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風力作用(wind force action)指風對地表形態的塑造過程。分布範圍很廣,干區、半濕潤區乃至濕潤區均有分布。乾旱區由於具有燥多風、地表植被稀疏甚至完全裸露等自然特徵,因那裡的風力作用很強,成為荒漠地貌發育的主要外營力, 形成了與流水、冰川及重力等其他外營力塑造的地形全不同的風成景觀(見風蝕地貌、風積地貌)。

中文名:風力作用

外文名:wind force action

釋 義:風對地表形態的塑造過程

分布範圍干區、半濕潤區乃至濕潤區

地 貌:風蝕地貌、風積地貌

包 括:風蝕、搬運和堆積過程

目錄

釋義

風力作用(wind force action)指風對地表形態的塑造過程。 [1]

作用內容

風力作用表現為風對地表物質的風蝕、搬運和堆積過程。

分布範圍

分布範圍很廣,干區、半濕潤區乃至濕潤區均有分布。乾旱區由於具有燥多風、地表植被稀疏甚至完全裸露等自然特徵,因那裡的風力作用很強,成為荒漠地貌發育的主要外營力, 形成了與流水、冰川及重力等其他外營力塑造的地形全不同的風成景觀(見風蝕地貌、風積地貌)。

風力搬運

風把從地表吹揚起來的鬆散碎屑物質搬運到他處的過程,稱為風的搬運作用。風的搬運能力極強,一般與風力的大小成正比;與碎屑物的粒度大小成反比。由於風力的強弱、被搬運物質的大小和密度不同,風的搬運方式也不同,以懸移、躍移和蠕移三種方式進行。

1、懸移

細而輕的砂粒在風力的吹揚下,懸浮於氣流中移動的方式,簡稱懸移。顆粒越細搬運距離越遠。當風速達5M/s時,就能使粒徑小於0.2mm的砂粒懸移。而粒度小於0.05mm的粉砂粒可長期隨風飄揚至很遠的地方。如我國新疆內蒙古的塵土被風吹送到黃土高原以致更遠。

2、躍移

砂粒在風力的作用下以跳躍方式前移,簡稱躍移。是風力搬運作用中最主要的方式,其搬運量約為總搬運量的70%~80%.躍移物多是粒徑為0.2~0.5mm的砂。

3、蠕移

當風速較小或者地面砂粒較大(粒徑大於0.5mm)時,砂粒沿着地面滾動或滑動,稱為蠕移。在風速較低時,它們時行時止,每次只能移動幾毫米。隨着風速增大,不僅移動距離增大,而且移動的砂粒增多,甚至整個地面的砂粒都向前移動。蠕移的搬運量占風力總搬運量的20%左右。

占搬運量90%的躍移和蠕移的物質主要是0.2~2mm的砂,它們主要富集在離地面高度30cm以下,尤其是在20cm以下,緊貼着地面運行,其搬運距離一般較近。

風力侵蝕

風力侵蝕是在氣流衝擊作用下土粒、沙粒脫離地表、被搬運和堆積的過程,簡稱風蝕。風對地表所產生的剪切力和衝擊力引起細小的土粒與較大的團粒或土塊分離,甚至從岩石表面剝離碎屑,使岩石表面出現擦痕和蜂窩,繼之土粒或沙粒被風挾帶形成風沙流。氣流的含沙量隨風力的大小而改變,風力越大,氣流含沙量越高。氣流中的含沙量過飽和或風速降低,土粒或沙粒與氣流分離而沉降,堆積成沙丘或沙壠。土(沙)粒脫離地表、被氣流搬運和沉積的3個過程是相互影響、穿插進行的。 [2]

就世界範圍而言,風蝕的活動與乾燥而多風的氣候有密切關係。這種氣候條件又與緯度、大氣環流、沿岸寒流和高山阻隔濕潤氣流等多種因素有關。就局部地區和具體情況而言,影響風蝕的主要因素有:①氣候。包括風、降水溫度和濕度等因素。風的因素包括風速、風向、吹襲持續時間和湍流的程度等。通常風速越大,持續時間越長,風的渦動性越強,土壤的風蝕強度越烈。同時,這些因素又加速土壤水分蒸發,使其變干而加劇風蝕。降水、濕度、溫度等因素都直接影響風蝕的嚴重程度。②土壤。乾燥而鬆散的砂土、砂壤土和失去結構的粘土最易受風蝕。土壤中水穩性團粒結構抗風蝕的能力較大,鬆散無結構的土壤如黃土,最容易引起風蝕。土壤的抗風蝕性能也與土壤的粒度和土塊大小有密切關係。抗蝕性土壤的可代換性鈣的飽和度一般傾向於增多。土壤的pH數值高的一般易受風蝕。③植物。可增加地面粗糙度,削弱貼近地面的風沙流速度,減小風力吹蝕和搬運的能力。植物覆蓋地面,使氣流不能直接作用於砂質地表,防止了風的吹颺作用;同時也使陽光不能直接照射地面,從而減少了沙丘表層水分的蒸發,加強了砂粒間的團聚力。植物枯枝落葉的堆積,使地面有機質逐漸增多,促進了成土作用。④人為因素。長期粗放的耕作,過度的放牧、樵採,以及其他掠奪式利用風沙地區的土地草原,都會促進風蝕的發展。

風力堆積

風的堆積發生在大氣介質中,是純機械的堆積作用。風在搬運過程中,因風速減小或遇到各種障礙物,風運物便堆積下來形成風積物。高空的懸浮物,遇到冷濕氣團時,粉砂、微塵可作為水滴的凝聚核心,並隨雨滴降落到地面。風的堆積作用具有明顯的分帶性,乾旱的風源地區以風成砂堆積為主,在風源外圍的半乾旱地區則發育風成黃土。

1、風成砂堆積:風沙流遇到障礙物時,砂粒打在障礙物的迎風面上,因能量消耗,堆積下來。如果障礙物是灌木、草叢,部分砂粒便會沉落於灌木或草叢中,最後把障礙物埋沒,形成沙堆。沙堆的出現改變了近地面氣流的動力結構,在沙堆的背風面,產生渦流,使風力減弱,發生堆積。

渦流還可以將沙堆兩側的砂粒卷進背風區堆積,隨着堆積作用的進行,背風坡逐漸變陡,最後形成沙丘。風將迎風坡上的砂粒帶走,並在背風坡堆積下來,沙丘內部也隨之形成順風向的斜層理。在沙源稀少的地區,如沙漠的邊緣,風沙流在開闊平坦的地面上,所形成的月狀沙丘稱為新月形沙丘。

沙丘和沙堆可以孤立存在,也可以連接起來形成沙壠。當一個地區終年盛行兩個方向相近的風,並且風力一大一小時,沙堆、沙丘則順主風向伸延,形成縱向沙壠。如果兩股相反方向的風交替作用,並以一個方向的作用占優勢,則風沙可聚集成垂直風向的橫向沙壠。在乾旱區,風力和風向變化很複雜,因此形成的沙丘、沙壠形態各異,風積物中也具有不同傾向的斜層理,於是形成了風成交錯層。在風力作用下,沙堆、沙丘和沙壠表面形成起伏的沙波紋,遠遠望去,就像浩瀚的海洋一樣,這種地貌稱為沙漠。

2、風成黃土堆積:黃土是一種灰黃或棕黃色的鬆散土狀堆積物,以粉砂和粘土為主,孔隙及垂直節理髮育。其成因複雜,但以風成為主。

風吹蝕地面時,使大量粉砂和粘土離開地面。在紊流上舉力的作用下,懸浮空中,被風帶出沙漠區,隨着風力的減弱徐徐沉降下來,形成風成黃土。風成黃土堆積基本不受地形影響,山頂山坡、溝谷中都可發生堆積,降落面積廣大。例如,在我國北方大興安嶺、太行山幾乎連續分布,面積約為631000平方千米。

風力作用與風化作用的區別

風力作用與風化作用的區別如下:

1、二者的影響因素與覆蓋範圍不同:風化作用的影響因素較多,受風化作用影響的地域也較普遍,可影響到整個地表層;風力作用影響因素主要是風,並且局限於乾旱沙漠地區。

2、二者的結果不同:風化作用形成風化地貌;風力作用形成風成地貌。

3、二者的表現形式不同:風力作用較風化作用的表現形式複雜多樣,主要有:風力侵蝕-風蝕溝谷,風蝕窪地;風力搬運-戈壁,荒漠;風力沉積-沙丘,沙壟,黃土堆積。

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參考文獻

  1. [趙小虎,王新軍,李振山.風力作用下沙粒衝擊起動風速分析[J].乾旱區資源與環境,2015,29(05):53-57.]
  2. [《中國水利百科全書》第二版編輯委員會,中國水利水電出版社.《中國水利百科全書》第二版.北京:中國水利水電出版社,2006:324]