사구
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1. 개요
사구는 바람과 모래의 상호 작용으로 형성되는 지형으로, 사막과 해안 지역 등 다양한 환경에서 발견된다. 사구는 형태, 위치, 식생 유무 등에 따라 여러 종류로 분류되며, 바르한, 횡사구, 종사구, 성사구, 포물선형 사구 등이 있다. 해안 사구는 해풍에 의해 모래가 내륙으로 운반되어 형성되며, 하안 사구는 하천 주변에, 내륙 사구는 사막 등 내륙 지역에 발달한다. 사구는 튀는 이동, 시트 유동, 산사태 등을 통해 이동하며, 인간의 서식지를 침범하거나 농작물에 피해를 줄 수 있어 보전의 필요성이 강조된다. 전 세계적으로 다양한 사구가 존재하며, 한국에서는 신두리 해안 사구가 천연기념물로 지정되어 보호받고 있다.
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| 사구 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 개요 | |
| 정의 | 바람의 작용이나 물의 흐름으로 인해 형성된 모래 언덕 |
| 형태 | 모래 언덕 복합체 모래 언덕 지대 사막 모래 바다 |
| 구성 | 바람에 날리는 모래 퇴적물 |
| 형성 요인 | 바람 물 지형 |
| 구조 | |
| 경사면 | 미끄럼 사면 |
| 후미 | 모래 언덕 슬랙 모래 언덕 하류 |
| 모래 언덕 스트림 | 물이 흐르는 퇴적물 흐름 |
| 유형 | |
| 사막 모래 언덕 | 모래 언덕 별 모양 모래 언덕 초승달 모양 모래 언덕 선형 모래 언덕 |
| 해안 모래 언덕 | 해안 모래 언덕 전구 모래 언덕 후구 모래 언덕 해안 초승달 모양 모래 언덕 |
| 하천 모래 언덕 | 하천 모래 언덕 |
| 생태계 | |
| 생태계 역할 | 생물 다양성 보존 방풍림 역할 연안 보호 |
| 식물 | 모래 언덕에 적응한 식물 서식지 |
| 보호 및 관리 | |
| 인공 모래 언덕 | 인공 모래 언덕 건설 |
| 모래 언덕 복원 | 모래 언덕 복원 노력 |
| 모래 언덕 보존 | 모래 언덕 시스템 보호 |
2. 사구의 형성
사구는 바람과 모래의 상호작용으로 형성되는 지형으로, 특히 사막에서는 주변 상황 변화에 따라 다양한 이동성 사구가 만들어진다.[79] 역사적으로 사구는 목장, 소나무 조림을 통한 송진 채취, 과수원, 어패류 건조장, 경마장 등으로 이용되었다.[76]
돗토리 대학 농학부에서는 사구 녹화 연구가 진행 중이다. 1990년 이후 돗토리 대학 농학부 부속 사구이용연구시설은 전국 공동이용시설인 건조지연구센터로 변경되었으나, 관리 운영은 여전히 돗토리 대학 농학부가 담당하고 있다.
2. 1. 바람과 모래의 상호작용
모래는 바람에 의해 밀리거나(크리프), 튀어 오르면서(도약) 이동한다. 모래가 모래에 부딪히면 달라붙을 가능성이 더 높고, 모래가 더 응집력 있는 표면에 부딪히면 튀어 오를 가능성이 더 높다. 이러한 피드백 루프는 모래가 사구로 축적되는 데 도움을 준다.[15]
사구는 바람이 불어오는 쪽(풍상면)과 바람이 불어가는 쪽(풍하면)을 가진다. 모래는 풍상면을 따라 이동하고, 풍하면을 따라 미끄러져 내려온다. 모래가 미끄러져 내려온 사구의 면을 '''사면'''이라고 한다.[16]
사구, 리플, 드라아는 모두 같은 종류의 물질로 이루어진 퇴적물이지만, 크기에 차이가 있다. 사구는 보통 7cm 이상, 리플은 3cm 미만의 높이를 가진다. 드라아는 길이가 수 킬로미터에 달하고 높이가 수십에서 수백 미터에 이르는 매우 큰 지형이다.[15]
베그놀드 공식은 입자가 운반될 수 있는 속도를 나타낸다.
사구는 모래가 충분하고 바람이 강하며 건조한 곳에서 잘 생성된다. 북해에 면한 영국이나 덴마크의 해안에서는 수십 년에서 수백 년에 걸쳐 사구에 도시가 매몰되거나, 사구가 이동한 후 수백 년 전의 도시가 나타나는 경우가 있다.[76]
사구의 형태와 규모는 우세풍의 세기, 모래 공급량, 지반의 원형, 식물의 식생 등에 의해 결정된다. 모래가 바람에 의해 퇴적되는 것을 사퇴(堆砂), 모래가 바람에 의해 날아가는 것을 탈사(禿砂)라고 한다.[77]
2. 2. 사구 형성의 조건
모래가 충분하고 바람이 강하며 건조한 곳에서 사구가 잘 생성된다. 북해에 면한 영국이나 덴마크의 해안에서는 수십 년에서 수백 년에 걸쳐 여러 사구에 도시가 매몰되거나, 사구가 이동한 후 수백 년 전의 도시가 나타나는 경우가 있다.3. 사구의 종류
사구는 형태, 위치, 식생 유무 등 다양한 기준으로 분류할 수 있다. 바람의 방향, 모래의 양, 그리고 주변 환경에 따라 여러 종류의 사구가 만들어진다.
- 형태에 따른 분류
- 바르한(초승달형 사구): 바람이 한 방향으로만 불 때 만들어지는 초승달 모양의 사구이다. 양쪽 끝은 바람이 부는 쪽으로 뾰족하게 뻗어 있으며, 모래가 적은 곳에서 잘 발달한다.[80]
- 횡사구: 모래가 많은 곳에서 바르한이 옆으로 연결되어 만들어진 사구로, 바람 방향과 수직으로 길게 이어진다.[25] 사하라 사막의 에르그(erg)가 대표적인 예시이다.
- 종사구(세이프): 바람이 두 방향으로 불 때 만들어지는 사구로, 바람 방향으로 길게 뻗어 있다. 사하라 사막과 아라비아 반도에서 흔히 볼 수 있으며, 높이가 수백 미터에 달하는 거대한 규모를 자랑한다.[25]
- 성사구: 여러 방향의 바람과 상승기류의 영향으로 만들어지는 별 모양의 사구이다. 대상들의 길잡이 역할을 하기도 했다.[26]
- U자형 사구: 해안 사구에서 주로 나타나는 형태로, 식물이 자라는 부분은 고정되고 바람의 영향을 받는 부분은 이동하면서 U자 모양을 이룬다.
- 위치에 따른 분류
- 해안 사구: 바닷가의 모래가 바람에 의해 내륙으로 이동하여 만들어진 사구이다. 사빈의 모래가 공급원이며, 사초(沙草)나 해송과 같은 식물이 자라면서 사구를 안정시킨다.[81]
- 하안 사구: 하천 주변에 형성되는 사구이다.
- 내륙 사구: 해안이나 하천에서 멀리 떨어진 내륙에 형성되는 사구이다. 화이트샌즈 국립공원과 같이 석고 결정으로 이루어진 독특한 사구도 있다.[47]
- 식생 유무에 따른 분류[76]
- 회색사구: 식물이 자라는 사구
- 백색사구: 식물이 자라지 않는 사구
이 외에도 사구는 모래의 퇴적과 침식 여부에 따라 퇴적사구와 침식사구, 고정 여부에 따라 이동사구와 고정사구로 분류할 수 있다.[76]
3. 1. 형태에 따른 분류
사구는 우세풍의 방향과 모래 공급량에 따라 다양한 형태로 나타난다. 바람과 모래의 상호작용으로 형성되는 사구는 주변 환경 변화에 따라 여러 모양으로 나타나는데, 특히 사막에서 이러한 이동성 사구들을 흔히 볼 수 있다.[79]사구는 모래 입자의 크기에 따라, 그리고 석영, 탄산칼슘, 눈, 석고 등 다양한 물질로 구성될 수 있다. 바람이 불어오는 쪽을 풍상면, 바람이 불어가는 쪽을 풍하면이라고 하며, 모래는 풍상면을 따라 이동하다가 풍하면을 따라 미끄러져 내린다. 이때 모래가 미끄러져 내리는 면을 사면(slipface)이라고 한다.[15]
사구는 형태와 생성 원인, 위치, 고정 여부, 식생 유무에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
| 기준 | 종류 | 설명 |
|---|---|---|
| 형태 | 종단사구 | 우세풍에 평행하게 형성 |
| 횡단사구 | 우세풍에 직각으로 형성 | |
| 바르한 사구 | 바람 아래쪽으로 뿔이 뻗은 말굽 모양 | |
| 포물선 사구 | 바람 위쪽은 급경사, 아래쪽은 완경사 | |
| 생성 원인 | 퇴적사구 | 모래가 쌓여서 만들어짐 |
| 침식사구 | 침식 작용으로 만들어짐 | |
| 위치 | 해안사구 | 해안가에 형성 |
| 하안사구 | 하천가에 형성 | |
| 내륙사구 | 내륙에 형성 | |
| 고정 여부 | 이동사구 | 이동하는 사구 |
| 고정사구 | 고정된 사구 | |
| 식생 유무 | 회색사구 | 식물이 있는 사구 |
| 백색사구 | 식물이 없는 사구 |
이 외에도 기본적인 형태에 따라 초승달형, 직선형, 별형, 돔형, 포물선형 등으로 나눌 수 있으며, 사구 지역은 단순형, 복합형, 복잡형으로 구분할 수 있다.[17]
리플, 사구, 그리고 드라아[15]는 모두 같은 종류의 물질로 구성된 퇴적물이지만, 크기에 따라 구분된다. 사구는 보통 7cm 이상의 높이를 가지며 리플을 포함할 수 있고, 리플은 3cm 미만의 높이를 가진다.[16] 드라아는 매우 큰 풍성 퇴적 지형으로, 길이가 수 킬로미터에 달하고 높이가 수십에서 수백 미터에 이르며, 중첩된 사구를 포함할 수 있다.
베그놀드 공식은 입자가 운반될 수 있는 속도를 나타낸다.
3. 1. 1. 바르한 (초승달형 사구)
이동성 사구 중에서 모양이 가장 단순하고 기본적인 것을 바르한이라고 한다. 바르한은 강한 바람이 한 방향으로만 부는 곳에서 잘 발달하는데 좌우의 양쪽 끝에 바람 부는 쪽으로 뾰족한 날개가 뻗어 있어 평면이 마치 초승달처럼 생겼다. 바람맞이 쪽 사면은 경사가 완만하고 바람그늘 쪽은 급사면이다. 바람맞이 쪽 사면 위를 바람에 불려 올라간 모래가 정상에 도달한 후에 바람그늘 쪽 사면으로 굴러 떨어지는데 급사면은 사구 모래의 안식각에 의해 거의 일정하게 약 32도의 경사를 유지한다. 바르한은 모래 공급량이 많지 않은 곳에서 발달한다. 따라서 바르한 사이사이에는 모래가 없는 기반암이나 자갈이 드러난 경우가 많다.[80]바람맞이 쪽에서는 모래가 제거되고 그 반대쪽에서는 굴러떨어지는 모래가 추가되기 때문에 바르한은 서서히 앞으로 움직인다. 바르한이 움직이는 속도는 지표의 상태나 식생 등 여러 요인의 영향을 받는데, 특히 바르한의 크기와 높이에 반비례한다. 양쪽 날개가 바람 부는 쪽으로 뾰족하게 뻗은 이유도 이 부분의 높이가 중앙부보다 낮기 때문이다. 작은 바르한은 하루에 5cm까지도 이동할 수 있지만 높이 30m, 너비 400m 정도의 큰 바르한은 몇 년간의 관측을 통해서만 그 이동 정도를 파악할 수 있다.[80]
바르칸 사구는 초승달 모양의 언덕으로, 일반적으로 길이보다 폭이 더 넓다. 풍하측 사면은 사구의 오목한 쪽에 있다. 이러한 사구는 한 방향에서 일관되게 부는 바람(단봉성 바람) 하에서 형성된다. 모래 공급량이 비교적 적을 때는 별개의 초승달 모양으로 형성된다. 모래 공급량이 많으면 바르카노이드 능선으로 합쳐진 다음 횡단 사구가 된다.
일부 초승달 모양 사구는 다른 어떤 유형의 사구보다 사막 표면을 더 빠르게 이동한다. 1954년부터 1959년 사이에 중국 닝샤 후이족 자치구에서 한 무리의 사구가 연간 100m 이상 이동했으며, 이집트의 서부 사막에서도 비슷한 속도가 기록되었다. 지구상에서 가장 큰 초승달 모양 사구는 중국의 타클라마칸 사막에 있으며, 평균 정상 간 폭이 3km가 넘는다.[17]
3. 1. 2. 횡사구
모래 공급이 많은 곳에서는 각각의 바르한이 횡적으로 연결되어 바람 방향과 수직 방향으로 이어지는 횡사구가 발달한다. 모래 공급이 많기 때문에 지면 전체가 사구로 뒤덮이게 되고 폭풍 속 바다의 파도와 비슷한 경관을 이루게 된다.[25] 이러한 사구로 덮인 모래사막을 사하라에서는 에르그(erg)라고 부르는데, 사하라 사막의 약 10%가 에르그로 덮여 있다.[25]풍부한 초승달 모양 사구는 바르카노이드(barchanoid) 능선으로 합쳐질 수 있으며, 이는 다시 직선형(또는 약간 구불구불한) 횡사구(transverse dunes)로 이어진다. 횡사구는 능선 정상에 수직으로 바람이 불기 때문에, 바람 방향과 횡으로 위치한다고 해서 그렇게 불린다.[25]
3. 1. 3. 종사구 (세이프)
종사구는 세이프라고도 불리는데, 모래가 풍부한 곳에서 잘 발달한다. 1차적인 탁월풍과 함께 시기를 달리하면서 약간 비스듬하게 부는 2차 탁월풍이 부는 곳에서 발달한다. 2차 탁월풍은 바르한의 한쪽 날개를 비스듬한 방향으로 길게 연장시키면서 사구를 성장하게 하고 이 과정에 따라 바람이 부는 방향으로 사구가 길게 형성되는 것이다. 종사구는 인공위성 사진이 보급된 이후 광범위한 지역에 걸쳐서 규칙적으로 나타난다는 사실이 밝혀졌다.[25] 사하라 사막 북부에서는 사구가 약간 남동쪽으로 배열되어 있고, 남쪽으로 가면서 방향이 점점 바뀌어 남부 사하라에서는 남서쪽을 향해 발달하였다. 아라비아 반도에서도 비슷한 패턴이 나타나는데 이는 아열대 고압대에서 부는 바람의 일반적인 방향과 일치하고 있다. 종사구는 그 규모가 매우 큰 것이 특징이다. 이란 북부에는 높이 200m에 너비가 1km에 이르는 것이 있는가 하면, 사하라 사막에는 높이 100m에 길이가 300km 이상 연속적으로 발달한 사례도 있다.세이프 사구는 두 개의 사면(slip face)을 가지기 때문에 능선이 날카롭다.[25] 아랍어로 "칼"을 뜻하는 단어에서 유래하여 세이프 사구라고 부른다. 길이가 160km가 넘는 경우도 있어 위성 사진에서 쉽게 확인할 수 있다.
세이프 사구는 양방향 바람과 관련이 있다. 이러한 사구의 장축과 능선은 모래 이동의 결과 방향을 따라 뻗어 있다.[18] 일부 선형 사구는 합쳐져 Y자 모양의 복합 사구를 형성한다.[17]
형성 과정은 논쟁의 여지가 있다. 랄프 바그놀드는 그의 저서 『바람에 날리는 모래와 사막 사구의 물리학』에서 일부 세이프 사구는 바르한 사구가 양방향 바람 체계로 이동하고 초승달 모양의 한쪽 팔이나 날개가 길어질 때 형성된다고 제안했다. 다른 학자들은 세이프 사구가 단방향 바람의 와류에 의해 형성된다고 주장한다.[25] 잘 발달된 세이프 사구 사이의 보호된 도랑에서는 바람이 사구에 의해 단방향으로 제한되기 때문에 바르한 사구가 형성될 수 있다.
세이프 사구는 사하라 사막에서 흔히 볼 수 있다. 높이는 최대 300m, 길이는 최대 300km에 달한다. 아라비아 반도 남쪽 3분의 1에는 룹알할리 또는 공허지대라고 불리는 광대한 에르그가 있는데, 거의 200km에 걸쳐 뻗어 있고 300m가 넘는 높이에 달하는 세이프 사구가 있다.
주기적으로 바람의 방향이 바뀌는 곳이라면 어떤 모양의 사구라도 역전 사구가 될 수 있다. 이러한 사구는 일반적으로 서로 반대 방향을 향하는 주요 배면과 작은 배면을 가지고 있다. 작은 배면은 보통 일시적이며, 역풍이 분 후 나타나고 다음에 주된 방향으로 바람이 불면 일반적으로 파괴된다.[25]
3. 1. 4. 성사구
상승기류가 탁월하게 일어나는 곳에서 발달하는 사구이다. 여러 방향의 바람이 작용하여 중앙의 봉우리가 예리한 능선을 이루면서 사방으로 뻗어 있어, 평면 형태가 별 모양을 띤다.[25] 큰 것은 높이가 100m에 달하기도 하며, 아라비아의 일부 지역에서 볼 수 있다. 성사구는 한 곳에 고정되어 이동하지 않기 때문에 사막을 이동하는 대상들의 길잡이로 이용되었다.[26]별 모래 언덕은 봉우리의 중앙 고지에서 방사형으로 뻗어나가는 세 개 이상의 면이 있는 피라미드 모양이다. 다방향 바람 체계가 있는 지역에서 축적되는 경향이 있으며, 옆으로 성장하기보다는 위쪽으로 성장한다. 사하라 사막의 그랑 에르그 오리엔탈을 지배하며, 다른 사막에서는 특히 지형적 장벽 근처의 사막 가장자리에 나타난다.
중국 남동부의 바단자란 사막에는 최대 500m 높이에 달하는 성사구가 있는데, 이는 지구상에서 가장 높은 모래 언덕일 수 있다.
| 사구 | 기저부로부터 높이 (피트/미터) | 해수면으로부터 높이 (피트/미터) | 위치 | 참고 |
|---|---|---|---|---|
| 바다인 자란 사막 (Badain Jaran Dunes) | ≈500m | ≈2020m | 중국 고비 사막 내몽골 알라산 평원 바단자란 사막 | 세계에서 가장 높은 정지 사구이자 아시아에서 가장 높은 사구[67] |
| 별 모양 사구 (Star Dune) | >230m | ≈2730m | 미국 콜로라도주 그레이트 샌드 듄스 국립공원 및 보호구역 | 북아메리카에서 가장 높은 사구 |
3. 1. 5. 포물선형 사구
포물선형 사구(parabolic dune)는 U자 또는 V자 모양의 모래 언덕으로, 볼록한 앞부분과 길게 뻗은 팔 모양의 부분이 특징이다. 주로 해안 사구에서 발견되며, 식생이 있는 모래가 침식되어 U자 모양의 함몰부가 생기는 블로우아웃 사구에서 형성된다. 길게 뻗은 팔 부분은 식생에 의해 고정되며, 지구상에서 알려진 가장 큰 팔의 길이는 12km에 달한다.[82] 이러한 사구는 U자형, 블로우아웃, 또는 헤어핀 사구라고도 불린다. 초승달 모양의 사구와 달리, 사구의 정상은 바람이 불어오는 방향을 향하며, 사구의 대부분의 모래는 앞쪽으로 이동한다.[82]
이 사구들은 평면도에서 볼 때, 매우 고운 모래에서 중간 정도 크기의 모래로 이루어진 U자형 또는 V자형 언덕이며, 사구 중앙 뒤쪽으로 바람이 불어오는 방향으로 길게 뻗은 팔이 있다. 코 부분의 바깥쪽과 팔의 바깥쪽 경사면에는 종종 사면이 나타난다.
반건조 지역에서 자주 발견되는 이 사구는, 강수량이 사구의 아랫부분과 하부 토양에 머무르며 안정성을 유지한다. 사구를 덮고 있는 식물(풀, 관목, 나무)은 뒷부분의 팔을 고정하는 데 도움이 된다. 내륙 사막에서는 패러볼릭 사구가 식생에 의해 부분적으로 고정된 모래판의 블로우아웃에서 기원하여 바람이 부는 방향으로 확장된다. 해안 지역과 큰 호수의 기슭에서는 해변 모래에서 기원하여 내륙의 식생 지역으로 확장되기도 한다.[82]
대부분의 패러볼릭 사구는 식생이 모래의 축적을 멈추거나 느리게 하는 코 부분을 제외하고는 수십 미터를 넘는 높이에 도달하지 않는다. 단순 패러볼릭 사구는 앞쪽 코 뒤쪽 바람이 불어오는 방향으로 뻗은 하나의 팔만 가지고 있다. 복합 패러볼릭 사구는 여러 개의 팔이 합쳐진 형태이며, 복잡한 패러볼릭 사구는 보통 바르칸형 또는 선형의 부속적인 중첩 또는 합쳐진 형태를 포함한다.
초승달 모양의 사구와 마찬가지로, 패러볼릭 사구는 대부분 일정한 방향으로 매우 강한 바람이 부는 지역에서 나타난다. 패러볼릭 사구와 초승달 모양의 사구의 성장과 이동과 관련된 유효 풍향은 아마도 가장 일관성이 있을 것이다.
이 사구는 잘 분류된 매우 고운 모래에서 중간 정도 크기의 모래(약 0.06~0.5mm)로 구성된다. 바깥쪽 사면에만 느슨한 모래와 가파른 경사를 가지고 있으며, 안쪽 경사면은 대부분 단단하게 다져져 있고 식생에 의해 고정되어 있다. 개별 사구 사이의 통로도 마찬가지이다. 모든 사구의 팔이 같은 방향으로 향하고, 사구 간 통로는 일반적으로 느슨한 모래가 제거되어 있기 때문에, 사구의 뒷부분 팔 사이의 통로는 통과하기 쉽지만, 뒷부분 팔을 넘거나 코 부분을 통과하는 것은 매우 어렵다. 코 부분은 일반적으로 식생이 거의 없거나 전혀 없는 느슨한 모래로 이루어져 있기 때문이다.
3. 1. 6. 기타 사구 형태
리플, 사구, 드라아[15]는 모두 같은 종류의 물질로 이루어진 퇴적물로, 이들 사이에는 보편적으로 정확한 구분이 존재하지 않는다. 사구는 일반적으로 7cm 이상의 높이로 정의되며 리플을 포함할 수 있고, 리플은 3cm 미만의 높이를 가진 퇴적물이다.[16] 드라아는 길이가 수 킬로미터에 달하고 높이가 수십에서 수백 미터에 이르는 매우 큰 풍성 퇴적 지형으로, 중첩된 사구를 포함할 수 있다.
사구는 모래 크기의 입자로 이루어지며 석영, 탄산칼슘, 눈, 석고 또는 기타 물질로 구성될 수 있다. 사구의 바람이 부는 쪽(상류 쪽, 흐름이 있는 쪽)을 풍상면이라고 하며, 바람이 불어가는 쪽을 풍하 쪽이라고 한다. 모래는 풍상면을 따라 밀리거나(크리프) 튀어 오르고(사층리), 풍하면을 따라 미끄러져 내려온다. 모래가 미끄러져 내려온 사구의 면을 '''사면'''(slipface)이라고 한다.
베그놀드 공식은 입자가 운반될 수 있는 속도를 나타낸다.
드라아(Draas)는 매우 대규모의 사구 지형으로, 높이가 수십 미터에서 수백 미터에 달하고, 너비는 수 킬로미터, 길이는 수백 킬로미터에 이를 수 있다.[25] 드라아가 특정 크기에 도달하면 일반적으로 중첩된 사구 형태가 발달한다.[26] 드라아는 더 작은 사구보다 더 오래되고 이동 속도가 느리며,[25] 기존 사구의 수직 성장을 통해 형성되는 것으로 여겨진다. 드라아는 사막에서 널리 분포하며, 지질 기록에 잘 나타나 있다.[26]
사구의 모래 덩어리는 바람이 사구의 정점보다 아래 또는 위에서 사구와 접촉하는지에 따라 풍상 또는 풍하 방향으로 이동할 수 있다. 바람이 위에서 불면 모래 입자는 풍하 방향으로 이동하며, 풍하 방향의 모래 유동량이 풍상 방향보다 크다. 반대로, 바람이 아래에서 불면 모래 입자는 풍상 방향으로 이동한다. 또한, 바람이 모래 입자를 운반하면서 사구에 부딪히면 바람이 모래 입자를 운반하지 않고 사구에 부딪히는 경우보다 사구의 모래 입자가 더 많이 도약(saltate)한다.[27]
3. 2. 위치에 따른 분류
사구는 위치에 따라 '''해안 사구''', '''하안 사구''', '''내륙 사구'''로 분류된다.[76]3. 2. 1. 해안 사구
해안 사구는 바닷가에서 사빈의 모래가 해풍에 의해 내륙 쪽으로 이동하여 쌓여 만들어진 모래 언덕이다.[81] 사빈이 파랑의 퇴적작용으로 형성된 것이라면 사구는 바람의 퇴적작용으로 형성된 것이다. 사빈 안쪽에 파랑의 영향이 미치지 않는 곳에는 여러 가지 사초(沙草)가 정착하는데, 이들은 사빈에서 불어오는 모래를 고정시키면서 사구가 성장하는 것을 돕는다. 사구가 커져서 안정 상태에 이르면 해송과 같은 수목도 들어선다.[81]보통 해안에서는 사빈과 나란하게 발달된 사구열이 하나만 분포한다. 간혹 폭풍이 밀려오면 사구가 침식되기도 하지만, 다시 모래가 공급되고 사초가 정착하면 원래 상태로 돌아간다. 그러나 사구에 콘크리트 구조물을 설치하거나 방파제를 쌓게 되면 모래 공급이 중단되고 사빈과 함께 사구가 침식된다.
주변 하천으로부터 모래가 풍부하게 공급되는 해안에서는 해안선과 나란하게 여러 개의 사구열이 발달하기도 하는데, 이를 비치리즈(beach ridge)라고도 한다. 사구열과 사구열 사이에는 저지대의 습지가 발달할 수 있으며 독특한 습지 생태계를 형성한다. 한편 모래 공급이 많아도 해풍이 강한 곳에서는 내륙 쪽으로 모래 이동이 심하여 비치리즈가 발달하지 않는다. 대신 건조 지역처럼 U자형의 이동성 사구가 만들어지는데, 농경지와 숲이 매몰되기도 한다. 건조 지역의 바르한에서는 바람이 부는 방향으로 날개가 꺾이지만 해안 사구의 U자형 사구는 반대 방향으로 날개가 만들어진다.[82]
해안 사구[28]는 젖은 모래가 해안선을 따라 퇴적되어 말라 바람에 날리면서 형성된다.[29] 사구는 바람에 날리는 모래가 쌓일 수 있을 만큼 해변이 넓고, 일반적으로 '''육지로 향하는 바람'''이 모래를 내륙으로 불어오는 곳에 형성된다. 해안 사구 형성의 세 가지 핵심 요소는 풍부한 모래 공급, 모래를 이동시키는 바람, 그리고 모래가 쌓일 장소이다.[30] 식물, 자갈 등과 같은 장애물은 바람의 속도를 늦추고 모래 입자가 퇴적되도록 유도한다.[31] 이러한 작은 "초기 사구" 또는 "그림자 사구"는 바람을 늦추는 장애물이 수직으로 성장할 수 있는 경우(예: 식물) 수직 방향으로 성장하는 경향이 있다. 해안 사구는 종자 또는 근경을 통해 해안 식물이 옆으로 성장함에 따라 옆으로 확장된다.[32][33] 해안 사구 모델은 최종 평형 높이가 수위와 식물이 자랄 수 있는 지점 사이의 거리와 관련이 있음을 시사한다.[34]
사구는 일반적으로 1차 사구군 또는 2차 사구군으로 분류된다.[28] 1차 사구는 대부분의 모래를 해변 자체에서 얻는 반면, 2차 사구는 1차 사구에서 모래를 얻는다.
해안 사구는 사생활을 보호하고 지역 동식물을 위한 서식지를 제공할 수 있다. 모래뱀, 도마뱀, 설치류와 같은 동물들이 모든 종류의 곤충과 함께 해안 사구에 서식할 수 있다.[37] 종종 사구의 식생에 대해 논의할 때 해안 사구가 동물에게 얼마나 중요한지 간과하는 경우가 많다. 또한 여우와 들돼지와 같은 일부 동물은 먹이를 찾기 위해 해안 사구를 사냥터로 이용할 수 있다.[38] 조류는 해안 사구를 둥지를 트는 장소로 이용하는 것으로도 알려져 있다.
시간이 지남에 따라 해안 사구는 열대성 저기압이나 기타 강력한 폭풍의 영향을 받을 수 있다. 폭풍이 발생하는 동안 사구는 해안으로 이동하는 파도 에너지를 최소화하는 데 중요한 역할을 한다. 결과적으로, 특히 폭풍 해일의 영향을 받는 포어던 지역의 해안 사구는 후퇴하거나 침식된다.[41] 해안 사구에 대한 열대성 활동으로 인한 피해를 줄이기 위해 모래 축적을 돕기 위해 개별 기관이 울타리를 설치하는 등 폭풍 후 단기적인 노력을 기울일 수 있다.[42]
어떤 폭풍 해일 동안 사구가 얼마나 침식되는지는 해안선의 위치와 특정 계절의 해변 지형과 관련이 있다. 겨울 날씨가 더욱 혹독한 지역에서는 여름에 파도가 완만해짐에 따라 해변이 더 볼록한 모습을 띠는 반면, 겨울에는 더 오목한 모습을 띨 수 있다. 결과적으로 해안 사구는 여름보다 겨울에 훨씬 더 빠르게 침식될 수 있다. 반대로 여름 날씨가 더 혹독한 지역에서는 그 반대의 경우가 발생한다.[43]
해안 지역 사회에는 많은 위협이 있다. 예를 들어 샌프란시스코의 일부 해안 사구는 도시화로 인해 완전히 변형되어 인간의 사용을 위해 사구의 모양이 바뀌었다. 이로 인해 토종 종이 위험에 처하게 된다. 캘리포니아와 영국 특정 지역에서 또 다른 위험은 외래종의 유입이다. ''Carpobrotus edulis''과 같은 식물 종은 사구를 안정시키고 원예적 이점을 제공하기 위해 남아프리카에서 도입되었지만, 대신 토종 종으로부터 땅을 빼앗아 확산되었다. 유럽 해초로 알려진 ''Ammophila arenaria''도 비슷한 이야기를 가지고 있지만 원예적 이점은 없다. 그것은 훌륭한 지표면을 가지고 있고 의도한 대로 사구를 안정화시켰지만 의도하지 않은 부작용으로 해당 사구에서 토종 종이 번성하는 것을 막았다. 현재 이러한 외래종을 제거하기 위한 노력이 진행되고 있다.[44][45]
모래가 충분하고 바람이 강하며 건조한 곳에서 사구가 잘 생성된다. 북해에 면한 영국이나 덴마크의 해안에서는 수십 년에서 수백 년에 걸쳐 여러 사구에 도시가 매몰되거나, 사구가 이동한 후 수백 년 전의 도시가 나타나는 경우가 있다.
사구의 형태와 규모는 우세풍의 세기, 모래 공급량, 지반의 원형, 식물의 식생 등에 의해 결정된다.[76]
3. 2. 2. 하안 사구
하천 주변에서 바람에 의해 형성되는 사구는 모래가 충분하고 바람이 강하며 건조한 곳에서 잘 생성된다.3. 2. 3. 내륙 사구
석회암 산이 많은 사막 지역, 특히 폐쇄 분지를 둘러싸고 있는 뉴멕시코주 남중부의 화이트샌즈 국립공원과 같은 곳에서는, 간헐적인 폭풍성 강우로 녹아 있는 석회암과 석고가 분지 내 저지대의 웅덩이로 운반된다. 물이 증발하면서 석고가 침전되어 셀레나이트 결정을 형성한다. 이 과정에서 남은 결정은 바람에 의해 침식되어 눈 덮인 풍경과 같은 광대한 백색 사구 지대를 형성한다. 이러한 유형의 사구는 드물며, 바다로 씻겨 내려가지 않고 고용해성 석고를 유지하는 폐쇄된 건조 분지에서만 형성된다.[47]
나브카 또는 덤불 모래언덕은 식물에 의해 고정된 작은 모래언덕이다. 이들은 일반적으로 사막화 또는 토양 침식을 나타내며, 동물들의 둥지와 굴로 이용된다. 모래가 충분하고 바람이 강하며 건조한 곳에서 잘 생성된다.
3. 3. 기타 분류
사구는 퇴적과 침식, 이동과 고정, 회색과 백색 등 다양한 기준으로 분류할 수 있다.4. 사구의 생태계
사구는 척박한 환경이지만, 다양한 동식물이 적응하여 살아가고 있다. 해안 사구는 모래뱀, 도마뱀, 설치류와 같은 동물들과 다양한 곤충들의 서식지이다.[37] 여우나 멧돼지와 같은 일부 동물들은 먹이를 찾기 위해 해안 사구를 사냥터로 이용하기도 하며,[38] 조류는 해안 사구를 둥지를 트는 장소로 이용한다.[38]
4. 1. 해안 사구의 식물
해안 사구에는 염분과 건조에 강한 식물들이 주로 서식한다. 초기에는 갯그령[46], 갯잔디[46] 등 사초과 식물이 정착하여 모래를 고정시키고 사구 형성을 돕는다.[81] 이들은 깊은 뿌리와 뿌리혹을 통해 척박한 환경에 적응한다.[46]사구가 안정되면 다양한 식물 군락이 형성된다. 헤더, 황야, 가시덤불 등이 나타나며, 이들은 작고 가시가 있는 잎으로 증산 작용을 줄인다.[46] 시간이 지나면서 토양에 부식이 쌓이면 침엽수림이 형성되기도 한다.[46] 사구 사이의 습지에는 땅속버드나무, 솜털이슬, 노랑꽃창포, 갈대, 골풀 등 습지 식물이 자라며, 두꺼비와 같은 동물이 서식하기도 한다.[46]
사구 식물은 다음과 같은 특징을 통해 척박한 환경에 적응한다.[46]
- 지하수면에 도달하는 깊은 뿌리 (예: 분홍색 모래 버베나)[46]
- 얕지만 광범위한 뿌리계[46]
- 뿌리줄기[46]
- 지면 포복형 성장 (예: ''Abronia spp.''[46], 해변 앵초[46])
- 수분 손실을 줄이는 두꺼운 큐티클/다육질 (예: ''Ambrosia/Abronia spp., Calystegia soldanella'')[46]
- 일사량을 줄이는 옅은 잎 (예: ''Artemisia/Ambrosia spp.'')[46]
4. 2. 해안 사구의 동물
모래뱀, 도마뱀, 설치류와 같은 동물들이 모든 종류의 곤충과 함께 해안 사구에 서식할 수 있다.[37] 여우와 멧돼지와 같은 일부 동물은 먹이를 찾기 위해 해안 사구를 사냥터로 이용할 수 있다.[38] 조류는 해안 사구를 둥지를 트는 장소로 이용하는 것으로도 알려져 있다. 이 모든 종은 해안 사구 환경이 종의 생존에 필수적임을 알고 있다.4. 3. 사구 생태계의 중요성
사구는 생물 다양성을 유지하고 해안선을 보호하는 데 중요한 역할을 한다.해안 사구는 다양한 동식물의 서식지를 제공한다. 모래뱀, 도마뱀, 설치류는 물론이고, 다양한 곤충들이 해안 사구에 서식한다.[37] 여우와 들돼지 같은 일부 동물들은 먹이를 찾기 위해 해안 사구를 사냥터로 이용하기도 하며,[38] 조류는 해안 사구를 둥지를 트는 장소로 이용한다.[38] 이처럼 해안 사구는 여러 생물종에게 중요한 서식 환경을 제공하며, 생물 다양성을 유지하는 데 기여한다.
해안 사구는 폭풍이나 해일로부터 해안선을 보호하는 역할도 수행한다. 폭풍이 발생하면 사구는 파도의 에너지를 흡수하여 해안 침식을 줄이는 데 중요한 역할을 한다.[41] 특히, 폭풍 해일의 영향을 받는 지역에서는 사구가 해안 지역 사회를 보호하는 자연 방벽 구실을 한다.
하지만, 도시화나 외래종 유입 등으로 인해 해안 사구 생태계가 위협받는 경우도 있다.[44] 샌프란시스코의 일부 해안 사구는 도시화로 인해 원래의 모습을 잃고 변형되었으며, 이로 인해 토종 생물종이 위험에 처하게 되었다.[44] 캘리포니아와 영국 일부 지역에서는 외래종 식물(예: ''Carpobrotus edulis'')이 유입되어 토종 식물의 서식지를 잠식하는 문제가 발생하기도 했다.[44]
따라서, 해안 사구 생태계를 보전하기 위한 노력이 필요하다. 외래종을 제거하고, 폭풍 피해를 줄이기 위한 울타리를 설치하는 등 다양한 보전 활동이 이루어지고 있다.[42]
5. 사구의 이용과 보전
사구는 다양한 방식으로 이용되어 왔지만, 최근 무분별한 개발로 인해 파괴되는 경우가 많다.
사구는 폭풍이 발생했을 때 해안으로 이동하는 파도 에너지를 최소화하여 폭풍 해일의 피해를 줄이는 중요한 역할을 한다.[41] 따라서 폭풍 후에는 모래 축적을 돕기 위해 울타리를 설치하는 등 단기적인 노력을 기울이기도 한다.[42]
도쿄 대학 농학부에서는 사구의 녹화 연구가 진행되고 있다. 과거 해당 학부의 부속 시설이었던 사구이용연구시설은 1990년 이후 건조지연구센터로 변경되어 전국 공동이용시설로 운영되고 있으며, 관리는 도쿄 대학 농학부가 담당하고 있다.
5. 1. 사구의 이용
사구는 역사적으로 목장, 소나무 조림을 통한 송진 채취, 과수원, 어패류 건조, 경마장 등으로 이용되어 왔다.[76]5. 2. 사구의 파괴와 위협
사구는 바람의 영향을 받아 이동하며, 인간의 서식지를 침범하여 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 튀는 이동, 크리프, 시트 유동 등의 방식으로 이동하며, 대규모 황사의 경우 수십 미터씩 이동하기도 한다. 사구의 풍하사면(바람으로부터 멀리 있는 면)을 따라 떨어지는 모래 산사태도 사구를 이동시키는 요인 중 하나이다.[55]아프리카, 중동, 중국에서는 모래가 건물과 농작물을 위협하고 있다. 사구에 기름을 뿌려 이동을 막는 방법은 자원 낭비와 환경 파괴를 유발한다. 모래 울타리는 사구 이동 속도를 늦추는 데 사용되지만, 최적 설계에 대한 연구가 진행 중이다.[55] 유엔환경계획은 마을, 농촌, 농업 지역을 덮치는 사구를 막는 것을 우선 과제로 삼고 있다. 식물을 심는 것도 사구 안정화에 도움이 된다.
북해에 면한 영국이나 덴마크의 해안에서는 사구에 도시가 매몰되거나, 사구가 이동한 후 수백 년 전의 도시가 나타나는 경우가 있을 정도로 사구는 잘 생성되고 파괴되기도 한다.
5. 3. 사구 보전의 필요성
해안 사구는 다양한 동식물에게 서식지를 제공하고, 폭풍 해일로부터 해안을 보호하는 등 생태학적으로 매우 중요한 역할을 한다.[37][38][41] 그러나 도시화, 외래종 유입 등으로 인해 사구 생태계가 위협받고 있다.[44][45]샌프란시스코의 해안 사구는 도시화로 인해 원래 모습이 크게 변형되었고, 이로 인해 토종 생물들이 위험에 처했다.[44] 캘리포니아와 영국 일부 지역에서는 남아프리카에서 도입된 ''Carpobrotus edulis''와 같은 외래 식물종이 사구를 안정시키는 효과는 있었지만, 토종 식물의 생존을 위협했다.[44] 유럽 해초로 알려진 ''Ammophila arenaria'' 역시 사구 안정화에는 기여했지만, 토종 식물의 성장을 방해하는 부작용을 초래했다.[44] 캘리포니아 포인트 레이스 사구 지대에서는 이러한 외래종을 제거하기 위한 노력이 진행 중이다.[44]
사구 서식지는 희귀종과 멸종 위기종을 포함한 다양한 식물과 동물에게 중요한 생태적 지위를 제공한다.[44] 그러나 인구 증가로 인한 토지 개발과 레크리에이션 이용, 주거 지역으로의 모래 침입을 막기 위한 인위적인 변경 등으로 인해 사구가 파괴될 위험에 처해 있다.[44]
이러한 문제를 해결하기 위해 미국, 호주, 캐나다, 뉴질랜드, 영국, 네덜란드, 스리랑카 등 여러 국가에서 사구 안정화 등 사구 보호 프로그램을 개발하고 있다.[44] 영국에서는 사구 손실을 평가하고 미래의 사구 파괴를 막기 위해 생물다양성 행동 계획이 수립되었다.[44]
6. 세계의 사구
세계 각지의 사막과 해안가에는 다양한 형태와 규모의 사구가 분포한다. 대표적인 사구는 다음과 같다.
6. 1. 아프리카
모래 공급이 많은 곳에서는 각각의 바르한이 횡적으로 연결되어 바람 방향과 수직 방향으로 사구가 이어져 형성된 횡사구가 발달한다. 모래 공급이 많기 때문에 지면 전체가 사구로 뒤덮이게 되고, 폭풍 속 바다의 파도와 비슷한 경관을 이루게 된다. 이러한 사구로 덮인 모래사막을 사하라에서는 에르그(erg)라고 부르는데, 사하라 사막은 약 10%가 에르그로 덮여 있다.[56]종사구는 세이프(seif)라고도 불리는데 횡사구와 마찬가지로 모래가 풍부한 곳에서 잘 발달한다. 종사구는 1차적인 탁월풍과 함께 시기를 달리하면서 약간 비스듬하게 부는 2차 탁월풍이 부는 곳에서 발달한다. 2차 탁월풍은 바르한의 한쪽 날개를 비스듬한 방향으로 길게 연장시키면서 사구를 성장하게 하고, 이 과정에 따라 바람이 부는 방향으로 사구가 길게 형성되는 것이다. 종사구는 인공위성 사진이 보급된 이후 광범위한 지역에 걸쳐서 규칙적으로 나타난다는 사실이 밝혀졌다. 사하라 사막 북부에서는 사구가 약간 남동쪽으로 배열되어 있고, 남쪽으로 가면서 방향이 점점 바뀌어 남부 사하라에서는 남서쪽을 향해 발달하였다. 아라비아 반도에서도 비슷한 패턴이 나타나는데, 이는 아열대 고압대에서 부는 바람의 일반적인 방향과 일치하고 있다. 종사구는 그 규모가 매우 큰 것이 특징이다. 이란 북부에는 높이 200m, 너비 1km에 이르는 것이 있는가 하면, 사하라 사막에는 높이 100m, 길이 300km 이상 연속적으로 발달한 사례도 있다.[56]
아프리카의 주요 사구는 다음과 같다.[56]
| 국가 | 지역 |
|---|---|
| 남아프리카 공화국 | 동케이프의 알렉산드리아 해안 사구 지대 |
| 남아프리카 공화국 | 칼라하리 사막의 윗샌드 자연 보호 구역 |
| 남아프리카 공화국 | 드 후프 자연 보호 구역의 백사장 |
| 케냐 | 북서부 대지구대의 사막 지역인 수구타 계곡 |
| 에리트레아 | 국경 근처 에티오피아 북동부 다나킬 저지대 |
| 나미비아 | 나미브-노클루프트 국립공원의 소수스플레이 |
| 나이지리아 | 북부 차드 분지 국립공원 |
| 앙골라 | 남서쪽 끝에 있는 이오나 국립공원의 해안 사구 |
| 보츠와나 | 남서쪽 끝에 있는 칼라가디 국경 초월 공원의 카와 사구 |
| 말리 | 북부 가오시의 니제르 강 근처에 있는 라 듄 로즈 |
| 모리타니 | 남동부에서 말리까지 확장되는 에르그 아우카르 |
| 알제리 | 남서부와 말리 북부의 에르그 셰시 |
| 모로코 | 남부의 에르그 셰비와 에르그 치가가 |
| 알제리 | 북동부와 튀니지 남부의 그랑 에르그 오리엔탈 |
| 알제리 | 서부의 그랑 에르그 옥시덴탈 |
| 리비아 | 남서부의 이데한 우바리와 이데한 무르주크 |
| 리비아 | 남동부의 레비아나 사구 해 |
| 리비아 | 남동부와 이집트 남서부의 대사막 |
| 수단 | 북서부의 셀리마 사구판 |
| 수단 | 북부 바유다 사막 |
| 세네갈 | 북서부 롬풀 사막 |
| 모잠비크 | 바자루토 섬의 해안 사구 |
| 차드 | 북부의 쥬랍 사막 |
| 차드 | 북동부 무르디 저지대 |
| 니제르 | 남동부 템밋 산맥 보호 구역의 사구 |
| 니제르 | 북부 테네레에 있는 그랑 에르그 드 빌마 |
| 부르키나파소 | 북부 사헬 지역 우르시 |
| 탄자니아 | 올두바이 협곡 근처의 이동성 모래 |
| 나미비아 | 듀네 45(en:Dune 45) |
| 모로코 | 메르주가(en:Merzouga) |
6. 2. 아시아
중국 신장 위구르 자치구 남서부의 타클라마칸 사막과 고비 사막 내몽골 알라산 평원의 바다인 자란 사막에는 다양한 사구가 분포한다.[67] 특히 바다인 자란 사막의 사구는 세계에서 가장 높은 정지 사구이자 아시아에서 가장 높은 사구이다. 이란 케르만주의 루트 사막에는 지구상에서 가장 더운 곳(간돔 베리안)으로 알려진 리게 얄란 사구가 있다.이 외에도 아시아에 분포하는 사구는 다음과 같다.
- 스리랑카 칼피티야 반도 알랑쿠다 마을의 일몰 모래 언덕[57]
- 인도와 파키스탄의 타르 사막 모래 언덕
- 일본 돗토리현 돗토리 사구
- 이란 중앙 사막의 리게 젠
- 이란 남동부 리게 루트
- 필리핀 일로코스 노르테 모래 언덕 (특히 파오아이 모래 언덕)
- 아랍에미리트 리와 오아시스의 모리브 듄
- 인도네시아 욕야카르타 파랑트리티스 해변 근처 구묵 파시르 파랑쿠수모
- 베트남 무이네
- 오만 와히바 샌즈
- 인도 남부의 붉은 모래 언덕 단지 테리
- 러시아 중앙 야쿠티아 저지대의 투쿨란
6. 3. 유럽
유럽에는 다양한 해안 사구가 발달해 있다. 대표적인 예시는 다음과 같다.
| 국가 | 지역 | 사구 이름 |
|---|---|---|
| 프랑스 | 보르도 근처 | 필라트 사구 (유럽 최대 규모) |
| 이탈리아 | 사르데냐 섬 남서부 | 피시나스 사구 |
| 영국 | 애버딘셔 이선강 하구 | 포비의 모래 |
| 영국 | 스완지 근처 옥스위치 만 | 웨일스 고워 반도에 위치 |
| 영국 | 노퍽 | 윈터턴 사구 |
| 폴란드 | 스워빈스키 국립공원, 시들레츠 사막, 스타르치누프 사막 (현재는 대부분 숲) | |
| 그리스 | 레스보스 현 레임노스 섬 | 레임노스 섬의 사구 |
| 키프로스 | 리마솔 구 아크로티리 | 아크로티리 사구 |
| 덴마크 | 북유틀란트 뢰르비에르 밀레 | 뢰르비에르 밀레 |
| 덴마크 | 덴마크 북부지방 | 티 국립공원 |
| 스페인 | 코루베도 사구 | |
| 포르투갈 | 크레즈미나 사구, 포르투갈 북부 해안 자연공원, 상자신토 사구 자연보호구역 | |
| 포르투갈 | 살리르두포르투 | 살리르 사구 |
| 알바니아 | 선긴 | Rëra e Hedhur |
| 네덜란드 | 벨뢰위 | 데 호헤 벨뢰위 국립공원, 쿠트바이크 잔드 (7 km2) |
| 네덜란드 | 텍셀 | 텍셀 사구 국립공원 |
| 네덜란드 | 노르트홀란트 | 주이드 케네머란트 국립공원 |
| 네덜란드 | 베르크하이데 | 베르크하이데 |
| 그리스 | 레임노스 | 아모티네스 레므누 |
| 리투아니아, 러시아 | 쿠르슈 사주 | 쿠르슈 사주의 사구, 파르니디스 사구, 베체크루가스 사구 |
| 스웨덴 | 울라하우 (큰 파라볼라 사구와 사구 시스템) |
6. 4. 북아메리카
(Victoria Island Sand Dunes)(Great Kobuk Sand Dunes)
(The Athabasca Sand Dunes)
