地温年变化深度的准确判断对于多年冻土发育特征评估、寒区冻土模式下边界深度的确定具有重要意义.通过对青藏高原地区典型钻孔地温数据进行分析，初步揭示了多年冻土地温年变化深度的变化规律及其影响因素，并提出一种简化了地表和活动层状态影响的地温年变化深度估算方法.结果表明：研究区低温冻土的地温年变化深度平均值比高温冻土大4.6 m，随着冻土温度升高，地温年变化深度基本上呈减小趋势，部分低温冻土钻孔由于土层含水率过高导致地温年变化深度相对较小；由于活动层水热动态和冻融过程的影响，地温年变化深度与浅层（0.5 m）温度年较差相关性不显著，而与多年冻土上限附近温度年较差的大小呈显著正相关关系；地层介质的热扩散率差异是导致地温年变化深度区域差异和变化的主要原因，土层含水率、温度、质地以及水的相态是影响地层热物理性质重要因素.
利用太白气象站1962-2014年地面积雪观测资料，太白、眉县气象站1980-2014年高山积雪观测记录和1988-2010年卫星遥感资料，分析了秦岭主峰太白山西部中山区、西部中高山区和中部中高山区积雪初、终日期、积雪日数和积雪深度等的变化特征，以及西部中山区积雪变化的成因.结果表明：1962-2014年太白山西部中山区积雪初日推迟，终日提前，初终间日数减少，积雪日数显著减少，积雪深度呈现波动变浅的趋势；1980-2014年西部中高山区积雪日数同样呈现波动减少趋势，西部中山区和中高山区年积雪日数减少率分别为3.2 d·（10a）-1和8.9 d·（10a）-1.1980-2014年中部中高山区积雪初、终日期和积雪日数变化趋势不明显.卫星遥感监测资料分析结果显示太白山地区积雪面积呈现波动减少趋势.1962-2014年西部中山区气温升高，降水减少，积雪参数与气候要素相关分析结果表明气温和累积雪深等参数变化关系密切，气温升高是太白山积雪减少的主要原因.1980-2014年太白山地区7月积雪日数很少，关中八景之一的“太白积雪六月（公历7月）天”已很少见到.
利用青藏高原55个气象站1971-2011年冬季（12月-翌年2月）逐月降雪量资料分析了冬季降雪的气候特征，得到高原冬季降雪总体上呈现东部和南部多、西北部和雅鲁藏布江中段少雪的分布特征，相对变率分布与降雪的分布几乎相反且变率大，以30°N为界高原降雪存在南北反相的变化趋势即北部降雪有所增加而南部减少.用旋转经验正交函数REOF结合相关分析进行降雪分区的基础上，重点分析了近40 a来高原降雪的演变特征和长期气候趋势.结果表明：降雪分布清楚地反映了高原的地理特征和气候特点，即高原南部迎风坡、冷暖气流交汇处降雪多，而背风坡、北部降雪少；近40 a降雪呈现“少-多-少”趋势，1980-1990年代期间降雪明显偏多，大约1970年代中期发生了由少雪到多雪的突变现象，其中南部2个区分别在2007年和1988年出现了降雪减少的突变现象；降雪具有显著的准14 a年代际变化和准8 a周期变化，且存在年代际特征.
应用1961-2013年逐日积雪深度及气象要素资料，采用REOF、多元线性回归等方法，分析了青海高原积雪日数时空分布特征，探讨了各季节积雪日数与气温和降水的关系.结果表明：（1）青海高原积雪日数呈先增加再减少的变化趋势，1961年至20世纪90年代末呈增加趋势，其中1982年达到峰值为44天，2000-2012年呈减少趋势.（2）青海高原积雪时空分布不均，地域差异大，分为六个积雪气候区，主要特点为高原南部积雪日数最多且呈显著增加趋势；东部农业区、西部柴达木盆地积雪少且呈下降趋势.（3）冬、春季积雪日数有上升趋势，冬季较显著；秋季积雪日数有下降趋势.（4）各季节平均气温均呈上升趋势，是影响秋、春季积雪的关键因子；冬、春季降水量呈上升趋势，是影响冬季积雪的关键因子.青海高原冬、春季有暖湿化趋势.
天山积雪是新疆水资源的重要来源，地形对积雪的空间分布和消融有重要影响，分析地形对天山积雪冻融过程的影响具有重要的理论意义.基于2005-2014年的MODIS/Terra积雪8 d合成数据（MOD10A2）与数字高程模型（DEM）数据，分析了天山积雪覆盖随高程、坡度和坡向的季节变化规律.分析结果表明：（1）在不同季节里，不同高程中的融雪和积雪过程同步发生，其中在春季和冬季，雪盖变化较大的区域主要分布在低海拔和高海拔地区；而在夏、秋两季，雪盖变化较大的区域主要分布在中海拔地区.（2）在不同季节，不同坡度的积雪冻融过程也同步进行，但春季和冬季积雪呈线性变化，在缓坡和陡坡地区变化明显；夏季和秋季积雪变化缓慢，在中坡变化显著.（3）天山积雪变化随坡向具有对称性和周期性.积雪变化呈现北坡大、南坡小，春、冬季大，夏、秋季小的特点.在波动周期内，夏秋季积雪变化波动较大，变化趋势与春、冬季相反.研究结果可为融雪型洪水预报提供科学依据.
利用青藏高原69个气象台站的降水量资料，采用旋转经验正交函数分析（REOF）、线性趋势分析和累积距平法，系统地研究了1961-2010年青藏高原降水的时空变化规律，揭示了青藏高原不同区域降水变化的差异性.研究表明：近50 a来青藏高原降水量总体呈现增加趋势，增长率为6.7 mm·（10a）-1；青藏高原降水季节分配极不均匀，雨季和旱季非常明显，雨季降水占有主导作用；青藏高原降水由东南向西北递减，而且年际变化具有一定的多元化特征；青藏高原降水量变化空间分布差异显著，采用REOF法将整个高原划分为10个小区，每个小区降水变化都具有不同的特征，除了青海东北部区和青海东南部-川北区降水呈减少趋势外，其他8个小区降水均呈增加趋势.
基于美国气候预测中心（CPC）土壤湿度资料和80个青藏高原气象观测站的降水、气温资料，对青藏高原土壤湿度时空演变、突变，及土壤湿度与降水、气温的关系进行了分析.结果表明：青藏高原土壤湿度呈自东南向西北递减的分布特征，土壤湿度与降水量在空间上有很好的对应关系，在时间上存在2~4个月的时滞相关.1980-2012年高原土壤湿度呈显著增多趋势，土壤湿度变化发生突变的年份为2003年.在土壤湿度变化过程中，降水和气温的作用明显，5-10月降水量和1-6月气温是影响高原土壤湿度变化的主要因素.5-10月降水量决定了多水期的土壤湿度，而多水期土壤湿度和1-6月气温共同决定了少水期的土壤湿度.
青藏高原作为“亚洲水塔”，对东亚乃至全球大气水分循环都有非常显著的影响.高寒退化湿地是高原上生态多样性的保证，也是水汽循环和地表径流的重要源地，其地气之间水分交换不但可以反映气候变化，而且也对生态环境保护具有重要意义.以长江源区隆宝滩湿地连续一年、每10分钟一次的观测资料为基础，利用FAO Penman-Monteith方法分析了长江源区高寒退化湿地蒸散量的变化特征及其与环境因子之间的关系.结果表明：1）牧草生长期，潜在蒸散量日、月变化特征显著；实际蒸散量整体表现为冬小、夏大，夏季蒸散贡献最大.2）观测期间，蒸散量远大于降水量，水分亏损严重，局地蒸散对降水的贡献较高.3）土壤温度对蒸散发过程影响显著，尤其是表层5 cm地温与蒸散发相关性较好，土壤湿度变化表明其为蒸散发过程提供了充足的水分.4）全年变化中，气温是影响蒸散的主要因素.晴天中，高寒退化湿地实际蒸散量与辐射具有几乎相同的变化趋势，气温对蒸散量影响较小，蒸散量与相对湿度呈现显著的反相关.
利用黑龙江省1961-2014年逐时降水资料，采用线性倾向估计方法分析了汛期（5-9月）降水量、降水频率、降水强度以及不同持续时间降水的时空变化特征.结果表明：汛期逐时累积降水量平均为430.0 mm，高值区集中在松嫩平原东部和南部以及小兴安岭南部；降水频率平均为297.2 h，仅在省西部的齐齐哈尔、大庆和绥化等地以及哈尔滨西部地区偏少，其余地区台站均在300 h以上；降水强度平均在1.2~1.7 mm·h-1之间，增加趋势显著（P<0.01），空间分布与降水频率分布相反；全省多数台站的汛期降水量、降水频率趋势变化不明显，但却有39%的台站降水强度增加明显.汛期降水量的日变化呈单峰型，超过半数的降水集中在11：00-22：00；降水频率的日变化表现出双峰型，00：00-04：00和13：00-19：00为高值区间；降水强度的日变化也呈单峰型，高值区间集中在13：00-18：00.全省的降水事件中短历时降水优势明显，降水量占总降水量的46.7%，降水历时占全部降水历时的49%；持续5~6 h的降水雨强最强，其次是持续3~4 h降水雨强，最弱的是持续1~2 h的降水雨强.
全球气候变化对暴雨洪涝等极端天气事件的发生产生了显著影响，识别气候变化背景下暴雨事件的时空变化特征是暴雨洪涝灾害综合应对的关键.以淮河流域为研究区，基于流域内229个气象站点1950-2012年的实测逐小时降水数据，遵循淮河流域实际情况对暴雨事件进行场次划分，并以此作为基础统计单元，借助地理信息系统平台，运用统计学方法并结合气象学理论，以场次暴雨事件开始时间、达到雨强峰值历时、场次平均暴雨历时及暴雨事件发生频次4个指标分析不同年代背景下淮河流域场次暴雨事件发生的过程变化及时空演变特征.结果表明：在气候变化的背景下，场次暴雨发生时间呈现宽幅化和极值化的变化趋势，暴雨发生时间出现了后移和双峰化的特征；暴雨历时及到达雨强峰值历时均呈现增加趋势，整个流域场次暴雨事件在1990s-2000s进入一个增加时期；全球性的气候变化使流域内暴雨事件发生的频次不断增加，历时不断增大，长历时高频次特征明显，尤其是近20 a来，淮河流域暴雨事件高发区域呈现出从流域部分地区向全流域扩张的趋势.
根据中国东部副高北缘雨带的气候平均位置季节移动情况，定义了雨带强度指数，并用回归分析证实此指数能够很好地描述初夏和盛夏雨带的强度.基于定义的雨带强度指数分析发现，初夏副热带西风对雨带强度影响显著，但盛夏无显著影响.进一步研究表明，初夏副热带西风的增强通过作用于雨带上空西高东低的气温场使得对流层中层暖平流增强，进而加速上升运动，从而增强雨带；而到盛夏，环流形势的季节变化导致暖平流在雨带强度变化中起到的作用减小，这减弱了副热带西风对雨带强度的影响.
他念他翁山中段地处青藏高原东南部和云贵高原过渡地带，海拔4 200 m以上保存着确切的第四纪冰川遗迹.对其进行深入研究，不仅可以重建横断山脉冰川作用的演化历史，还能够为青藏高原的隆升机制提供重要依据.采用野外地貌调查与电子自旋共振测年（ESR）相结合的方法，查明他念他翁山第四纪冰川发育的地貌特点，并初步对研究区的冰期系列进行划分.结果显示，他念他翁山中段古冰川类型主要为山麓冰川、山谷冰川和冰斗冰川.晚第四纪以来至少经历了4次冰川作用，分别为倒数第二次冰期（MIS 6），年代为（192±51）~（207±45）ka；末次冰期中期（MIS 3），年代为（55±8）~（54±9）ka；末次冰盛期（MIS 2），年代为（25±1）~（38±6）ka，以及全新世新冰期/小冰期（MIS 1）.
近些年，宇宙成因核素暴露年代、光释光和放射性碳埋藏年代等方法在第四纪冰碛物的年代测定中已经取得显著进展.但对于第四纪冰川沉积物10万年甚至百万年以上的冰碛物样品的埋藏年代和暴露年代，由于方法自身问题或沉积物后期地质地貌过程的改造，使上述方法存在定年方面的挑战.而电子自旋共振（ESR）广泛的测年范围，使其在第四纪样品的测年中发挥着不可替代的作用.目前，石英ESR信号的衰退特征已有许多研究进展，但是对于冰碛物中的ESR信号的研究还很少.ESR测年方法由于缺乏测年机理的研究，西方学者和国内一些测年学者对这种方法的定年存有疑虑.因此，我们在典型冰川区开展对冰碛物中石英砂ESR信号变化的机理研究，得到人工研磨可以使ESR信号强度下降到原来值的53%~69%，但并不能使ESR信号完全归零.如果在以后的研究中能够找出这些残留信号值大小，并予以扣除，将会大大提高ESR冰碛物测年精度.在今后的研究中应探求其测年机理，提高测试样品的石英纯度，增强ESR测年信号的精度，使这种方法成为冰碛物交叉测年中独立可信的测年方法之一，为第四纪冰川研究中的老冰碛物的定年提供准确的年代依据.
基于青藏高速公路试验工程的实测资料，利用数值模拟系统分析了通风路基通风管内的空气流动特性和变化规律.研究表明，当外界环境风速一定时，通风管内不同区域流动特征显著不同，表现为较为明显的三段性：在入口扰动区段，管内空气紊流强度最大；中部为完全湍流区，紊流强度最弱；出口射流影响区的紊流强度介于入口扰动区和完全湍流区之间.随着外界环境风速的增加，管内空气流速相对环境风速增加的量值随之增加，总体呈现非线性快速增加的趋势；入口扰动响应的长度和紊流强度增加最显著；尾部射流影响区由于受到空气流动惯性等因素影响，其长度以非线性加速减小，其空气运动轨迹的振动幅度以非线性加速提高.管内各区域空气流动特性的不同是造成通风管不同部位局部换热量差异的根本原因，这些流动特性的存在进一步叠加，或是导致通风管路基阴阳坡效应的重要因素之一.
寒区土壤温度场观测多采用垂直埋管方式，常用管材有铁管、PVC管、PPR管、PE管等，在实践中发现同一地点不同材质测管所测温度场存在较大差异.为研究几种常用测温管材测试值的差异性，2014年11月3日至2015年4月29日对四种材质垂直埋管与土壤直埋传感器的测温方式进行了现场比对试验.结果表明：（1）不同材质垂直埋管因其物理性质的差异，在测温过程中对温度场有不同程度的影响，PVC管和PPR管的测温值分别偏高于相应土层温度约0.8℃和0.3℃，而铁管和PE管则分别偏低于相应土层温度约0.4℃和0.6℃.（2）管材中温度场数据与土壤温度场数据相关性由高到低排序为：铁管 > PPR管 > PVC管 > PE管.（3）通过最小二乘法，求得铁管-土壤各层埋深温度场的转换系数，并得到铁管-土壤温度场拟合方程，经证实相关性显著.
岩土类材料的强度强烈依赖于含水率和温度条件.以兰州兰山砂岩为研究对象，分别进行了不同温度（+20℃、-5℃、-10℃）和不同含水率（干燥、天然含水率和饱和状态）条件下岩石的巴西圆盘劈裂试验.试验结果表明，常温下，岩石抗拉强度随含水率增加而急剧减小，试样饱和时软化、崩解，丧失承载能力；在不同负温条件下，天然含水状态的试样抗拉强度最大，干燥状态下最小；在-10~+20℃范围内，干燥岩石强度随温度升高，抗拉强度增大，含水岩石均是随温度升高，抗拉强度减小，但饱和岩石在-5℃时抗拉强度最大.含水率和温度对岩样强度的影响存在临界值，超过临界值，岩样强度随上述因素反向变化.试验结论为岩土类材料劈裂强度的标准化测试及其工程应用提供了重要的基础数据参考.
多年冻土区石油污染物迁移过程和特点、污染定量评价、防治和治理措施研发，都是目前寒区经济发展和能源开发迫切需要解决的重要课题.通过室内试验对土体温度场分布、水分分布和石油总量分布的监测分析，研究了冻融循环作用对迁移过程的影响机制.试验结果表明，冻融循环作用通过影响石油污染物本身的物理性质、土颗粒对石油污染物的吸附作用和土体内水相的分布和相状态，影响了石油污染物的迁移过程.原油黏度随温度的降低逐渐增加，使得原油在土体中的迁移能力降低.冻融循环是油水迁移的主要驱动力之一，随着冻融循环的增加，石油污染物和水分向上迁移并聚集，石油随土样高度增加逐渐减小，而水分随高度增加而增加且在一定的位置聚集.研究成果可为多年冻土区石油污染迁移过程和定量评价及防治治理提供重要基础和参考.
基于青藏高原楚玛尔河地区青藏公路里程K2968+200断面浅层地温监测数据（地表下5 cm），拟合了边界温度的回归方程，分析了公路路基及铁路路基两侧表层温度的特征.同时对路基坡面温度和理论辐射值的相关性进行了分析.结果表明：边界温度回归方程拟合程度较高，可作为冻土路基数值模拟温度边界选取的参考依据；监测断面公路和铁路路基都表现出显著的阴阳坡差异，公路左右坡面冬季温度差异达11.49℃，年均值差4.77℃，冬季铁路路基左右坡脚温度差异达到5.34℃，年均值差3.33℃，天然地表与气温的差值为5.2℃；根据融化与冻结n系数，位于阳坡一侧的冻结n系数较低且融化n系数大，表现为吸热；阴坡一侧冻结n系数较大，整体呈现出放热效应；路基边坡太阳理论辐射与温度变化趋势基本一致.
基于黏弹性理论，对土的动弹性模量和阻尼比确定方法进行探讨，并结合青藏铁路沿线黏土在一系列温度下的动三轴试验结果，给出冻结黏土的动弹性模量和阻尼比的确定方法.结果表明：冻结黏土的骨干曲线不是双曲线，建议通过滞回曲线求冻土的动弹性模量和动应变幅，从而获得它们之间的关系；不同计算方法得到的阻尼比随动应变幅的变化趋势基本相同，用滞后角法计算得到的阻尼比整体小于用能量损失法计算得到的阻尼比，建议采用相关函数法计算应变滞后于应力的滞后角，然后用滞后角法计算土的阻尼比；冻结黏土的阻尼比随动应变幅的增加而增大.
在寒区工程建筑物设计中，冻土的抗压、抗拉强度是两个重要的力学指标.在负温条件下，对粉质黏土、黄土和砂土进行单轴抗压和劈裂抗拉试验，研究冻土破坏时的破坏形态、破坏机理、应力-应变曲线和拉应力与径向位移关系曲线的形式，分析单轴抗压强度和劈裂抗拉强度的差异以及这两种强度随土质特性和温度的变化规律.试验结果表明：单轴载荷作用下试样破坏后呈鼓状，且表现为应变软化型塑性破坏特征；劈裂作用下产生沿直径向试样两侧延伸的裂缝，不同土质破坏后裂缝扩展的宽度和深度不同；冻土的抗压强度与抗拉强度均与负温存在很好的线性相关性，随温度的降低而增大；在相同温度条件下，冻土的抗压强度大于其抗拉强度；对于同一种冻土，其抗压强度的温度效应比抗拉强度的温度效应显著.本试验分析结果可为寒区工程的实际应用提供参考.
依据天山北坡军塘湖河近30年的径流数据及降水数据，运用Kendall秩相关系数、R/S分析、降水-径流深累积双曲线等多种方法，探讨了军塘湖河流径流的年内、年际、季节变化特征及其影响因子.结果表明：军塘湖河径流年内分配不均衡，主要集中于春季；径流的年代际变化呈现明显的上升趋势，递增率为0.0015 m3·s-1·a-1，Hurst指数为0.6326；年内不同季节表现出不同的变化趋势，其中春、秋两季表现出递减趋势，而夏、冬两季表现出递增的趋势.近年来，受到人为因素和自然要素的影响，径流在径流-降水累积曲线中表现出一定的偏移，人为因素对径流的影响贡献率最大达25.68%，而降水对径流的贡献率为74.32%.由此，降水是影响军塘湖河径流变化的主要因素，而人为影响为次要因素.
冻土对寒区水文过程具有重要的调节作用，是寒区水循环研究的核心内容之一.在分布式水文模型中对土壤冻融过程进行显式表达，对探索寒区水循环的机理、定量研究寒区流域径流的时空变化十分重要.先在黑河上游八宝河流域对考虑了土壤冻融过程的分布式水文模型进行简单验证，然后分析土壤冻融对流域水文过程的影响.对考虑和不考虑土壤冻融的模型模拟结果进行对比，发现冻土对流域的产流方式和速度有很大的影响，主要表现为：1）考虑冻土时，流域产流以壤中流为主，径流对降雨或融雪的响应速度较快，径流过程线变化较为剧烈，径流系数较高.冻土有效地阻碍了入渗过程，促进地表径流和壤中流的形成.壤中流发生的平均土壤深度冬季深，春季浅，年平均深度约为1.1 m；2）在不考虑冻土时，土壤下渗能力强，地下水补给是考虑冻土时的3倍，流域产流方式以基流为主，径流对降雨或融雪的响应速度减缓，径流过程线较为平滑，夏季洪峰在时间上存在明显的延迟.即便在降水强度较大的夏天，流域内都不会产生地表产流，而且壤中流产流的平均土壤深度平稳地处于2.4 m左右.研究对从机理上认识土壤冻融对水文过程的影响有一定的帮助.
以1983-2014年长江中游5个水文站实测水文资料为依据，利用Morlet小波和ARIMA模型等方法，系统分析了三峡水库运行下长江中游典型河段水情变化特征及其未来变化趋势.结果表明：三峡水库运行后，长江中游典型河段流量年际变化不显著，年内月分配较明显的趋于均匀化，这是气候波动与以三峡水库为标志的人类活动综合作用的结果；长江中游典型河段径流变化以18~26 a、8~13 a的周期变化较为明显，周期中心分别为22 a和12 a，并存在更小尺度的周期，三峡水库的运行对典型河段径流大尺度的变化周期影响微弱，对小尺度的变化周期产生了一定的影响；总体上，2014年以后典型河段流量将偏丰，并持续若干年.其中枝城站流量将在2014年以后一段时期呈增大趋势，由偏枯期转为偏丰期，大致持续到2017年；沙市、监利、城陵矶、螺山站流量在2011年由偏枯期转入偏丰期之后，一直呈增大趋势，将于2016年左右达到最大值，之后呈减小趋势，但仍将处于偏丰期，大约持续到2018年.
利用2013年7-8月在哈密榆树沟水文站采集的河水样品，对主要的化学离子、pH值、电导率EC、总可溶性固体TDS进行了系统的分析，阐明了研究区离子的来源及成因.分析结果表明：榆树沟流域夏洪期径流水体呈弱碱性；HCO3-、Ca2+分别为最主要的阴、阳离子，Ca2+质量浓度占阳离子总数的69.45%，HCO3-质量浓度占阴离子总数的84.18%；水化学类型为HCO3--Ca2+；径流中所含的水化学物质一定程度上受水量的稀释作用控制；通过Gibbs图、阴阳离子三角图示法以及主要离子比值法的综合分析得出，水化学离子主要来源于H2CO3风化碳酸盐岩，同时还伴有少量的H2SO4风化碳酸盐岩，岩石风化主要以方解石矿物的溶解作用为主.
对2014年艾比湖区域的地表水进行观测和取样，综合运用多元统计、Piper阴阳离子三角图、Gibbs图等方法，对艾比湖区域干湿季地表水化学特征及控制因素进行了分析.结果表明：在湿季5月，Na+和Cl-是占绝对优势的离子，分别占阳离子和阴离子总量的70.34%和52.97%，其次是Mg2+和SO42-；在干季10月，Na+和Cl-是占绝对优势的离子，分别占阳离子和阴离子总量的70.57%和66.48%，其次是Mg2+和SO42-.进而判断出在湿季，艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO3--Ca2+-Na+型；而在干季，艾比湖区域地表水水化学类型为以碳酸盐岩石和蒸发岩来源为主的HCO3--Ca2+型.此外，探讨了离子控制的因素.就自然因素而言，在干湿季，艾比湖区域地表水化学离子组成受岩石风化作用和蒸发结晶作用的共同影响，大气降水的输入作用十分微弱.就人为因素而言，根据相关研究，干湿季人为活动中的主要因素是人口和地区生产总值，说明该区域受到人为活动的影响.本研究为我国干旱地区对于河水水化学变化、水质特征、水质保护都具有重要的意义.
氢氧同位素是示踪流域水循环过程的有效方法，水是维系哈尼梯田景观稳定性的关键.以哈尼梯田文化景观遗产核心区的麻栗寨河流域泉水为研究对象，通过采集不同海拔的33个样品分析泉水氢氧同位素的海拔效应.结果表明：总体上看，泉水氢氧同位素随海拔的上升而下降，其递减率随海拔增加而变大，并具有高、中、低三段海拔分异的特征；低海拔段（1 060 m以下）和高海拔段（1 510 m以上）均具有明显的海拔效应，但中海拔段（1 060~1 510 m）相关关系不显著；泉水氢氧同位素关系方程与全国大气降水线相比斜率略小，说明在泉水形成之前曾受雨量效应、蒸发作用和补给等因素影响；在氘盈余方面，低海拔段的d值与全国大气降水线相当，中海拔段明显低于全国大气降水线，高海拔段明显高于全国大气降水线，说明研究区泉水存在强烈的混合作用，且其海拔效应是在补给水源多次循环和利用过程中形成.
阿尔泰山圆叶桦由于生长周期短、对气候变化反应灵敏，具有典型的指示意义.以长时间序列遥感数据为基础，借助GIS技术和分形插值方法，研究近24 a来阿尔泰山圆叶桦的空间分布对温度变化的响应，结果表明：近24 a来阿尔泰山气温上升速率为0.18℃·（10a）-1，圆叶桦面积增速达7.28%，圆叶桦随随温度上升呈显著增长，且温度上升速率越大，圆叶桦面积增长越快；圆叶桦分布的平均海拔随温度升高呈上升趋势，温度上升不仅促进了圆叶桦面积的扩大，还抬高了圆叶桦分布的平均海拔，且温度变化对海拔较高区域的植被生长影响力较大；各坡向圆叶桦面积随温度的上升均有所增加，温度上升对阳坡圆叶桦影响显著，对阴坡圆叶桦影响微弱.
为了分析荒漠化防治中荒漠植物生长与降水、土壤水和地下水的关系，在河西走廊荒漠区建立了荒漠化综合防治试验站进行长期定位监测，取得了降水、土壤水、地下水、植物盖度、生物量等数据，采用特征参数算法、相关和逐步多元回归方法，对植物生长和水分的年内、年际变化特征及相关回归模型进行了分析.结果表明：2006-2014年际变化上，土壤水变化最剧烈，降水、生物量、盖度变化剧烈程度极接近，且也较大，地下水位变化最缓和.盖度呈波动性增大趋势较明显，生物量略有增加趋势，降水、土壤水、地下水位变化呈波动性略有降低趋势，但不明显.在植物生长季的3-11月份期间，土壤各层含水率变化步调基本一致，生物量和盖度变化步调基本一致，降水量、地下水埋深变化步调基本一致，年内变化幅度从大到小依次为降水量 > 地下水埋深 > 生物量 > 平均盖度 > 土壤质量含水率.盖度、生物量模型均通过了R拟合检验、F方差检验、t回归系数检验，通过模型可预测变差的58.0%、98.7%，准确率可达52.0%、86.2%.研究成果可为荒漠化防治中的水资源管理以及退耕还林、天然林保护、黑河流域综合治理等工程对水资源影响评估等提供科技支撑和参考数据.
根据实地考察和相关参考资料，运用历史文献和统计分析的方法，对托木尔峰国家级自然保护区垂直自然带景观特征进行分析，结果显示：对托木尔峰自然保护区垂直自然带的形成，地形地貌因素起着主导作用，纬度起着次要作用，受地形地貌因素制约的水热条件是形成各垂直自然带景观特征的最重要的物质和能量来源，随着水热条件的垂直变化，从低山带至高山带有规律的出现暖温带荒漠带、温带荒漠草原带、山地草原带、亚高山草甸带、高山草甸带、高山垫状植被带和高山冰雪带.东西走向的天山山脉，南北向深切的冰川和流水地貌，对来自北大西洋和北冰洋的湿润气流起了显著地屏障作用，致使托木尔峰南、北坡具有不同的气候特点，南坡形成了暖温带半干旱和干旱气候.自然景观以温带荒漠、荒漠草原和草原为主，植物种类贫乏，具有耐旱特点，随着海拔高度的增加，植物的荒漠成分逐渐减少，草原和草甸成分逐渐增加，土壤的有机质含量提高，碳酸盐的淋溶作用增强.
为评估陕西省生态系统服务价值在地形梯度上的分布及变化趋势，利用2000、2010年土地利用DEM数据，定量探讨了陕西省生态系统服务价值的时序变化和空间分布特征，并对陕西省整体生态经济协调度进行分析.结果表明：2000-2010年，陕西省生态系统服务价值增加了10.92亿元，其中林地和草地生态系统服务价值分别增加21.40亿元和23.16亿元，耕地生态系统服务价值减少34.16亿元；在地形梯度上，生态系统服务价值呈中间高、南北低的分布特征，且主要集中于坡度为0°~14.6°，高程为1 067~1 380 m的地形梯度单元内.单项生态系统服务价值中，废料处理和食物生产生态系统服务价值因耕地减少而损失严重，共减少6.08亿元.生态经济协调度评估结果表明：区域生态经济的发展整体趋于不协调，建议在经济发展的同时加强对生态环境的保护力度.
以黑河山区为研究区域，利用Logic回归模型和空间分析技术对山区土地利用进行适宜性评价.以2011年土地利用现状数据作为背景值，构建气温、降水、海拔、坡度、人口密度、水系、交通网、村镇分布8种因子的评价指标体系.采用多尺度训练的方法确定适宜性评价最佳模拟尺度，对土地利用数据和评价因子进行Logic回归分析，得到评价因子对土地利用适宜性的影响程度.利用Spatial Analyst模块对对黑河山区土地适宜性进行评价，为区域土地资源合理利用提供科学参考.结果表明：（1）适宜性评价最佳尺度为210 m（ROC=0.79）.（2）Logic回归结果显示，坡度、气温（βTemp=1.11）、降水对林地、草地的影响程度较高，同时距道路距离、人口密度（βPop=-0.555）对其分布也有重要影响.（3）山区土地利用适宜性排序为：Max林地=Max耕地 > Max建设用地 > Max裸地 > Max草地 > Max水域，林地与耕地最高，适宜性达到0.99.
农业生态系统是一种人工-自然复合生态系统，人类行为和管理决策干扰生态系统服务的供给和需求，生态系统服务之间的关系也随之发生变化.以西安市农业生态系统为研究对象，测算了农产品供给、固碳、水源涵养、净化环境及文化娱乐5项生态系统服务价值，分析农业生态系统服务总价值的空间差异，并根据景观特点和农业生态系统服务价值将研究区划分为3个区，探索不同分区生态系统服务功能之间的相互关系，并提出了西安市的生态系统管理对策.结果表明：研究区提供的农业生态系统服务总价值为590×108元.从生态系统服务大分类来看，调节服务 > 供给服务 > 文化服务.各区县农业生态系统服务功能价值差别较大.1999-2013年，西安市供给服务上升，调节服务和支持服务下降.西安市农业生态系统服务功能价值大致呈现由市中心向边缘区逐渐加强的趋势.在不同的农业区域生态系统中，生态系统服务内部各功能之间的相关性差异较大.在耕区、园区、林区生态系统中，农产品提供与固碳、水源涵养、净化环境、文化休闲服务之间的相关性差异大，而调节服务与文化服务以及调节服务各功能之间的相关关系均呈现显著正相关.为了维护城市生态系统的稳定，应该调整城市绿地景观格局，构建“绿色斑块、绿色廊道、湿地、农田”镶嵌共存的绿地生态系统；在发展农区、园区生态产业过程中，应当调整农业产业结构，选择经济效益与生态效益兼顾的作物品种和植被类型.
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