单词 | 干旱气候地貌学 |
释义 | 【干旱气候地貌学】 拼译:aridc climatic geomorphology 又称干旱区地貌学或荒漠地貌学,是气候地貌学的重要分支学科。它研究干旱区特定条件下地貌营力的性质、强度、组合特征及其所造成的风化剥蚀、搬运与堆积过程,以及由此导致的地表形态的发生、发展演变和分布规律及其改造利用途径,其次级学科包括干旱区地表形态与分区、分类学,干旱区动力地貌学,干旱区地貌演化,干旱区地貌制图,干旱区实验地貌学与数量分析和应用,干旱区人为地貌学以及干旱区地貌学的研究方法论等方面。 全球干旱区地貌的分布占陆地面积的32.8%,其中半干旱地区(年平均降水量500~200mm)占13.7%,干旱地区(年平均降水量200~25mm)占13.7%,极端干旱地区(年平均降水量<25mm)占5.8%。世界各大陆干旱区的分布:非洲37%,亚洲34%,澳大利亚13%,北美8%,南美6%,欧洲2%。在世界干旱区中心发育五大荒漠带:亚非荒漠带,北美荒漠带,阿塔卡玛和巴塔哥尼亚荒漠带,澳大利亚荒漠带以及南非荒漠带。干旱区地貌过程总的特点表现为强烈的物理风化、风力作用占优势以及间歇性洪流作用等,主要分布在亚热带和温带降水稀少、无水流外泄的内流区,分别称之为热干气候和暖(温)干气候地貌。干旱区地貌学研究始于19世纪末期。C.K.Gilbert(1872)对美国西部干旱区风蚀地貌、斜坡过程和山足夷平面的研究,可以看作是干旱区地貌研究的先驱。事实上,气候控制地貌景观演化的观点到法国的Martonne、德国的Passarge、Thorbeche和Sapper等人发端,又经Peltier、Tricart、Caillux、Büdel、Louis及Wihelmy等的深入研究与不断发展之后才被广泛接受的。C.K.Gilbert在干旱区地貌学的许多方面都有建树。例如他关于地貌发育动态平衡的观点,就是现代动态平衡地貌学说的雏形,但他始终没有提出一套地貌演化的整体理论框架。到本世纪前期,W.M.Davis以演化的观点,把地形看作是随时间、构造和过程而变化的衰减函数。他认为地块快速隆起后有一个长期相对平静期,从而在时间坐标上,在不同过程的作用下处于青年期、壮年期或老年期的不同发育阶段,表现出不同的地形特征。这样,地形就成为可以预期的随时间发展的必然结果。与此同时,德国青年地貌学家彭克(W.pench)运用数学地质学方法,把地形发育同构造运动联系起来,从外营力过程及地形特征来推论地壳运动过程。Pench的主要观点在于把地形看作内营力与外营力强度之比率的函数,地形只是变化着的地壳抬升同侵蚀强度之间相互作用所控制的多种可能结果之一。随后,南非地貌学家L.C.King(1948)根据他在非洲干旱及半干旱热带草原气候下一些地区的研究,提出了一个与Davis不同的侵蚀循环理论,以说明具有岛山散布的侵蚀平原的成因。King关于干旱区大地貌发育的重要概念有“麓原作用”、“陡崖后退”等,归结为“山麓夷平循环”。King认为山麓夷平循环的初始条件为海面降低。他后来(1982)把麓原夷平循环同板块构造学说联系起来解释大地貌的成因。总的说来,20世纪50年代以前的大地貌演化理论都属于“时间衰减”模型。60年代以后,相继提出了更多的地貌发育理论模型,但所考虑的地貌发育的时空尺度都不及以前那么深远广大。1960年,Hack用动态平衡原理来说明地形的变化,认为只要影响地形发育的控制因素不变,地形就不会随时间变化。Chorley和Kennedy(1971)提出系统地貌学模型,Frank Ahnert(1967)和Michael J.Kirkby(1976)分别提出数学地貌学模型,标志着60~70年代地貌营力过程研究的定量化。Schumm(1965)提出的循环期、均衡期和稳定期3个时间尺度以及相应的3个空间尺度概念,补充了时间衰减模型和独立时间模型的不足。之后,他(1973)提出了地貌临界和复杂反应理论,认为干旱、半干旱区地貌发育不一定是渐进的、持续而有规律地发育的,变化可以在渐变中出现,也可能以突变方式出现;很可能在没有外部环境变化的情况下,地形长期蚀低也会被快速调整所中断。如果对地貌临界值进行系统监测,就可能发现地貌系统潜在的不稳定点,从而预测地形对自然和人为作用的反应。对干旱区各种营力过程的研究,近数十年来的特点主要表现为方法上的更新,如遥感技术、室内和野外实验技术以及计算技术的应用,使对各种营力过程及其强度、频度及其地貌作用的认识更加深入,但是从总的情况来看,还处于资料积累阶段,要把这些成果综合起来产生新的理论突破,尚待更深入的研究和理论思考。这种对大尺度理论地貌研究的复兴趋势已初见端倪(V.R.Baker and C.R.Twidle,1991)。对于干旱地区风化作用的认识,都强调水分在物理和化学风化中的作用。盐类的风化作用及其地貌效应也越来越受到关注。对荒漠结壳(Desert Crust)的分类研究表明,硅壳和钙壳主要发育于半干旱到干旱地区,石膏壳则见于干旱地区,盐壳只发育在极端干旱的地区。对荒漠岩漆的分析表明,微有机质和低等植物在生物风化、元素迁移和岩漆发育中也起着重要作用。Dorn等人(1990)用加速器质谱仪对岩漆有机质作14C测年,并进行微观分析,把荒漠岩漆的成因、物质组成与环境变迁联系起来,成为重建古环境方面一项很有前途的研究领域。过去研究干旱区中等地貌的发育,较多地注意机械风化和风营力的作用,近年来对地表和地下水的作用也越来越重视。Howard等(1989)认为地下水渗流在干旱区非固结沉积物的侵蚀中具有特殊作用,即使在固结岩石区,表层地下水渗出界面上的风化作用也大为加强。风沙地貌的研究是干旱区地貌研究的一个主要方面。上世纪末,奥勃鲁契夫研究了中亚沙漠,与之同时的索科洛夫提出沙粒运动的蠕移、跃移和悬移3种方式。本世纪初,前苏联学者在风沙地貌成因、分类和流沙动态与固沙措施方面积累了大量资料。兹纳敏斯基(1936)运用流体动力学理论与方法提出“风沙非堆积搬运”理论。英国Bagnold于1935~1938年通过风洞实验以及在北非野外实地观测验证,从沙物质、风沙流到风积地貌等方面系统地论述了风沙过程,奠定了风沙地貌学的理论基础。近数十年来相继提出的风沙地貌发育假说已达十数种。例如60年代S.R.Hanna创立了“卷轴涡流说”(1969),D.King提出了“风蚀说”(1960),Fryberger和Dean(1979)提出了“合成风作用说”等以解释纵向沙丘的成因。Tsoar则认为纵向沙丘的发育是其本身形态引起的次级气流场结构所导致的,并非大气条件改变了风向。由此可见,关于沙丘的成因仍然处于探索阶段,还没有形成一个比较成熟的理论。风沙形态学及区域风沙地貌的研究,自70年代以来有了长足的发展。Mckee(1979)等通过卫星影像,判读、作图和统计分析,提出了一个全新的全球风沙地貌分类系统,根据形态学指标及其与风况的关系把沙丘分为简单的(基本的)、复合的和复杂的沙丘,每类又包括若干亚类,已成为目前通用的分类系统。中国干旱区地貌的研究以区域性研究为主要特色。近数十年来对西北和内蒙干旱、半干旱地区各种荒漠地貌的分类、分区研究与制图,基本摸清了各类地貌的分布并初步分析了其成因(中国科学院自然区划委员会,1959;朱震达等,1974;赵松乔,1985)。半干旱黄土区地貌分类、动力过程、侵蚀机制与泥沙输移等方面的研究成果(陈永宗,景可等,1988;齐矗华,甘枝茂等,1991;唐克丽等,1990)以及干旱区环境演变(董光荣等,1988)、风沙地貌的研究(吴正,1988;夏训诚等,1990)成果代表了中国干旱区地貌研究的主要方面。近年来,干旱区土地沙漠化的研究取得了一系列进展(Alan Grainger,1990;朱震达等,1986)。今后10年内,干旱区地貌研究仍将在全球干旱气候地貌统一分类与分区、全球气候变化和海面变化与干旱区地貌响应及其速率、干旱区地貌参数、临界值、新技术新方法的应用及干旱区工程地貌学等方面开展工作。研究热点可能主要表现在:(1)全球变化与干旱区地貌、尤其是灾害性地貌过程、土地退化等响应的关系,制定防止干旱、半干旱地区沙漠化和水土流失的措施。(2)干旱区第四纪以来、特别是全新世以来地貌环境的变化过程。随着资料的积累和资料精度、分辨率的提高,可望取得突破性进展,制定全球统一的对比规范并开展全球对比。(3)应用遥感与地面监测相结合的方法,摸清中国干旱区现代风蚀、水蚀的侵蚀强度与侵蚀量,编制全国干旱区现代侵蚀现状图。(4)沙丘成因与风沙物理、风沙工程学的研究仍将受到普遍关注。通过野外实地观测和连续遥感分析,结合风洞实验模拟和数理方程可望取得突破性进展。(5)发展干旱区人类地貌学,研究干旱区人类活动对地球表面能量平衡、大气和生态环境的影响,以便趋利避害。与此相应,干旱区应用地貌学和工程地貌学将有较大发展。(6)干旱气候地貌学与构造地貌学的结合,吸收现代构造地质、地球物理的新理论,提出新的地貌发育理论模型的条件渐趋成熟。【参考文献】:1 Bagnold R A,钱宁,等译.风沙与荒漠沙丘物理学.北京:科学出版社,19542 中国科学院自然区划委员会.中国地貌区划.北京:科学出版社,19593 Chorley R J,A J Dunn & Beckinsale(eds)R.P.The history of the study of landforms or the develspment of geomorphology.London:Methuen,1964.14 Schumm S A & Lichty R W.Am J Sci,1965,263∶110~1195 朱震达,吴正,等.中国沙漠概论.北京:科学出版社,19746 Mckee E D.(ed)·A study of global sand sea,U.S.Geol,Survey Prof.Paper,1052.Washington:U S Government Printing Office,1979.3~197 吴正.风沙地貌学.北京:科学出版社,19878 董光荣,等.中国科学(B辑),1988,18(6);633~6429 Thomas D S G.(ed.).Arid Zone Geomorphology.London:Belhaven Press,198910 Thorn C E,陈渭南译.理论地貌学导论.西安:陕西人民教育出版社,1992(中国科学院兰州沙漠研究所陈渭南研究员、董光荣研究员、王贵勇博士撰) |
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