻类分泌物和藻丝体粘结细粒物质所形成;地衣结皮表面藻类和真菌形成的叶状体匍匐沙面生长,呈现三维生长方式,形成有明显凹凸的壳状覆被;苔藓结皮以苔藓植物体密集丛生为特点,地上部分出现了茎叶分化,有一定的柔韧性.(2)就动力粗糙度的大小而言,是按地衣结皮>藻类-地衣结皮>苔藓结皮>藻结皮的顺序排列的,zo平均值依次为(6.589±0.850) mm、(4.179±0.239) mm、(2.542±0.357)mm和(0.393±0.220) mm,与定床裸沙面的(0.042±0.019)mm相比,生物结皮zo值提高了10-150倍.随着风速的增大zo值有所减小,其中以地衣结皮的减小趋势较为明显.(3)由风速廓线对比发现,4类生物结皮对气流阻滞作用的差异主要局限于4 cm以下的高度范围,风速越大这种差异也越大.各类生物结皮摩阻风速u随风速增大而增大,其中藻结皮的增大速率明显低于其它3类结皮,说明藻结皮随风速增大的阻滞效应较其它3类结皮要差.(4)在净风条件下,地衣结皮具有最好的防风效果,其次为藻类-地衣结皮和苔藓结皮,藻结皮最差.当生物结皮破损后,床面结构和气流性质将发生变化,对空气动力学粗糙度和摩阻风速产生的影响将有待于进行更深入的研究.

关键词：生物结皮、表面微形态、动力粗糙度、风洞实验、古尔班通古特沙漠

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分类号：P94;O34

资助基金：中国科学院知识创新工程项目KZCX2-YW-336;国家自然科学基金项目40771032;国家重点基础研究发展计划2009CB421303

在线出版日期：2015-10-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：4153-4160