沙丘是干旱區(qū)最典型的地貌景觀類型。高度超過100米的巨型沙丘廣泛分布于地球主要沙漠，在火星和土衛(wèi)六等地外天體上也有發(fā)現(xiàn)。它們記錄著區(qū)域氣候環(huán)境變化信息，也反映風場與沙物質之間復雜的相互作用。 一直以來，“自然條件下，松散的沙子可以堆多高？”是人們好奇的科學問題。傳統(tǒng)觀點強調大氣邊界層厚度、沉積物供給等控制因素，但相關理論難以解釋沙山在全球尺度上的空間分異格局。

中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院干旱區(qū)生態(tài)安全與可持續(xù)發(fā)展全國重點實驗室趙暉研究員課題組，聯(lián)合加州大學洛杉磯分校、浙江大學、巴黎城市大學地球物理研究所及中國科學院青藏高原研究所等單位，開展了全球尺度沙山（高度≥100m）的分布與形態(tài)特征分析，并結合數(shù)值模型揭示了高大沙山的發(fā)育機制。

研究發(fā)現(xiàn)，全球97%以上高大沙山集中于撒哈拉沙漠與亞洲干旱區(qū)，充足沙源與強勁風力是沙山發(fā)育的基礎條件；澳大利亞沙漠因植被覆蓋度高、輸沙量有限，而未發(fā)育沙山。全球近91%的沙山高度介于100–200米，且以星狀沙山為主，表明多向風況更利于沙山的形成；高度超300米后以橫向沙山為主，超過400米的沙山僅有33座?？臻g上，大陸內部沙丘場沙山平均高度更高且沙山密度隨沙山平均高度升高而顯著增加。

空間分布顯示，地形是沙山發(fā)育的核心控制因子。全球約48%的沙山分布在距離周圍山體100公里的范圍內，超250米的沙山幾乎全部集中于此；越靠近山體，沙山越高、間距越小、形態(tài)越陡。分布在部分沙漠內部深達30–70米的凹陷地形，僅占全球沙山區(qū)面積的10%，卻發(fā)育近20%的沙山和30%的高度超過300米的沙山。

數(shù)值模擬結果揭示了沙山發(fā)育的核心機制：平坦地形下沙物質均勻分配，抑制高大沙山發(fā)育；山體、盆地等正負地形引發(fā)剪切應力突變，增強沙通量匯聚與沙丘碰撞融合，加速沙丘“粗化”長高。地形通過持續(xù)塑造風場與沙源空間異質性，成為高大沙山形成的關鍵動力。

該研究系統(tǒng)厘清了全球高大沙山的分布格局與特征，突破傳統(tǒng)認知，明確地形對大型風積地貌的主導作用。成果不僅深化了對地球干旱區(qū)沙丘地貌形成過程的理解，也為地外天體風積地貌研究提供了重要理論依據(jù)。

研究成果以Topography influences megadune distribution and morphology為題發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院趙暉研究員、汪克奇博士為論文的共同第一作者，美國加州大學洛杉磯分校盛永偉教授、浙江大學張德國研究員和中國科學院青藏高原研究所陳發(fā)虎院士為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2531162123

全球沙山分布特征

典型邊界條件下（平沙地、正地形、負地形）沙丘演化的數(shù)值模擬