免费文献传递   相关文献

典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力



全 文 :摘 要:通过对典型草原区芨芨草(Achnatherum splendens)灌丛积雪体的调查,研究了灌丛特征(灌丛
高度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度)对于积雪形态(积雪高度、积雪宽度、雪辫长度)的影响 . 结
果表明:芨芨草积雪形态参数与灌丛特征单一因子间呈显著的幂函数关系(指数<1),灌丛积雪发育过
程及其形态特征是灌丛特征参数共同影响和作用的结果,灌丛高度对积雪高度与雪辫长度影响最大,
灌丛迎风侧宽度对积雪宽度影响最大;在灌丛积雪的形成发育过程中,较小灌丛积雪形态发育较快,
大灌丛积雪形态发育相对缓慢,不论灌丛特征如何变化,所有灌丛积雪体前期发育迅速,后期发育缓
慢;灌丛二维空间滞雪范围模型直接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范围,间接反映灌丛的
滞雪能力;灌丛三维空间阻雪量模型直接反映一定雪源、风况条件下灌丛的阻雪能力 . 建立的灌丛滞
雪范围与灌丛阻雪体积模型,可为典型草原风吹雪区积雪资源估算和雪害植物防治技术提供理论依据 .
关键词:芨芨草;灌丛特征;积雪形态;滞雪阻雪模型;典型草原区
中图分类号:TU528 文献标志码:A 文章编号:1000-0240(2016)03-0725-07
典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力
doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2016.0081
Zuo Hejun,Yan Min,Liu Baohe,et al. Snow cover morphology and snowbound capacity of Achnatherum splendens shrub in typical grassland ar-
eas[J]. Journal of Glaciology and Geocryology,2016,38(3):725 - 731.[左合君,闫敏,刘宝河,等 . 典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与
滞雪阻雪能力[J]. 冰川冻土,2016,38(3):725 - 731.]
收稿日期:2016-02-15;修订日期:2016-04-26
基金项目:国家自然科学基金项目(41361012)资助
作者简介:左合君(1971 -),男,甘肃省渭源县人,副教授,主要从事荒漠化防治、道路风沙及风吹雪灾害防治研究 .
E-mail:zuohj@126. com
闫敏(1992 -),男,内蒙古丰镇人,内蒙古农业大学在读硕士研究生,主要研究方向为荒漠化防治 .
E-mail:ym5233@126. com
*左合君和闫敏为并列第一作者,对本文具同等贡献 .
(1.内蒙古农业大学 生态环境学院/内蒙古风沙物理与防沙治沙工程重点实验室,内蒙古 呼和浩特 010011;
2.山东农业大学 林学院,山东 泰安 271018)
左合君 1*,闫 敏 1*,刘宝河 1,董 智 2
Vol. 38,No. 3
Jun.,2016
第38卷第3期
2016年6月
冰 川 冻 土
JOURNAL OF GLACIOLOGY AND GEOCRYOLOGY
0 引言
积雪是降雪及风吹雪二次搬运与堆积所形成
的覆盖在地面的雪层[1],以永久性积雪和季节性积
雪两种形式贮存在高中纬度地区和高山地区 . 积雪
在大气水分循环中占有很大的比重,是我国北方
重要的淡水资源,具有重要的生态效益和经济效
益 . 目前国内外学者对雪的研究主要集中在积雪分
布[2 - 6]、风吹雪[7]、积雪与植被[8 - 9]等方面,而对于
植物灌丛积雪形态的研究较少 . 植物灌丛具有防风
阻雪作用,风雪流受灌丛的影响会在其背风一侧
形成积雪的二次堆积,使积雪在一定空间范围内
进行重新分配[10] . 植物灌丛积雪、积沙是风雪
流、风沙流搬运、堆积的产物,由于风雪流、风
沙流同属气固两相流,其运移规律具有相似性,
因此,灌丛积雪体与积沙体的形态特征和形成过
程也具有相似性 . 植物灌丛积沙的研究主要集中在
灌丛沙堆的分布规律、植株对沙堆的影响等方
面[11 - 16]. 武胜利等[17]在阐明灌丛沙堆分布规律、基
本特征的基础上,着重论述了沙源、植被、风况
等三个主要因素在灌丛沙堆地貌发育中起到的作
用;唐艳等[18]研究结果表明单个植株与群落的阻
沙能力可以用植物周围的积沙体体积与输沙率来
衡量,同时植物地上形态、群落配置以及植株种
类都对植株的阻沙、积沙形态有一定影响;高
永等[19]通过对乌兰布和沙漠白沙蒿灌丛特征参
数、沙堆形态参数的研究认为白沙蒿灌丛沙堆形
态发育及固沙能力与灌丛特征参数间存在显著线
38卷冰 川 冻 土
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛顺风侧长度/m




/m
(c)积雪高度与灌丛顺风侧宽度
y=0.1874x0.4662
R2=0.6702,p<0.01
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛迎风侧宽度/m




/m
(b)积雪高度与灌丛迎风侧宽度
y=0.2008x0.5935
R2=0.8194,p<0.01
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
灌丛高度/m




/m
(a)积雪高度与灌丛高度
y=0.1864x0.5105
R2=0.8944,p<0.01
性函数关系 . 上述研究对灌丛积雪机理的研究具有
重要指导和借鉴意义 .
芨芨草虽然是典型草原区的非地带性植物
种,但其天然分布广泛,抗旱、抗寒、抗盐碱性
强,是优良的饲用植物,牧区灾害应急饲牧作用
明显,加之芨芨草灌丛积雪形态典型,是研究植
物单一个体积雪形态特征及其形成发育规律的理
想植物种 . 本文对毛登牧场芨芨草灌丛特征与积雪
形态特征关系的研究,旨在建立芨芨草灌丛滞雪
阻雪模型,为风吹雪二次分配下积雪资源量的估
算和草原牧区风吹雪害植物防治技术提供理论依
据 .
1 研究区概况与研究方法
1.1 研究区概况
研究区位于锡林浩特市东部毛登牧场,地理
坐标为 44°16′08 ~ 44°25′25 N,116°14′25 ~ 116°
29′09 E,海拔范围为1 100 ~ 1 130 m. 该区属半干
旱草原气候,年平均气温 1.7 ℃,无霜期为 90 ~
115 d,≥10 ℃积温范围 1 600 ~ 2 580 ℃(平均 1
800 ℃);年平均风速为 4.5 m · s-1,大风日数 10 ~
15 d;年平均降雨量为292.6 mm[20],降雨多集中在
6 - 8月份;冬季降雪较多,年平均降雪量为 55
mm.
1.2 野外调查方法
(1)研究对象的选择:在地形相对开阔、平
缓,周围地形对风吹雪的搬运、堆积不产生影响
的典型草原,选取发育典型且不受周围植被影响
的单一芨芨草灌丛积雪体为研究对象 .
(2)野外调查时间:研究区 2014 - 2015年冬
季降雪量低于多年平均值,1月是研究区全年最冷
月;在雪源不足条件下,1月的芨芨草灌丛积雪体
是本积雪季积雪量最大的时期,一月下旬进行野
外调查是最佳时期 .
(3)调查内容:灌丛特征参数包括芨芨草高
度(Hp)、灌丛迎风侧宽度(Wp)、灌丛顺风侧长度
(P);灌丛积雪形态参数包括雪辫长度(L)、积雪
宽度(W)、积雪高度(H),测量时将雪辫长度(L)
设定为X轴、积雪宽度(W)为Y轴、积雪高度(H)
为Z轴 .
1.3 数据分析方法
(1)灌丛特征参数与积雪形态参数的关系分
析:根据实测数据运用Excel 2007拟合单因子关系
方程,运用SAS 9.0软件进行相关性分析;
(2)积雪底面积、积雪体积参数的计算:利
用Surfer 8.0软件集成的三维空间分析功能,根据
实测三维数据选用克里格空间插值方法计算灌丛
积雪底面积、积雪体积;
(3)灌丛滞雪阻雪模型的建立与检验:运用
SAS 9.0软件,通过对一次回归、二次回归、三次
回归以及交叉回归的对比分析,结合量纲分析方
法找出所有二次回归参数作为积雪底面积(S)的自
变量、三次回归参数作为积雪体积(V)的自变量,
以积雪底面积(S)、积雪体积(V)为因变量分别建
立灌丛二维空间滞雪范围模型和灌丛三维空间阻
雪量模型并检验 .
2 结果与分析
2.1 芨芨草灌丛积雪形态与灌丛特征的关系
2.1.1 灌丛特征参数对积雪高度变化的影响
由芨芨草积雪高度与灌丛各特征参数的回归
分析可知(图1),芨芨草灌丛积雪高度随着灌丛高
度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度的增大而
增大,回归方程均为幂函数,相关系数R2分别为
图 1 积雪高度与灌丛特征参数的关系
Fig. 1 The relationships between snow cover depthand shrub
height,windward side width and downwind side length
726
左合君等:典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力3期
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛迎风侧宽度/m




/m
(b)雪辫长度与灌丛迎风侧宽度
y=2.076x0.731
R2=0.893,P<0.01
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
灌丛高度/m




/m
(a)雪辫长度与灌丛高度
y=1.8504x0.6055
R2=0.9023,p<0.01
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛顺风侧长度/m




/m
(c)雪辫长度与灌丛顺风侧长度
y=1.8039x0.5241
R2=0.6075,p<0.01
4.0
3.0
2.0
1.0
4.0
3.0
2.0
1.0
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛迎风侧宽度/m




/m
(b)积雪宽度与灌丛迎风侧宽度
y=0.7813x0.6759
R2=0.85,p<0.01
1.5
1.2
0.9
0.3
0.6
1.5
1.2
0.9
0.3
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
灌丛高度/m




/m
(a)积雪宽度与灌丛高度
y=0.6731x0.516
R2=0.7307,p<0.01
0.6
0.8944、0.8194、0.6702,相关系数均>0.5,呈现
显著线性相关 . 其中,芨芨草灌丛积雪高度与灌丛
高度的相关性最好,为高度线性相关;与灌丛迎
风侧宽度相关性次之,与灌丛顺风侧长度相关性
最低 . 说明灌丛高度对积雪高度影响最大,灌丛迎
风侧宽度对其影响次之,灌丛顺风侧长度对其影
响较小 .
2.1.2 灌丛特征参数对积雪宽度变化的影响
由芨芨草积雪宽度与灌丛各特征参数的回归
分析可知(图2),芨芨草灌丛积雪宽度随着灌丛高
度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度的增大而
增大,回归方程均为幂函数,相关系数R2分别为
0.7307、0.85、0.4884. 其中,芨芨草灌丛积雪宽
度与灌丛迎风侧宽度的相关性最好,为高度线性
相关;与灌丛高度相关性次之,为显著线性相
关;与灌丛顺风侧长度相关性最低,为低度线性
相关 . 说明灌丛迎风侧宽度对积雪宽度影响最大,
灌丛高度对其影响次之,灌丛顺风侧长度对其影
响较小 .
2.1.3 灌丛特征参数对雪辫长度变化的影响
由芨芨草雪辫长度与灌丛各特征参数的回归
分析可知(图3),芨芨草灌丛雪辫长度随着灌丛高
度、灌丛迎风侧宽度、灌丛顺风侧长度的增大而
增大,回归方程均为幂函数,相关系数R2分别为
0.9023、0.8939、0.6075,相关系数均>0.5,呈现
显著线性相关 . 其中,芨芨草灌丛雪辫长度与灌丛
高度、灌丛迎风侧宽度的相关性较好,为高度线
性相关;与灌丛顺风侧长度相关性较低,为显著
线性相关 . 说明灌丛高度对雪辫长度影响最大,灌
丛迎风侧宽度对其影响次之,灌丛顺风侧长度对
其影响较小 .
2.2 芨芨草灌丛滞雪阻雪能力
2.2.1 灌丛二维空间滞雪范围模型
通常情况下,植物灌丛在风雪流运行过程中
因其障碍作用会在灌丛下风向一定范围内形成一
个静风或弱风区,这个二维空间就是吹雪堆积的
范围,积雪范围的大小从空气动力学的角度可反
映灌丛对气流干扰的范围,用野外实测数据求算
的积雪底面积指标代表灌丛积雪范围,积雪底面
积在一定程度上也体现灌丛的滞雪能力 . 利用灌丛
积雪底面积(S)与灌丛特征参数(H、Wp、P)建立
灌丛二维空间滞雪范围模型,通过对 S与H、Wp、
0.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
灌丛顺风侧长度/m




/m
(c)积雪宽度与灌丛顺风侧长度
y=0.6575x0.4451
R2=0.4884,p<0.01
1.5
1.2
0.9
0.3
0.6
图 2 积雪宽度与灌丛特征参数的关系
Fig. 2 The relationships between snow cover width and shrub
height,windward side width and downwind side length
图 3 雪辫长度与灌丛特征参数的关系
Fig. 3 The relationships between snow braid length and shrub
height,windward side width and downwind side length
727
38卷冰 川 冻 土
P的一次回归、二次回归与交叉回归检验分析,三
种回归模型(见表1)均显著,其中二次回归模型显
著性最高 .
考虑到积雪底面积具有量纲性质,为提高模
型精度,在二次回归模型3个自变量的基础上,增
加3个交叉回归模型的自变量,利用量纲分析方法
对二次回归模型进行回归优化和检验,优化后的
模型经检验 R2为 0.9424,相关性达到了极显著水
平 .
表2中的参数估计值即为回归方程相应自变量
的系数,由此可得芨芨草灌丛二维空间滞雪范围
模型方程:
S = 0.17685 + 0.42826HP2 + 3.60887Wp2 + 2.69769P2
+1.59670HP ×WP - 1.53686Hp ×P - 5.81087Wp ×P(1)
2.2.2 灌丛三维空间阻雪量模型
野外实测数据求算的积雪体积直接代表灌丛
的阻雪量,体现灌丛在一定雪源、风况条件下的
阻雪能力 . 由表 3可知,通过对灌丛积雪体积(V)
与灌丛特征参数(H、Wp、P)的一次回归、二次回
归、三次回归与交叉回归检验分析可知,四种回
归模型均显著,其中三次回归显著性最高 .
考虑到积雪体积具有量纲性质,为提高模型
精度,在三次回归模型3个自变量的基础上,增加
7个交叉回归模型的自变量,利用量纲分析方法对
三次回归模型进行回归优化和检验,优化后的模
型经检验R2为0.9653,相关性达到了极显著水平 .
表4中的参数估计值即为回归方程相应自变量
的系数,由此可得芨芨草灌丛三维空间阻雪量模
型方程:
V = 0.01557 - 0.16064HP3 - 0.32832Wp3 + 1.02216P3
-0.570960HP ×Wp2 - 0.90939Hp ×P2 + 0.13461Hp2 ×Wp
+0.45447Hp2 ×P - 2.30613Wp ×P2 + 1.81618Wp2 ×P
+0.90248Hp ×Wp ×P (2)
3 讨论
(1)灌丛积雪是典型草原区一种常见生态过
程和自然景观,雪源、风况、灌丛特征等因素是
影响灌丛积雪形态发育的主要因子[21]. 选择的研究
区地形相对平坦,消除了微地形对风况扰动和灌
丛积雪形态发育的影响,因此,本研究中影响灌
丛积雪形态的主要因子为灌丛特征 . 本文分析了积
雪形态参数与灌丛特征各单一因子的关系,结果
回归模型
一次回归
二次回归
交叉回归
Model
自由度
3
3
3
6
离差平方和
33.40678
35.30481
34.99792
5.98579
R2
0.8632
0.9179
0.9089
0.9424
F值
61.55
109.05
97.45
62.70
Pr>F
<0.0001
<0.0001
<0.0001
<0.0001
表 1 灌丛积雪底面积S和H、Wp、P的回归模型
Table 1 Parameters of single regression,quadratic regression
and intersect regressions of snow cover base area depending on
shrub height,windward sidewidth and downwind side length
回归参数
常数项
Hp2
Wp2
P2
Hp×Wp
Hp×P
Wp×P
自由度
1
1
1
1
1
1
1
估计值
0.17685
0.42826
3.60887
2.69769
1.59670
-1.53686
-5.81087
标准差
0.08727
0.71227
1.20900
1.75072
1.14201
1.66086
2.37892
t值
2.03
0.60
2.99
1.52
1.40
-0.93
-2.44
Pr>t
0.0545
0.5535
0.0066
0.1000
0.1754
0.3644
0.0227
表 2 灌丛积雪底面积S的回归统计变量
Table 2 Regression parameters ofthe snow cover base area
回归模型
一次回归
二次回归
三次回归
交叉回归
Model
自由度
3
3
3
7
10
离差平方和
0.15152
0.16694
0.17302
0.17758
0.17883
R2
0.7969
0.8897
0.9163
0.9153
0.9653
F值
38.92
78.95
122.48
72.57
52.76
Pr>F
<0.0001
<0.0001
<0.0001
<0.0001
<0.0001
表 3 灌丛积雪体积V和H、Wp、P的回归模型
Table 3 Parameters of the regression models
回归参数
常数项
Hp3
Wp3
P3
Hp×Wp2
Hp×P2
Hp2×Wp
Hp2×P
Wp×P2
Wp2×P
Hp×Wp×P
自由度
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
估计值
0.01557
-0.16064
-0.32832
1.02216
-0.57096
-0.90939
0.13461
0.45447
-2.30613
1.81318
0.90248
标准差
0.00494
0.16007
0.28154
0.66039
0.45525
1.17122
0.50693
0.61077
1.00616
0.87299
1.11267
t值
3.15
-1.00
-1.17
1.55
-1.25
-0.78
0.27
0.74
-2.29
2.08
0.81
Pr>t
0.0053
0.3282
0.2580
0.0382
0.2250
0.4470
0.7935
0.4659
0.0335
0.0416
0.4274
表 4 灌丛积雪体积V的回归统计变量
Table 4 The regression parameters of snow cover volume
728
左合君等:典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力3期
表明积雪形态参数与灌丛特征参数间存在显著幂
函数关系,其中,灌丛高度对积雪高度、雪辫长
度影响最大,灌丛迎风侧宽度对积雪宽度影响最
大,灌丛顺风侧长度对积雪形态参数各因子影响
较小,而灌丛积雪形态不是由灌丛单一参数所决
定,灌丛特征参数共同影响着积雪形态的形成发
育 . Sturm等[22]认为灌丛高度显著影响积雪累积深
度,Menard等[23]、Essery等[24]发现灌丛积雪量与
灌丛高度、冠幅关系显著,本文进一步将冠幅参
数分解为迎风侧宽度与顺风侧长度,发现灌丛迎
风侧宽度对于积雪形态影响显著,而灌丛顺风侧
长度影响较小 . 这一结果可以简化灌丛积雪研究野
外调查的内容,提高调查效率 .
(2)研究发现灌丛积雪形态参数随灌丛特征
参数的增大而增大,符合幂函数(指数小于1)曲线
变化规律 . 韩磊等[24]对不同灌丛植被积沙形态做了
一定研究,结果表明灌丛特征参数与沙堆参数间
存在对数函数关系;高永等研究认为乌兰布和沙
漠白沙蒿灌丛特征参数与积沙形态参数间呈现显
著一次线性函数关系 . 造成这一差异性的原因有以
下几点:一是白沙蒿灌丛较芨芨草灌丛近地面枝
叶生长更为繁茂、密集,灌丛迎风侧疏透性的影
响导致二者的积雪与积沙形态不同;二是风雪流
与风沙流同属气固两相流,但其固相物质沙粒和
雪粒的黏滞性不同,高度相同的灌丛雪辫长度大
于沙辫长度;三是灌丛积沙是在长期累积作用下
形成的地貌景观,随着灌丛的不断生长,积沙体
也相应增大,而灌丛积雪是一种季节性积雪,较
小灌丛积雪形态发育较快,大灌丛积雪形态发育
相对缓慢,同一灌丛前期积雪发育迅速,后期发
育缓慢,这与区域雪源丰富程度有关,也符合风
吹雪运移规律 . 灌丛特征参数与积沙、积雪形态参
数间函数关系不同符合自然规律 .
(3)本文在建立以灌丛特征参数为自变量的
灌丛二维空间滞雪范围、三维空间阻雪量回归模
型过程中,采用多项式多元回归分析与量纲分析
相结合的方法 . 考虑到本文建立的是面积与体积模
型,仅仅利用线性回归不能很好地反映因变量的
真实性,在对自变量进行一次回归、二次回归、
三次回归以及交叉回归的对比分析之后,为进一
步提高模型精度,结合面积、体积的量纲性质更
加全面的对自变量进行了筛选组合,优化了模
型;加之模型自变量测度性强,芨芨草灌丛滞雪
阻雪模型可以很好地反映芨芨草灌丛的滞雪阻雪
能力,实践中应用便捷 .
4 结论
在典型草原区形成的季节性积雪条件下,通
过对芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力的研
究,可以提出如下结论:
(1)芨芨草积雪形态参数与灌丛特征单一因
子间呈显著的幂函数关系(指数<1),灌丛高度对
积雪高度与雪辫长度影响最大,灌丛迎风侧宽度
对积雪宽度影响最大,灌丛顺风侧长度对灌丛积
雪形态影响较小 . 尽管芨芨草灌丛特征参数对积雪
形态参数的影响具有差异性,但灌丛积雪发育过
程及其形态特征是灌丛特征参数共同影响和作用
的结果 .
(2)在灌丛积雪的形成发育过程中,较小灌
丛积雪形态发育较快,大灌丛积雪形态发育相对
缓慢;不论灌丛特征如何变化,所有灌丛积雪体
前期发育迅速,后期发育缓慢,雪源、风况和微
地形决定了积雪体发育到一定程度会形成稳定积
雪形态 .
(3)灌丛二维空间滞雪范围模型是所有灌丛
特征参数二次变量组合形成的6变量二次函数,直
接反映灌丛对风力的干扰范围和积雪的潜在范
围,间接反映灌丛的滞雪能力;灌丛三维空间阻
雪量模型是所有灌丛特征参数三次变量组合形成
的 10变量三次函数,直接反映一定雪源、风况条
件下灌丛的阻雪能力 .
参考文献(References):
[1] Che Zongxi,Jin Ming,Zhang Xuelong. Effect of vegetation
type on the ablation of snow cover in the Qilian mountains[J].
Journal of Glaciology and Geocryology,2008,30(3):392 -
397.[车宗玺,金铭,张学龙 . 祁连山不同植被类型对积雪
消融的影响[J]. 冰川冻土,2008,30(3):392 - 397.]
[2] Liu Zhangwen,Chen Rensheng,Song Yaoxuan. Advance in
study of the relationship between shrub and snow cover in cold
regions[J]. Journal of Glaciology and Geocryology,2014,36
(6):1582 - 1590.[刘章文,陈仁升,宋耀选 . 寒区灌丛与
积雪关系研究进展[J]. 冰川冻土,2014,36(6):1582 -
1590.]
[3] Li Peiji,Mi Desheng. Distribution of snow cover in China[J].
Journal of Glaciology and Geocryology,1983,5(4):9 - 18.
[李培基,米德生 . 中国积雪的分布[J]. 冰川冻土,1983,5
(4):9 - 18.]
[4] Wang Zhonglong. Researches on snow cover,snow-drifts and
729
38卷冰 川 冻 土
avalanches in Chain[J]. Journal of Glaciology and Geocryolo-
gy,1988,10(3):273 - 278.[王中隆 . 中国积雪风吹雪和
雪崩研究[J]. 冰川冻土,1988,10(3):273 - 278.]
[5] Zhang Tingjun,Zhong Xinyue. Classification and regionaliza-
tion of the seasonal snow cover across the Eurasian Continent
[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2014, 36(3):
481 - 490.[张延军,钟歆玥 . 欧亚大陆积雪分布及其类型划
分[J]. 冰川冻土,2014,36(3):481 - 490.]
[6] Li Peiji. Distribution of snow cover over the high Asia[J]. Jour-
nal of Glaciology and Geocryology,1995,17(4):291 - 298.
[李培基 . 高亚洲积雪分布[J]. 冰川冻土,1995,17(4):
291 - 298.]
[7] Leonard K C,Maksym T. The importance of wind-blown snow
redistribution to snow accumulation on Bellingshausen Sea ice
[J]. Annals of Glaciology,2011,52(57):271 - 278.
[8] Wang Bo,Chen Tuo,Xu Guobao,et al. The relationships be-
tween snow cover and Sabina przewalskii radial growth at al-
pine timberline in the middle Qilian Mountains[J]. Journal of
Glaciology and Geocryology,2015,37(2):318 - 326.[王
波,陈拓,徐国保,等 . 祁连山中部祁连圆柏林线树木生长
与积雪响应关系研究[J]. 冰川冻土,2015,37(2):318 -
326.]
[9] Wang Yutao. Condition of soil temperature and soil water under
different snow thickness and effect on herbage growth in the
prairie of eastern Inner Mongolia[D]. Inner Mongolia Agricul-
ture University,2008.[王玉涛 . 内蒙古东部草原积雪对土壤
水热状况及牧草返青的影响[D]. 内蒙古农业大学,2008.]
[10]Yang Huanxia. Numerical model of the steady state saltation[J].
Journal of Northwest Normal University(Natural Science),
2000,36(3):6 - 9.[杨焕霞 . 风吹雪跃移运动的稳态数值
模型[J]. 西北师范大学学报(自然科学版),2000,36(3):
6 - 9.]
[11]Wu Shengzhi,Liu Nan. Numerical simulation and wind tunnel
experiment of flow field near the highways[J]. Journal of Lan-
zhou University(Natural Siences),2008,44(4):27 - 34.
[武生智,刘楠 . 沙漠公路近壁流场的风洞试验和数值模拟
[J]. 兰大学报,2008,44(4):27 - 34.]
[12] Hu Peng,Zheng Chuanchao. The analysis on the wind speed
field of the snow protection facilities and sand control facilities
[J]. Journal Of ChongQing JiaoTong University, 2005, 24
(3):63 - 68.[胡朋,郑传超 . 挡雪防沙结构物风速场分析
[J]. 重庆交通学院学报,2005,24(3):63 - 68.]
[13] Gordon M,Taylor P A. Measurements of blowing snow,Part
I: Particle shape, size distribution, velocity, and number
flux at Churchill,Manitoba,Canada[J]. Cold Regions Sci-
ence and Technology,2009,55(1):63 - 74.
[14] Nishimura K,Nemoto M. Blowing snow at Mizuho station,
Antarctica[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society
of London A:Mathematical,Physical and Engineering Scienc-
es,2005,363(1832):1647 - 1662.
[15] Schmidt R A. Vertical profiles of wind speed,snow concentra-
tion,and humidity in blowing snow[J]. Boundary-Layer Mete-
orology,1982,23(2):223 - 246.
[16] Tengberg A. Nebkha dunes as indicators of wind erosion and
land degradation in the Sahel zone of Burkina Faso[J]. Journal
of Arid Environments,1995,30(3):265 - 282.
[17] Wu Shengli, Li Zhizhong,Xiao Chengxi, at al. Research
progress on nabkhas and research significance[J]. Journal of
Desert Research,2006,26(5):734 - 738.[武胜利,李志
忠,肖晨曦,等 . 灌丛沙堆的研究进展与意义[J]. 中国沙
漠,2006,26(5):734 - 738.]
[18] Tang Yan,Liu Lianyou,Qu Zhiqiang,at al. Rsearch review
of capacity of plant for trapping blown sand[J]. Journal of Des-
ert Research,2011,31(1):43 - 48.[唐艳,刘连友,屈志
强,等 . 植物阻沙能力研究进展[J]. 中国沙漠,2011,31
(1):43 - 48.]
[19]Gao Yong,Dang Xiaohong,Yu Yi,et al. Nabkha morpholog-
ical characteristics and sand fixing capacity of Artemisia
Sphaerocphala in the southeastern edge of the Ulan Buh Desert
[J]. Journal of Desert Research,2015,35(1):1 - 7.[高
永,党晓红,虞毅,等 . 乌兰布和沙漠东南缘白沙蒿灌丛沙
堆形态特征与固沙能力[J]. 中国沙漠,2015,35(1):1 -
7.]
[20]Duan Chaoyu. SWAT based modeling on snowmelt runoff in xil-
inhe basin[D]. Inner Mongolia Agriculture University,2014.
[段超宇 . 基于 SWAT模型的锡林河流域融雪径流模拟研究
[D]. 内蒙古农业大学,2014.]
[21] Pomeroy J W,Bewley D S,Essery R L H,et al. Shrub tun-
dra snowmelt[J]. Hydrological Processes, 2006, 20(4):
923 - 941.
[22] Sturm M,Holmgren J,McFadden J P,et al. Snow-shrub in-
teractions in Arctic tundra:a hypothesis with climatic implica-
tions[J]. Journal of Climate,2001,14(3):336 - 344.
[23] Ménard C B,Essery R,Pomeroy J,et al. A shrub bending
model to calculate the albedo of shrub tundra[J]. Hydrological
Processes,2014,28(2):341 - 351.
[24] Essery R, Pomeroy J. Vegetation and topographic control of
wind- blown snow distributions in distributed and aggregated
simulations for an Arctic tundra basin[J]. Journal of Hydrome-
teorology,2004,5(5):735 - 744.
[25] Han Lei,Zhang Yuanyuan,Xie Lina,et al. Comparison of
nabkha morphology, development and sand- fixing capability
between C. stenophylla and C. microphylla[J]. Journal of Tian-
jin Normal University(Natural Science Edition), 2012, 32
(3):65 - 70.[韩磊,张媛媛,解李娜,等 . 狭叶锦鸡儿和
小叶锦鸡儿灌丛沙堆的形态和发育及灌丛固沙能力的比较研
究[J]. 天津师范大学学报(自然科学版),2012,32(3):
65 - 70.]
730
左合君等:典型草原区芨芨草灌丛积雪形态与滞雪阻雪能力3期
Abstract:In this article,the effect of Achnatherum splendens shrub,including shrub height,windward side
width and downwind side length,on the morphology of snow cover(snow cover depth,snow cover width and
braid length)intypical grassland areas was studied. The results show that there is a significant power function re-
lation between morphological parameters of snow cover and shrub(exponent less than 1). The morphology of
shrub impacts the process and morphology of snow cover(the shrub height is the first impact factor on snow cov-
er depth and the snow braid length and the windward side width are the maximum impact factor on snow cover
width). The snow cover developing speed,faster at the early stage and slower at the later stage is negatively cor-
related with the shrub size. A two-dimensional model is developed to address the spatial distribution of snow cov-
er on ground surface and a three-dimensional model is developed to address the snow cover morphology and the
snow cover amount. The two models reflect the snow stagnation capability by shrubs. The two established mod-
els provide a theoretical basis for estimating snow resources and preventing snow disaster by vegetation method-
ology.
Key words:Achnatherum splendens;shrub characteristics;the morphology of snow cover;snowbound model;
typical grassland area
Snow cover morphology and snowbound capacity of Achnatherum
splendens shrub in typical grassland areas
ZUO Hejun1,YAN Min1, LIU Baohe1, DONG Zhi2
(1.Ecology and Environment College /Inner Mongolia Key Laboratory of Aeolian Physics and Desertification
Control Engineering,Inner Mongolia Agricultural University,Hohhot 010019,China;
2. Forestry College of Shandong Agricultural University,Taian 271018,Shandong,China)
731