利用中亚1979-2011年间162个观测站点月降水数据（OBS），以平均偏差（MBE）、相关系数（R）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）对CFSR、ERA-Interim和MERRA气象再分析降水数据在中亚地区的适用性进行评估。结果表明：（1）3套数据的模拟效果存在明显差异。其中MERRA的模拟精度最高（R=0.71），ERA-Interim次之（R=0.53），CFSR最低（R=0.50）；体现出3套数据不同的同化方案和数据源导致模拟效果的不同；（2）降水的年内变化上，3套再分析数据之间具有较好的一致性，但对[OBS]均表现出高估，并且对强降水月份（3，4月）高估幅度最大；（3）3套数据对海拔500～1 000 m地区的降水模拟精度最好，超过1 000 m后，随海拔升高模拟精度下降。以上规律可为3套数据的订正及其在中亚地区气候变化研究中的应用提供科学依据。

径流计算是区域径流量预报和水土资源评价模型中的重要组成部分。SCS-CN径流模型是一种常用的径流计算方法。径流曲线数（CN）是SCS-CN模型中反映降雨前流域特征的一个综合参数。用北京密云石匣3个小区实测降雨径流资料，用平均值法、中值法、算术平均值法、S对数频率分布法以及渐近线法来反推CN值，并用反推的CN值计算了径流深。用模型效率系数、相关系数和合格率比较了这5种方法确定的CN值计算径流深的优劣。结果表明：从模型有效系数来看，渐近线法得到的模型有效系数最好；从相关系数和合格率来看，算术平均值法的结果最好。相对于渐近线法来讲，算术平均值法计算CN简单，因此建议在计算CN值时用算术平均值法。

以汉江流域14个测站1960-2009年逐日气象资料为数据源，采用FAO56 PenmanMonteith以及Hargreaves，BlaneyCriddle，Thornthwaite，Hamon 4种温度法计算各测站逐日以及逐月潜在蒸散发量，利用反距离加权插值法得到流域面平均年潜在蒸散发量。以FAO56 PenmanMonteith结果为标准，与温度法年潜在蒸散发量计算结果进行对比，修正温度法计算公式的经验系数，分析修正公式在汉江流域的适用性。结果表明：参数修正前温度法计算结果存在较大误差，相对偏差最大可达41.34%。修正后计算结果相对误差明显减小，最大偏差小于0.1%，并显示出较好的变化趋势和峰谷一致性。修正后的Hargreaves公式与FAO56 PenmanMonteith公式相关性最好，相关系数达到0.94，其次为Hamon公式和Thornthwaite公式，最后是BlaneyCriddle公式。

以民勤地区4种地表条件的3次风蚀实测数据为依据，应用WEPS风蚀子模型对风蚀量进行了预测计算。结果表明：WEPS模型预测的土壤风蚀量与实测结果存在很大差异，不能直接用于我国土壤风蚀预报工作。对没有植被覆盖的流沙地表，模型模拟结果与实际测量结果比较接近，计算值最大为模拟值的2.2倍，最小为0.47倍；当有植被覆盖时，模型预测风蚀量偏大，最大值为实测结果的41倍，最小为6.7倍。要引入WEPS模型在我国进行土壤风蚀预报，还需对模型的各项参数和计算公式进行修正，以提高WEPS的预测精度，更好地为我国风蚀预报及沙尘治理工作服务。

随着全球变暖的日益显著，气候变化及其影响越来越受到广泛关注。火干扰作为森林生态系统碳循环的一个重要组成部分，其干扰过程是对碳的再分配过程，因而对区域乃至全球的碳循环产生重要影响。气候变化、火干扰与生态系统碳循环三者之间存在因果循环关系，正确认识气候变化与火干扰的复杂关系及双向反馈作用，以及火干扰在生态系统碳循环中的作用，这对制定科学合理的火干扰管理策略，提高生态系统管理水平，减少碳排放，促进碳增汇，减缓全球变化速率均有重要意义。从两个方面阐述了气候变化、火干扰与生态系统碳循环之间的交互作用关系：气候变化与火干扰相互影响关系及双向反馈作用，分别从气候变化对火干扰的影响及火干扰对气候变化的影响两个方面阐述了两者之间的相互影响关系；火干扰与森林生态系统碳循环的交互作用，分别从火干扰对森林生态系统碳循环的影响及模型方法在模拟火干扰对森林生态系统碳循环影响中的应用两个方面论述火干扰对森林生态系统碳循环的影响及其定量评价模型方法。目前火干扰直接碳排放的模型方法比较完善，而间接影响碳循环的模型方法并不成熟，许多方法局限于定性描述，因此，应进一步探讨集成实地测量、遥感观测和模型模拟的跨尺度火干扰对碳循环的影响研究，注重尺度的转换问题。最后，提出了气候变暖背景下火干扰管理的路径选择，以及对今后的研究方向进行了展望。

河湖相沉积是一种非固结沉积物，是风蚀地貌发育的一种重要地质基础。在塔克拉玛干沙漠中发育在这种沉积物上的风蚀地貌分布非常普遍，但相关研究较少，尚缺乏风蚀地貌发育过程方面的研究。基于野外调查信息和理论分析，结合相关文献，分析了塔克拉玛干沙漠河湖相平原风蚀地貌发育的外营力作用机制。研究结果表明：（1）风蚀地貌发育的外营力作用主要有：风化作用、流水作用、风蚀作用以及重力作用；（2）风蚀作用是风蚀地貌发育的主要外营力，但是风化作用、流水作用和重力作用也发挥着重要的作用，它们的关键作用是形成风蚀突破口，而重力作用和风化作用是促进风蚀地貌后期快速发展的重要作用；（3）各种外营力协同作用和互为条件，它们在风蚀地貌发育的各阶段的重要性不同；（4）沉积层特殊沉积构造和外营力作用共同造成了风蚀地貌形态特征。

气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点，也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上，指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响；进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题；最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容，主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响；(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响；(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。

以前人工作为基础，对照已发表的C3、C4植物一览表，及近年国内外陆续发表的资料，综合整理出新疆荒漠地区已知的C4植物名录，共有14科63属的279种植物，同时归纳分析了279种C4植物的分类地位、生活型、地理成分以及区系特点等方面。研究结果表明：藜科最多，其次是禾本科、莎草科、百合科和蓼科等等。所以该区的C4类型中被子植物的双子叶植物多于单子叶植物，蕨类植物和裸子植物就没有C4植物。1年生和多年生植物占优势，C4草本植物对环境的适应能力更强，是荒漠环境中植物适应自然的生物学策略，这与植物的进化密切相关。调查区内C4植物群落优势种占C4种的10%，其中125种C4植物生于沙丘中，103种C4植物生于盐生的环境，有56种C4植物生于湿地或水生的生境。证明C4植物能更好地适应干旱、盐渍等不良环境，体现了C4植物抗逆性强的生物学特点。同时依据中国种子植物属的分布区类型的划分方法，将新疆荒漠区C4植物划分为10个分布区类型，表现出植物区系地理成分的多样性；其中地中海、西亚至中亚成分占优势有13属60种。区系地理反映了物种演化过程的历史气候、地质变化动态。利用C4植物的特点以期为对当前植物抗逆育种、解决我国西北地区的荒漠化问题均具有积极的意义，对今后该地区研究提供科学依据。

气候变化与水资源问题是各国政府部门、学术界和社会公众普遍关注的焦点，也是西北干旱区实现跨越式发展的重要瓶颈之一。在分析前人研究成果基础之上，指出制约西北干旱区社会经济发展和生态安全的关键因素和气候变化对西北干旱区水资源的影响；进而分析西北干旱区气候变化与水资源研究中的热点和难点问题；最后基于西北干旱区水资源研究的重要性和迫切性提出目前亟待解决的研究任务与核心内容，主要包括3个方面：(1)气候变化对西北干旱区水资源形成、转化及未来趋势的影响；(2)气候变化对西北干旱区水循环过程的影响；(3)气候变化对西北干旱区水资源安全的影响。

哈萨克斯坦是中亚地区的“大国”，与四周比邻的国家均存在跨界水体联系，有44%的地表水来自邻国。跨界河流水资源开发利用与生态环境保护问题，是涉及国家政治、经济、安全、外交大局的重大战略问题。通过分析哈国地表水分布特点，简要回顾总结了与其邻国在跨界河流方面的合作情况；对哈国所担忧的水安全问题及采取的主要对策，进行了深入剖析，并就跨界河流管理未来的合作路径、跨界河流利用未来的分水原则、哈俄跨界河流水污染未来的解决途径、中亚国家间解决咸海危机的前提条件等问题，进行了分析讨论；指出对共享水资源的管理既可以成为中亚地区和平的力量，也可能成为冲突的因素，管理这种相互依存的资源是当今国际社会面临的一项关系人类发展的重大挑战。研究哈萨克斯坦跨界河流国际合作及其对核心利益问题的观点、认识、所采取的不同策略，对于处理好中哈跨界河流问题具有积极现实意义。

利用1959年地形图、2008年ASTER数字遥感影像及数字高程模型，在地理信息系统技术支持下分析了新疆阿尔泰山友谊峰地区冰川的变化特征。研究表明：1959-2008年该区冰川整体呈萎缩趋势，且变化幅度相对较大。相对于1959年，2008年冰川面积和数量分别变化-32.5%和-27.9%。其中，小于1 km2的冰川面积平均变化率为-66.7%，面积小于0.5 km2的冰川面积变化率大于-70%，面积大于1 km2以上的冰川面积变化率为-35.0%，1~5 km2的冰川面积变化率为-27.9%。冰川末端平均后退253 m，末端退缩比例为-18.3%，且南坡冰川末端变化率大于北坡。分析发现，研究区冰川面积亏损较大主要缘于该区小冰川分布数量较多（面积小于1 km2的冰川数量达75%)，对气候变化的响应较为敏感。

利用中国北方13省2000-2008年的Terra-MODIS归一化植被指数（[WTBX]NDVI）和地表温度（LST）[WTBZ]数据，以及相同时间段农业气象观测站点的0~10 cm表层土壤水分资料，建立基于条件温度植被指数的表层土壤水分遥感估算模型，计算出2000-2008年北方13省各月份表层土壤水分，主要结论有：（1）空间分布上，表层土壤水分最高的是分区一和分区四，平均值均达到了0.2以上，表层土壤水分最低的是新疆沙漠地区，低于0.05，土壤水分空间分布基本呈"南高北低，东高西低"的趋势；（2）受降雨量和农作物需水的影响，年内月份之间，7、8 两月表层土壤水分最高，4、5、9、10月表层土壤水分最低；（3）年际变化上，2000-2001、2001-2002、2005-2006年北方大部分区域表层土壤水分增加，增加区域面积分别占总面积的79.2%、59.3%和71.4%，而2002-2003、2004-2005年大部分区域表层土壤水分减少，减少区域面积分别占总面积的53.9%和64.1%；（4）降水是影响土壤水分时空分布的一个重要因素。误差分析结果表明,基于条件温度植被指数的土壤水分遥感反演达到了较好的效果，能够较准确地反映北方地区干旱的分布及变化状况。

塘巴湖水库是新疆阿勒泰地区具有灌溉、生活供给、养殖和发电等综合作用的水库，2008年7月（平水期）、10月（枯水期）和2009年5月（丰水期）对塘巴湖水库浮游植物群落进行了生态学研究。共采集浮游植物8门97种。库区水体浮游植物群落结构属于典型的绿藻-硅藻型。不同期优势种不同：平水期优势种为类颤藻鱼腥藻（Anabaena oscillarioides）、铜绿微囊藻（Microcystis aeruginisa）、小形色球藻（Chroococcus minor）、广源小环藻（Cyclotella bodanica）、双对栅藻（Scenedesmus bijuga）、韦氏藻（Westlla botryoides）、小球藻（Chlorella vulgaris）和矩圆囊裸藻（Trachelomonas oblonga）；秋季枯水期优势种为水华微囊藻（Microcystis flosmarginata）、小形色球藻（C. minor）、颗粒直链藻（Melosira granulata）、德巴衣藻（Chlamydomonas debaryana）、双对栅藻（S. bijuga）、小球藻（C. vulgaris）和啮蚀隐藻（Cryptomonas erosa erosa）；丰水期优势种则为不定微囊藻（Microcystis incerta Lemm）、颗粒直链藻（M. granulata）、美丽星杆藻（Asteronella formosa）、被甲栅藻（Scenedesmus armatus）、小球藻（C. vulgaris）、极小拟小椿藻（Characiopsis minima）、卵形隐藻（Cryptomonas erosaovata）和裸甲藻（Gymnodinium aeruginosum）。水库浮游植物细胞密度变化趋势为：枯水期（9.42 ± 2.20×106 ind/L）> 平水期（7.80 ± 1.41×106 ind/L）> 丰水期（1.11 ± 2.32×106 ind/L）。库区水温和水容量变化是影响塘巴湖水库浮游植物种类组成、密度和多样性指数变化的主要因素。

以1959-2009年陕西省各气象站逐旬降水资料为基础，采用墨西哥帽小波函数，线性趋势分析以及Mann-Kendall检验法，对陕西省51 a降水的时空分布特征及趋势进行分析，揭示了陕西省降水变化的多时间尺度的复杂结构，分析了不同时间尺度下降水序列变化的周期和突变点，并确定了主要周期。结果表明：（1）陕西省年降水量年际变化大且时空分布极不均匀，降水量从北部向南部递增，呈南多北少特征，大致上为纬向分布。陕北、关中、陕南年降水量多年平均值依次为279 mm、563 mm、840 mm。三大区域年均降水变化相对较为平稳，近51 a来，研究区内年均降水总体呈北部和南部略微下降，中部微弱上升的变化格局，线性倾向率分别为-5.110 mm/10 a、-3.758 mm/10 a、1.908 mm/10 a；（2）陕西省年均降水量有3～7 a，10～17 a，17～30 a周期，以中时间尺度10～17 a的少-多交替最为明显。在微观尺度上，陕北、关中、陕南地区的周期均表现得零乱且不显著。中观尺度，关中和陕南的降水周期比较显著，为10～17 a，陕北的降水周期表现得不十分规律。宏观尺度，陕北的降水周期为23～30 a，关中和陕南较为相似，为18～25 a；（3）Mann-Kendall检验发现1993年是陕西省年均降水量增加的一个显著突变点，2009年以后陕西省将处于多雨期。

榆林位于陕西省黄土高原和内蒙古毛乌素沙地的交接地带，是我国北方农牧交错带的典型地区，地理环境复杂多样，致使该地区生态环境比较敏感，极易受到气候变化和人类活动的影响和干扰。为探讨榆林地区气候变化的发展趋势和特征，基于1970-2010年气象资料，对榆林地区5个气象指标（平均最低气温、平均最高气温、平均气温、降水量和太阳辐射）进行空间插值，进而分析了各指标的季节和年际变化特征，即趋势变化、周期性变化、突变特征。结果表明，榆林地区气温呈现上升的趋势，春季和冬季的气温增幅对全年的增温贡献较大；降水量波动变化较大，夏季降水量减少比其他季节明显。20世纪80年代的降水量较大，90年代前期和中期降水量减少，而90年代后期降水量出现了回升趋势；41 a来的太阳辐射呈现下降的趋势，夏季太阳辐射的减少对全年太阳辐射的减少贡献较大。5个气象指标的周期性变化在大时间尺度上（如25~32 a）变化比较稳定，在小时间尺度上差异比较明显；降水量和平均最低气温在三类时间尺度（如5~15 a、15~25 a和25~30 a）上的周期比较明显。另外，除春季降水量外，其他季节的气象因子在1970-2010年期间变化频率有增加、时间间隔减少的趋势，说明最近10~20 a榆林地区气候变化比较活跃。对榆林地区气候变化特征进行分析，为进一步揭示气候变化下榆林地区农业生产系统的影响机理提供理论基础，为当地政府制定农业生产政策提供决策支持。

为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的，采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法，以新疆“五横七纵”高速公路沿线100多个气象站近50 a（1961-2010年）大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料，以及沿线7个6要素5层梯度风1 a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10 a（2001-2010年）监测资料，进行信息化和规范化整编。在大量详实资料基础上，对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究。采用三级区划指标体系，等概率分区原则, 将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区，Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ 强重大危险区、Ⅲ 重大危险区、Ⅳ 中度危险区、Ⅴ 较轻危险区。提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成。并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值（阈值）与现场强横风监测结果进行验证。研究结果表明：当瞬时风速＜12.0 m/s,不同类型车辆正常运行；12.0 m/s≤瞬时风速＜17.0 m/s，小客车停运，大货车限速60 km/h；17.0 m/s≤瞬时风速＜20.0 m/s，大货车停行；20.0 m/s≤速瞬时风速＜25.0 m/s，大客车、大卡车限速60 km/h以下；速瞬时风速≥25.0 m/s，大客车、大卡车停运。以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性，它含盖50 a最大风险。为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑。

在全球气候变化背景下，各地极端气候事件有上升趋势。其中以洪涝和干旱灾害对人类生活的影响最大、最频繁。在长期应对干旱灾害的经历中，北美洲各国逐渐形成了较为完善的干旱灾害应对模式，通过立法、风险管理、制定干旱计划、工程措施与非工程措施相结合等多种手段降低干旱灾害带来的损失。通过文献查阅与综述方法，结合北美洲国家相关网站介绍，总结了了北美洲应对干旱灾害的经验，针对我国干旱管理不足提出建议，以期为我国的干旱灾害风险管理和应对提供思路和启示。

利用内蒙古拐子湖地区风沙观测场2011年3～5月的沙尘暴强化观测资料，分析计算了巴丹吉林沙漠北缘平坦沙地的地表粗糙度、临界摩擦速度、临界起沙风速等风沙运动关键参数。初步结论如下：观测期间地表粗糙度的变化范围为1.0×10-7～ 9.0×10-1cm,平均粗糙度为0.942 cm；临界摩擦速度约为0.34 m/s；2 m高度的起沙风速约为4.6 m/s。

针对目前中亚地区土地利用变化和分布格局方面的信息相对匮乏，现有资料较为陈旧且零散，无法满足中亚生态与环境变化研究需求的现状，利用全球的UMD, DISCover，GLC2000，GlobCover2005和GlobCover2009的5期土地覆被遥感数据集，提取中亚地区长时间序列土地覆被信息。并针对上述4个土地覆被分类系统无法进行直接对比和变化分析的问题，分别将其综合为4类土地覆被类型：耕地、自然植被、水体和其他，以分析近30 a中亚土地利用/土地覆被变化趋势。中亚土地利用类型多样，草地、裸地、农田、灌丛占绝对优势。自前苏联解体以后，20世纪90年代初至2000年期间，耕地面积大幅度减少，至2010年尽管有所恢复,但仍无法达到20世纪90年代初水平。而自然植被表现出了相反的趋势，这说明在此时间段内，由于社会政治制度的变化和市场经济的建立，耕地发生了较大规模的弃耕，弃耕地通常转换为草地、灌丛等自然植被。近10 a由于社会经济条件的变化，前苏联解体后所弃耕的土地又被收复和重新开发为耕地。90年代初至2000年期间，水体呈现先减少后增加的趋势。利用全球基于多期不同信息源获得的中亚土地覆被数据，尽管分类体系不统一，但均可较好地表征当时地表覆被状况。这在一定程度上弥补了中亚地区土地覆被数据不足的现状。通过对耕地、自然植被、水体及其他土地覆被类型进行大类合并，可基本体现中亚土地覆被的宏观特征和变化趋势。

利用2002-2008年6~9月EOS/MODIS卫星晴空资料，计算分析了融雪期库玛拉克河流域的积雪面积、覆盖率、雪深及雪水量；利用气象、水文台站的观测资料，对2002-2008年积雪变化与气象因子间的相互关系，2002-2008年7次洪峰时间段内最高温度的有效作用时间和12 h降水的有效影响时间等进行了分析与研究。结果表明：2002-2008年盛夏库玛拉克河流域高温融雪的主导作用比较明显,当流域内山区积雪量在5.5×108 m3以上、0 ℃层平均高度上升到4 500 m以上并且能维持4 d，库玛拉克河流域融雪型洪水的融雪量可达1.8×108~10.3×108 m3，夏季0 ℃层高度的变化可作为融雪型洪水预测的较好指标。2002-2008年这个历史时期实际积雪融化后产生的雪水当量9.88×108 t，全部融化后产生的最大可能雪水当量小于11.18×108 t；这个历史时期理论最大可能积雪融化后产生的雪水当量为17.55×108 t，全部融化后产生的雪水当量小于17.75×108 t。估算实际融化和理论融化的雪水当量，可为积雪融化后产生的最大洪水量估算提供数据支持。