3.3 结果与分析

3.3.1 固定沙丘表面气流特征

观测期间，风向基本稳定，400cm高度风速变化范围为2.1～10.7m·s^-1。从各观测点的相对风速数据来看（图3.3），近地表气流（<200cm）在迎风坡坡脚部位最低，从迎风坡坡脚到丘顶，风速显著增加，丘顶达最高。近地表气流在背风坡减少，从丘顶到背风坡中上部风速锐减，在背风坡中下部气流有所增加，坡脚部位又有所减少，中下部位呈现相对高速区，但各观测点上的风速均远低于丘顶风速。气流在较高位置（200～400cm）上的变化规律与近地表气流变化特征不同，该区域气流从迎风坡坡脚到丘顶呈先减少后增加的趋势，丘顶达最高。在背风坡，该区域气流呈减少的趋势，与近地表气流在背风坡中下部有所增加的变化趋势不同。近地表气流在背风坡中下部出现一个相对高速区，可能是气流在背风坡形成了一个回流，提高了背风坡中下部位的风速。

图3.3 固定沙丘表面的气流特征

(a)8.6m·s^-1;(b)9.3m·s^-1

为定量描述各观测点的风速变化，定义一个风速放大率：

式中：M为放大率；U₁和U₂分别为起点和终点的风速。

按上述定义，各观测点之间的风速放大率见表3.1。迎风坡风速放大率为正，从坡脚到丘顶其放大率呈先增加后减少的趋势。在背风坡，中上部风速放大率为负，中下部风速放大率为正，坡脚部位风速放大率为负值，说明在背风坡所形成的回流在中下部减少了风速的降低。各观测点不同高度风速放大率不尽相同，说明沙丘表面气流特征十分复杂（表3.1）。

3.3.2 各观测点生物结皮厚度和抗剪强度

各观测点生物结皮的发育特征见表3.2。迎风坡坡脚部位生物结皮厚度最大，从坡脚到中上部，生物结皮的平均厚度明显减少。背风坡坡脚部位生物结皮的平均厚度也较高，从坡脚到中部，生物结皮的平均厚度也趋于降低，呈沙丘中下部生物结皮的发育良好，沙丘中上部无生物结皮分布或分布发育程度较低的生物结皮。各观测点生物结皮抗剪强度的变化趋势与生物结皮厚度的变化趋势基本一致，呈沙丘坡脚部位其抗剪强度较高，沙丘中上部其抗剪强度较低的特点。

3.3.3 沙丘不同地貌部位生物结皮层机械组成

不同地貌部位生物结皮机械组成见表3.3。生物结皮机械组成以细砂为主，中砂次之。不同地貌部位生物结皮机械组成具有差异，迎风坡坡脚和背风坡坡脚处生物结皮所含细颗粒物最多，迎风坡中部结皮中细颗粒物含量有所减少，结皮中所含细颗粒物百分含量呈从沙丘坡脚至中上部减少的特点。

3.3.4 风速与生物结皮发育特征之间的相关性

各观测点风速与生物结皮厚度、抗剪强度之间的相关性如图3.4所示。生物结皮厚度、抗剪强度与风速呈负相关关系，即沙丘风速较高部位生物结皮的厚度和抗剪强度较低，风速较低部位生物结皮的厚度和抗剪强度较高，风速最高的丘顶部位无生物结皮的发育，表现出风速相对较小的迎风坡中下部、背风坡中下部和丘间地生物结皮发育良好，风速相对较高的丘顶部位无生物结皮发育。

图3.4 生物结皮发育与风速之间的相关性

（a）风速与结皮厚度之间的相关性；（b）风速与结皮抗剪强度之间的相关性