PNAS 大学陈发虎院士团队解密为何全球巨型沙丘偏

　　正在地球干旱区，连缀崎岖的沙丘形成了奇特的荒凉景不雅。此中，高度跨越100米的“巨型沙丘”更是惹人瞩目。持久以来，保守概念认为，大气鸿沟层厚度、基岩类型或泥沙供应量是次要节制要素。然而，这些理论似乎难以完全注释为何正在某些区域，沙丘可以或许“疯长”至数百米之巨，而正在临近地域却相对低矮。沙丘从细小形态起步，通过自组织过程逐步发展，但其冲破标准瓶颈、跃升为“巨人”的幕后推手，一直是未解之谜。2026年3月3日，《美国国度科学院院刊》（PNAS）颁发了由大学陈发虎院士、浙江大学张、大学分校盛永伟团队配合通信完成的研究论文，题为《地形影响巨型沙丘分布取形态》。研究团队通过建立全球巨型沙丘数据库并连系数值模仿，了地形正在巨型沙丘构成中的环节感化。中国科学院西北生态资本研究院赵晖副研究员为第一做者，中国科学院西北生态资本研究院为第一单元。研究团队操纵全球数字高程模子，识别并成立了包含全球跨越55，000座巨型沙丘（高度100米）的数据库。成果显示，跨越97%的巨型沙丘集平分布正在撒哈拉戈壁和亚洲干旱区。统计阐发发觉，沙丘高度取密度的关系呈现出清晰的模式：跟着沙丘平均高度的添加，单元面积内的沙丘数量显著削减，表白沙丘的增加过程伴跟着数量的削减，即“粗化”过程。进一步对沙丘高度分布的概率密度函数阐发显示，巨型沙丘的高度分布趋于正态分布，这取较小沙丘遵照的幂律分布构成明显对比，暗示了其背后分歧的动力学机制。研究发觉，巨型沙丘的分布取山脉和盆地地形亲近相关。通过丈量每一座沙丘到比来山脉的距离，团队发觉约77%的巨型沙丘分布正在距离山脉150公里以内的区域，且几乎所有跨越250米的沙丘都位于距山脉100公里范畴内。更主要的是，接近山脉的沙丘不只更高，其间距也更小，形态上呈现出更高的高宽比。这一现象正在全球多个戈壁，如巴丹戈壁、鲁卜哈利戈壁等地均获得印证，表白山脉做为正地形妨碍，显著改变结局地风场取沙通量，推进了沙丘的快速发展。除了山脉，负地形——盆地同样是巨型沙丘的“温床”。一处深达78米的凹地仅占全球巨型沙丘区总面积不到10%，却孕育了全球近20%的巨型沙丘，以及跨越30%的300米以上超崇高高贵大沙丘。正在这些盆地内部，风场正在从坚硬基底进入松软沙地时流速降低，激发沙粒沉降并启动沙丘发育；而当风照顾沙子爬出盆地时，地形抬升再次加快气流，加强取沙粒再分派，使得沙丘正在盆地边缘也能持续增高。为验证地形的感化，研究团队操纵ReSCAL元胞从动机模子，正在不异风况和沙源供给前提下，别离模仿了平展地面、山体（正地形）和盆地（负地形）三种基底上的沙丘演化过程。成果显示，平展地面上沙丘迁徙速度分歧，剪切应力平均，沙丘发育不变但迟缓。而正在山体附近，剪切应力梯度急剧变化，导致沙丘迁徙速度不均，加快了沙丘之间的碰撞取归并，高度敏捷添加。盆地内部则通过入口处的应力下降推进沙粒堆积，出口处的应力回升取地形配合感化，进一步提高了沙丘的高宽比。