根据Aqua MODIS 2级云产品和Cloudsat的2级产品资料，结合降水数据和MODIS L1B级辐射率数据，对发生在京津冀地区夏季的三次强降水过程中冰云的宏微观物理量的特征进行分析，并探究这些物理量和降水强度的关系。结果表明：在水平分布中，强降水过程中降水强度高值区内云相为冰云，冰云云顶高度在8~17  km，冰云粒子有效半径、冰云光学厚度、冰水路径分别最高可达60 μm、 150、 5 000  g?m^-2；冰云光学厚度、冰水路径、冰云云顶高度随降水强度增大而增大。在垂直分布中，冰云主要分布在3.5 km以上，发生强降水站点的冰云为深对流云，冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度分别最高可达150 μm、 3 000 mg?m^-3 、 500 L^-1；冰云粒子有效半径高值区存在于云层中下部，且随高度上升而减小，冰云粒子数浓度高值区存在于云层中上部，且随高度上升而增加，冰水含量高值区则存在于云层中部；冰云粒子有效半径、冰水含量、冰云粒子数浓度在9 km以上随降水强度增大而增大。

为认识全球变暖背景下中国西部大陆性冰川与海洋性冰川物质平衡变化及其对气候响应，本研究以天山乌鲁木齐河源1号冰川和藏东南帕隆94号冰川为例，结合大西沟与察隅站气象资料，对1980 — 2015年两条冰川的物质平衡变化特征及差异进行了分析。结果表明：36 a来乌源1号冰川与帕隆94号冰川物质平衡总体上均呈下降趋势，累积物质平衡达-17102与-8159 mm w.e.，相当于冰川厚度减薄19与9.01 m，且分别于1996、2004年左右发生突变。同期两条冰川所处区域年均温呈显著上升趋势，而降水量却表现出不同的变化态势；二者年内气温分配相仿，但降水分配差异较大。初步分析认为气温上升是导致乌源1号冰川与帕隆94号冰川物质亏损的主要原因，冰川区气温和降水变化幅度的差异和地性因子（坡度、冰川面积）的不同使得乌源1号冰川对气候变化响应的敏感性高于帕隆94号冰川，由于目前海洋性冰川物质平衡监测时段相对较短，为深入研究中国西部冰川物质平衡变化及过程仍需加强对冰川的持续观测。

城市群是国家工业化和城镇化发展到高级阶段的产物，是高度一体化和同城化的城市群体，城市群形成发育过程是一个各城市之间由竞争变为竟合的漫长自然过程，遵循自然发展规律。天山北坡城市群位于丝绸之路经济带核心区新疆的北疆地区，是国家“十三五”期间推动建设的19个城市群之一，也是重点建设的两个边疆地区城市群和丝绸之路经济带核心区建设的唯一一个城市群。本文分析了天山北坡城市群可持续发展的战略基础、发展机遇及存在问题，提出了天山北坡城市群可持续发展的战略定位、发展目标和空间布局设想。按照“创新驱动、开放带动、内外联动、重点撬动、兵地互动”的发展思路，未来可将天山北坡城市群建成丝绸之路经济带重要的战略支撑点、全国重要的战略资源加工储运基地、新疆城镇化与经济发展的核心引擎，边疆民族团结和兵地融合发展示范区；按照城市群内部干旱脆弱的生态功能区、产业集聚的生产功能区、城镇集聚的生活功能区三大功能分区管控要求，做实一带（丝绸之路经济带城镇化发展带），做强一圈（乌昌五都市圈），做通两轴（乌拉斯台口岸-准东-南疆库尔勒轴线、克拉玛依-奎屯-南疆库车轴线），做精四区（包括奎独乌胡都市区、石沙玛都市区、克拉玛依都市区和吐鲁番都市区四大兵地融合型都市区），形成由 “一带一圈、两轴四区”组成的“夫”字型兵地融合发展空间新格局。

新疆荒漠具有分布广泛、成因复杂、类型多样等特点。利用新疆数字地貌图结合Landsat卫星TM数据与GIS制图技术，通过长期野外调查结合有关资料编制荒漠类型图，获得荒漠类型面积数据，据此探讨荒漠分布规律、结构特征、形成演变，并提出利用和保护荒漠的建议。主要结果和结论如下：（1）新疆荒漠具有水平地带性分布与垂直地带性分布的规律及非地带性分布特点，荒漠多分布于干旱程度较高的南疆和东部吐鲁番及哈密地区，东部荒漠占新疆面积的45.86 %，占东部区域面积的91.77 %。（2）荒漠分布广，面积大，总面积达1 31.3 ?104 km2，占新疆面积的80.55 %。荒漠类型面积最大的是沙漠为42.7?104  km2，占荒漠面积32.49 %，泥漠面积仅10 638.5?104 km2，占0.81 %。（3）荒漠类型复杂多样，成因各异，有沙漠、砾漠、盐漠等11种类型，分别主要由气候、地貌、地表物质组成、人为作用等因素单独或共同作用所形成。（4）受自然环境变化与人为作用，荒漠类型之间、荒漠类型与其它地物之间可发生演变。（5）各种荒漠类型的要素特征不同，宜合理利用荒漠资源，划分荒漠环境退化敏感区，保护荒漠环境，针对不同荒漠类型采取适应保护措施，以保障区域可持续发展。

科学监测祁连山积雪面积及变化特征对该区域气候研究、雪水资源开发利用、环境灾害预报及生态环境保护等具有重要意义。基于2001—2017年MOD10A2积雪产品和气象数据，分析祁连山积雪面积动态变化特征及与气温降水关系。结果显示：（1）2001—2017年祁连山积雪面积年际波动趋势较大，呈减小趋势，多年平均积雪面积约为5x104 km2，占祁连山总面积的25.9%；年内变化成 “M”型，即在一个积雪年中有两个波峰和波谷，波峰出现在11月和1月，波谷出现在7月；季节变化波动趋势较大，夏冬季积雪面积减小趋势大于春季，秋季呈现略微增加趋势。（2）祁连山区积雪面积主要分布在3 000~4 000 m及4 000~5 000 m，积雪覆盖率随着海拔上升呈现逐渐增大的趋势；祁连山区不同坡向积雪覆盖面积差异较大，积雪覆盖率差异较小；积雪频率高值区呈典型的条带状分布，与祁连山地形相一致，呈西北-东南分布，积雪频率高值区的分布西部大于东部。（3）初步分析认为祁连山积雪面积变化对气温要素更敏感。

2017年7月陕西累计出现26 d日最高气温≥35℃的高温天气，其中14 d日最高气温突破40℃，7月7~14日和17~27日出现2次区域性持续高温天气。利用陕西99个国家站的最高气温逐时观测和ECMWF高分辨率模式的定时最高气温预报资料，检验ECMWF高分辨率模式对2017年7月陕西极端高温天气的预报能力，以及一元线性回归方法对气温预报的订正能力。结果表明，144 h之前模式较好地预报出了陕西2次区域性持续高温天气，但是高温日数的预报值在陕西大部分地区较观测值偏少，漏报了陕南大部分地区的高温日，与14:00~17:00时段最高气温的预报值在陕西大部分地区较观测值偏低，其中陕南地区的预报平均绝对误差明显大于其它地区有关。一元线性回归方法对168 h之前的最高气温预报为正订正效果，订正后陕西大部分地区最高气温的预报准确率上升，平均绝对误差减小，日最高气温≥35℃或≥40℃的高温预报较订正前更接近实况。

在鄱阳湖西南缘，风成砂质堆积的下风向，有厚层黄棕壤发育，OSL年代显示，为末次冰期风沙和风尘堆积。在厚田—打鼓岭断面，对沙山到黄棕壤的沉积物粒度并结合地貌学进行分析，发现：沿现代冬季风方向（NE 30°）自东北向西南，地表沉积相为沙—沙黄土—粘黄土逐渐过渡，粒度组成和粒度参数表现出从北而南的系统性变化，显示搬运动力和物源均单一且稳定；粒度参数与物源地的距离，服从对数函数分异模式，在约20km范围之内，变化最剧烈，之后渐趋平稳，20 km是碎屑分选的特征距离。研究结果给出了鄱阳湖西南存在风沙—风尘堆积体系的证据，并揭示了近源风成堆积沉积指标的变化规律，可为粉尘堆积的物源示踪提供相关理论参考。

利用ECMWF和NCEP/NCAR 1979—2016年逐月再分析资料，分析了我国西北地区大气水汽含量的时空分布及其输送特征。结果表明：（1）西北地区水汽含量在20世纪80年代中期至90年代末呈增多趋势，从90年代开始至21世纪初呈减少趋势。就季节而言，西北地区夏季水汽含量最多，占年平均水汽含量的46.6%。（2）西北地区水汽分布与降水分布具有一致性，水汽含量主要集中在西北地区东部及其西部的天山山脉、塔里木盆地东部一带，达12～30 mm，中部水汽含量较少，不足10 mm，水汽含量的空间分布呈现出“两边高中间低”的分布形式。（3）西北地区水汽输送以西风和季风两大环流系统为主，纬向西风水汽输送可达100～500 kg·m^-1·s^-1，在全年水汽输送中占主要地位，夏季从印度洋来的强度可达100～200 kg·m^-1·s^-1的西南季风水汽输送对西北地区东部影响较显著。（4）西北地区水汽源主要位于新疆天山山脉、青海中东部、甘肃河西走廊中西段、宁夏和陕西北部等地区，而水汽汇则位于甘肃南部、陕西南部一带。

为了探寻发达省份内城市间相互作用的时空特征，该文以浙江省为样本单元，选取2005、2010年和2015年3个时间截面，采用反距离权重法和空间插值手段，从城市流强度视角展开了实证分析。结果表明：（1） 城市间的联系在不断加强，期间城市流强度值随时间的推移而整体得到提升，空间上由初始的“中心点”通过发展扩散向“中心域”转变，中心城市的辐射带动作用开始发挥成效。（2）结构上呈现出相对稳定的北高南低的分布格局，以杭州市为龙头，宁波为副核心，温州、绍兴、舟山为重要节点的多中心城市网络结构雏形初步形成。（3） 城市流强度的空间分异特征分析明显，但分异程度有了些许的改善，侧面说明空间上由初始的“中心点”通过发展扩散向“中心域”转变的基本观点。最后就浙江省如何加强省内城市间“流”的规模性、区域协调性和可持续性展开了讨论。

利用美国宇航局（NASA）发布的2003年1月～2015年12月的AIRS Standard Physical Retrieval Edition 6.0中的level2的反演数据，对新疆及其周边地区--特别是三大山区近13 a的可降水量的时空分布特征进行了研究。结果表明，从空间分布看，可降水量高值区主要集中在盆地地区，尤其在塔里木盆地、准最低值达1.92 mm；新疆及其周边地区可降水量所有格点13  a平均值来看，总体上，夏季最高，冬季最低。从时间分布看，对新疆及其周边地区、天山、昆仑山和阿尔泰山四个研究区域分别进行区域平均，发现以个区域年变化呈单峰型，从1～7月的可降水量逐渐增加，8～12月份的可降水量逐月减少；可降水量的整体年际变化趋势是一致的，2003—2010年呈上升趋势，2010—2015年呈下降趋势。

民居大院景区是人文景观中最主要的组成部分。本文以山西省136个“山西大院名居型景区”为研究对象，通过谷歌地球（Google Earth）、百度地图确定坐标基本地理信息。运用Arcgis10.3空间分析法进行可视化表达，分析山西大院景区的空间分布格局及影响因素。结果表明：（1）山西11个地市的136个大院景区整体空间分布上呈现较均匀状态。（2）山西大院景区存在较为明显的空间差异，形成七个明显密度集聚中心与两个密度集聚区域，整体分布方向将沿东北—西南方向布局。（3）市域分布不均衡，呈现集中于以晋中、晋城为依托的周边地区。（4）高程空间格局显示，74.26%的大院景区海拔高度在1500m~2500m范围中，海拔从宏观上影响大院景区的总体空间格局。（5）大院景区整体距河流平均距离为2.3km，且具有沿河流走势分布的特征。（6）大院景区分布具有倾向城市格局，表现为中心-外围逐渐递减的特点。

近年来干旱区人工绿洲规模不断扩大造成水资源日益紧张，其可持续利用面临新的挑战。为宏观调控水资源提供依据，本文基于水热平衡原理，以干旱区典型绿洲玛纳斯河流域为研究区，采用2000、2005、2010和2015年的水文气象资料和各年（6~8月）TM遥感影像数据，分析了玛纳斯河流域在温室气体中、高排放（RCP4.5和RCP8.5）两种气候情景下，以及理想绿洲结构（AbdEI-Ghani）、现有绿洲结构两种绿洲分布情景下的绿洲适宜规模。研究结果显示：玛纳斯河流域2005、2010、2015年实际绿洲面积分别为2000年实际绿洲面积的109%，114.91%，92.39%；2005、2010、2015年适宜绿洲面积分别为2000年适宜绿洲面积的111.39%，118.8%，115.39%。2020年和2030年的结果对比发现，相同气候情景下AbdEI-Ghani绿洲结构的适宜绿洲面积低于现状结构下的绿洲面积，表明如果按照现状趋势发展，绿洲表现出过度开发的趋势。

利用塔里木河流域近60 a的地表径流、气温和降水量资料，通过趋势分析、突变检验、年代际分析等方法分析了塔里木河流域地表径流变化的时空差异性，探讨了塔里木河流域天然径流变化对气温、降水量变化的响应。研究表明：近60 a来塔里木河流域三源流径流整体存在增加的趋势，但干流径流存在减少的趋势；塔里木河流域三源流增加强度在1993年前后从强到弱依次为阿克苏河、叶尔羌河、和田河，进入2000年后从强到弱依次为和田河、叶尔羌河、阿克苏河；塔里木河流域三源流径流强度增加主要受降水增加和由气温增加引起的融雪径流增加的双重影响。

塔里木河下游是新疆生态环境问题比较突出的地区。为改善该地区恶化的生态环境，国家自2000年起向塔里木河下游实施了18次以生态建设和环境保护为目的的生态输水工程。近20 a来，塔里木河下游地下水位随输水次数增加呈不断上升趋势，生态植被不断修复，生态环境逐步好转。尤其是2017年实施第18次生态输水后，下输水量及其影响范围取得较大突破，引起社会高度关注。通过近20 a的断面来水监测资料，从水量、水质、地下水变化、植被恢复等方面，初步分析输水对生态环境的影响。同时，对前人研究的成果进行梳理和延展，使其对今后塔里木河下游的生态调度和科学管理起到指导作用。经分析得出以下结论：（1）虽然生态输水量基本都补给了生态植被和河道两侧的地下水，但持续性输水才是保证下游脆弱的生态环境稳定好转的根本途径。（2）输水使下游生态环境得到改善，现生态植被正在恢复，地下水位逐步抬升，地下水质明显好转。（3）采用汛期输水和间歇机动式调度，可使输水效益达到最大化。

选取辽西北沙地典型农牧交错地带为研究区域，以荒草地作为对照，研究樟子松林地、杨树林地、灌木林地、人工草地4种植被恢复措施下0~100 cm土层内土壤容重、孔隙度、蓄水能力和土壤饱和导水率（K_fs）等土壤水分物理性质的变化特征。结果表明：杨树林地表层土壤容重最小，其次是灌木林地、樟子松林地、人工草地，荒草地最大；随土层的递增，土壤容重均表现出增大的趋势。各样地土壤毛管孔隙度随着土壤深度的增加均呈现出明显的下降趋势，与土壤容重呈显著负相关关系（p=-0.583^*，n=5）。不同植被恢复措施土壤蓄水容量具有一定差异，其范围在3 761.59~4 366.94 t·hm^-2之间，其中蓄水容量最高的是杨树林地，达到了4 366.94 t·hm^-2，蓄水容量最低的是荒草地，为3 761.59 t·hm^-2。不同植被恢复措施有效蓄容位于1 315.50~2 047.62 t·hm^-2之间，其中以杨树林地最大，樟子松林地最小。5种沙地类型K_fs排序为灌木林地（2.49 mm·min^-1）>人工草地（1.81 mm·min^-1）>荒草地（1.73 mm·min^-1）>樟子松林地（1.61 mm·min^-1）>杨树林地（1.44 mm·min^-1），人工草地和荒草地的K_fs随土层增加先减小后增大，樟子松林地、杨树林地和灌木林地先增大后减小。该地区林木恢复措施效果优于草地，应着重发展林木恢复措施。

土壤盐分的动态分析与监测，是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术，结合地统计学方法，分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局，探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明：土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少，CO^2-₃和HCO₃^-变化不明显，整个剖面表现为：Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺，SO^2-₄>Cl^->HCO₃^->CO^2-₃，具有中-强变异性，除了HCO₃^-、CO^2-₃和Ca²⁺外，其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布，耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面，且各类型表层土壤（0～40 cm）含盐量依次为荒地（38.42 g·kg^-1）>草地（16.30 g·kg^-1） > 耕地（5.37 g·kg^-1） > 林地（4.62 g·kg^-1）。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型，自然因素（蒸降比和地下水波动等）是土壤盐渍化的形成条件，而人为干扰（土地利用方式、灌排、施肥等）则促进了土壤盐渍化的发展。

利用水量平衡原理，基于流域水资源量及水资源利用水平、灌溉定额等资料，计算探讨了塔里木河流域“四源一干”现状水平年（2010年）和规划水平年（2020年、2030年）可承载灌溉面积、不同来水频率下规划年灌溉面积超载和生态水保证情况。结果表明：（1）现状水平年，流域可承载灌溉面积为129.06×10⁴ hm²，除和田河流域外其它区域均超载，超载面积为41.7×10⁴ hm²。（2）2020年，25%来水频率下，除开都—孔雀河流域其他区域均不超载。在50%与75%来水频率下，流域规划灌溉面积超载较大，分别为10.21×10⁴ hm²与28.05×10⁴ hm²，管理部门应对规划方案进行科学论证。75%来水频率下，流域生态水保证率为76%，表明枯水期生态水供应存在压力。（3）2030年，25%来水频率下，除开都—孔雀河流域其他区域均不超载。在50%与75%来水频率下，流域规划灌溉面积超载较大，分别为7.06×10⁴ hm²与24.09×10⁴ hm²。75%来水频率下，流域生态水保证率为81%，表明枯水期生态水供应仍然存在压力。研究结果为流域水资源配置及区域可持续发展提供了重要数据支撑与理论依据。

本研究采用博斯腾湖流域1970—2014年的气象站点数据及Penman-Monteith公式计算潜在蒸散发（ET0），对比分析了流域山区和平原区ET0的时空变化及对主要气象因子的不同影响。结果表明：1）在年际尺度上，山区ET0在1970—2000年整体呈波动下降的趋势（P<0.01），2000年开始，ET0呈现略微上升的趋势；平原区ET0在1970—1993年间以-77 mm/10a的速率呈减小的趋势（P<0.01），1993年之后逆转为以83.8 mm/10a的速率呈上升趋势（P<0.01），平原区的变化明显强于山区。2）季节上呈现夏季为流域ET0最高的季节，是年变化的主要贡献者；而变化趋势则表现为平原区春季和夏季ET0大于山区，秋季和冬季略小于山区。3）ET0变化对净辐射和风速最为敏感，同时，山区净辐射和风速对ET0变化的贡献率最大，平原区影响ET0变化的主导因素是风速，风速对ET0的贡献率均超过50%。

农业干旱对农业生产影响最为严重，基于站点观测数据的干旱指数不能准确监测区域尺度的农业干旱特征。因此，本文利用2003—2010年MODIS地表温度（LST）、植被指数（NDVI）和TRMM降水（3B43）数据以及1960—2015年黄土高原地区及周边92个气象站点的月均温和月降水量数据，构建了综合遥感干旱监测模型规模干旱条件指数（Scale Drought Condition Index，SDCI），对黄土高原地区农用地生长季（4~10月）旱情的时空分布特征进行研究，结果表明：黄土高原地区农用地生长季多年平均干旱状态为中度干旱，干旱程度在空间上表现为西北部较严重，东南部较轻。2003—2010年黄土高原地区旱情年际变化呈缓慢加重趋势，2003—2007年旱情持续加重，2007—2009旱情缓慢减轻，2009—2010年旱情又加重。黄土高原地区旱情年内变化表现4-8月持续减轻，8-10月持续加重，干旱程度具体表现为4月呈严重干旱，5月、6月和10月呈中度干旱，7月、8月和9月呈轻度干旱。研究表明利用多源遥感数据构建的具有适当权重的SDCI可以有效监测黄土高原地区作物生长季的干旱状况。

通过社会经济发展对于流域水文过程产生的影响，分析城镇化流域的径流变化对于水资源管理保护和促进社会经济发展具有重要的作用。利用乌兰木伦河流域1997—2015年的水文气象、土地利用和社会经济等数据，以降水—径流双累积曲线、改进的Mann-Kendall检验和主成分分析等方法从不同时间尺度分析了流域径流、城镇化、气候和社会经济的变化趋势，揭示了气候、社会经济快速发展和城镇化过程对于流域径流的影响，发现了研究区年、季尺度下径流变化的主要驱动因素，并建立与不同时间尺度径流的映射函数关系。结果表明：在鄂尔多斯市快速城镇化影响下，研究区径流深呈现下降趋势，在2005年出现拐点变化； 2005年之后的平均径流深小于之前的平均径流深；降水、蒸发、气温等气候因素没有显著变化趋势，但城镇化面积、GDP和人口明显增加，城镇化为2005年后研究区径流减少的主要驱动因素；城镇化对于枯水季径流的影响更为显著。