沙丘是地球上沙漠地區廣泛分佈的風沙地貌，是沙質地面經風的吹蝕、搬運和堆積作用而成的一種風積地貌。火星和土衛六上也發現有大量不同形態的沙丘分佈。沙丘形態復雜多樣，令人痴迷。其中，穹狀沙丘由於其獨特魅力，更是科學家們更為感興趣的一類沙丘。

穹狀沙丘是一類外形特殊的沙丘。它們外形渾圓，平面圖形近似圓形或橢圓形，像一個一個大大小小的饅頭，缺乏落沙坡，個體空間分佈不規則。這類沙丘在火星和土衛六上分佈較為普遍。

圖1 A。地球上的穹狀沙丘（塔里木沙漠公路沿線的巨型穹狀沙丘，位於塔克拉瑪干沙漠北部，40°14´ N，83°31´ E，高度達100米左右，子圖為輸沙玫瑰圖）。B。火星上的小型穹狀沙丘（72°49´ N，26°22´ E）。

沙丘如何形成並演變？風沙地貌學者認為，風況和沙源供給豐富度決定了沙丘的形態。但是，對於穹狀沙丘這類特殊的沙丘，在其形成和發育機制上還有待開展進一步研究。

日前，中科院新疆生態與地理研究所首次查明了穹狀沙丘的形態特徵，揭示其形成過程及影響因素，填補了風沙地貌研究的空白。

穹狀沙丘發生在沙源相對較不豐富和復雜風況的環境下。受風況復雜程度的影響，穹狀沙丘可由新月形沙丘（外形類似新月一樣的沙丘）演化而成（圖2）。

圖2 數值模擬中不同風況作用下的沙丘形態特徵。A。單獨發育的新月形與穹狀沙丘。B。發育於不可蝕床面上的新月形與穹狀沙丘。C。風況的複雜程度以輸沙率標準差來表示。

從上圖我們可以看到，穹狀沙丘是從新月形沙丘演化而來，當比較複雜的、各個方向的風吹來後，新月就慢慢被“填滿”，並越堆越高，變成了饅頭形的穹狀沙丘。

而風吹的方向、強度都會影響這些“饅頭”的形成過程。另外，相比新月形沙丘，穹狀沙丘對應著地表上更加強烈的風沙流掠過。

同時，我們還看到，“饅頭”越高，它移動的速度越慢，這與新月形沙丘具有類似的動力學過程，在穩定狀態下，高度越高，其移動速度越慢（圖3 ）。

圖3 穹狀沙丘的動力學機制。A。穹狀沙丘的形態特徵與風況的關係。B。穹狀沙丘的移動速度與高度的關係。

利用穹狀沙丘本身的形態特徵以及移動速度，我們可以反演推算出該區域內的輸沙量。

雖然穹狀沙丘不像新月形沙丘輸沙方向單一，但是，穹狀沙丘在某一個時期某一方向的輸沙量對穹狀沙丘整體的形成有著至關重要的作用。因此，可以直接通過測量自然界中穹狀沙丘的形態、規模以及移動速度來估算局地區域輸沙量以及風況的變化特徵。

此外，我們還可以應用於缺乏風況資料的火星與土衛六沙丘研究。

火星和土衛六上的風況資料我們很難獲取，但是我們可以通過遙感影像去看這些穹狀沙丘的樣子以及變化的規律，然後根據這些資料，以及之前建立好的穹狀沙丘和輸沙量等關係的模型，再來反演和推算出火星和土衛六的風況和輸沙特徵。

也就是說，通過這些大大小小的“饅頭”穹狀沙丘，我們都可以推算出這個區域刮了什麼風，吹了多少沙。

我們對火星和土衛六地貌的了解，或許又進了一步。