利用中亚干旱区5 大主要典型流域代表性气象站点近130 年逐月实测气温数据，结合线性趋势、Mann-Kenndall 非参数检验和小波分析等方法，研究了各流域气温的多时间尺度特征，并探讨了引起气温变化的可能因素。研究发现，在近130 年来中亚干旱区各主要流域（除阿姆河外）年均气温均呈上升趋势，增温趋势高于全球和周边地区，中亚干旱区气温对全球变化的响应比其他地区更加明显。20 世纪80 年代之后更加明显，并表现出明显的多时间尺度周期振荡特征，这主要是自然外强迫动力作用、气候系统内部变化和人类活动相互叠加的结果，亚洲极涡强度减弱和面积缩小对主要流域气温变化的作用明显，其次是北半球环状模（北极涛动）和青藏高原的影响，而CO₂引起的温室气体增温效应在中亚干旱区也不容忽视。气温表现出与布吕克纳周期（BC）、太平洋年代际涛动（PDO）和准2~3 年振荡周期（TBO）等有关的显著周期，可以证实中亚干旱区气温变化与大气环流、海温和太阳活动等密切相关。

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点，参照华南地区前汛期降水特征，提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法，重建了1736-1911 年福州与广州前汛期开始日期变化序列；并利用福州与广州（分别始于1953 和1952 年）逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间；据此分析了过去300 年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明：1736-2010 年间，福州、广州两地前汛期开始时间平均为5 月第1 候；但存在显著的年际和年代际波动，其中重建时段（1736-1911 年）的主周期为2~3 年、准10 年和准40年，器测时段的主周期为2~3 年、准10 年和准22 年。在年际尺度，重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4 月第4 候，最晚的年份则分别为5 月第6 候和6 月第1 候；而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4 月第4 候和6 月第1 候。在年代际尺度，重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2 候和1.6 候；器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5 候和2.4 候。

具有空间信息的历史土地覆被数据集是研究土地覆被变化气候与生态效应的基础数据。本文在潜在植被数据和现代遥感土地利用数据的基础上，确定了土地垦殖前森林植被可能的分布范围；遴选并量化了影响我国土地宜垦性的主导因子，评估了省域尺度上土地的宜垦性；构建了以土地宜垦性为权重的历史森林覆被网格化重建模型（网格大小为10 km×10km）；重建了我国东北三省1780 年和1940 年网格化的森林覆被。结果表明：基于省域森林面积数据，该方法较好地再现了历史时期森林空间格局；与2000 年遥感有林地空间数据对比分析显示，模型重建结果与遥感数据绝对误差的单样本t 检验相伴概率（双尾）为0.12，大于显著性水平0.05，表明模型重建结果与遥感数据不存在显著性差异，网格化重建方法具有较好的可行性；同时，重建结果准确性评估也表明：1780 年重建结果在县域尺度上的相对误差在-30%~30%之间的县级政区有99个，占县级政区总数（不含无值区）的74.44%，总体误差相对较小。

利用1961-2010 年的多种观测资料，对西南地区冬季气候异常的时空演变特征及其影响因子进行了分析。结果表明：西南地区冬季气温变化主要存在全区一致和东、西部反位相两种模态，这两种模态均存在显著的年代际变化。全区温度的一致变化与东亚冬季风的异常有关，东、西反位相的变化与西太平洋副热带高压和冷空气的异常活动有关。冬季降水异常主要表现为全区一致的变化特征。北半球环状模(NAM，AO) 和ENSO对西南地区气温没有显著的影响。当NAM偏强(弱) 时，西南地区降水偏多(少)。El Niño 年，西南地区降水一致偏多；La Niña 年，西南地区中部降水偏多，东、西部降水偏少。2010 年冬季西南地区的干旱更有可能是由NAM异常引起的，而不是El Niño。

在青藏高原共和盆地中的内陆湖泊——达连海获取40.92 m长的湖泊岩芯(DLH钻孔)，选用植物残体作为测年材料，利用AMS14C测年技术建立可靠的地层年代序列，对岩芯进行孢粉分析，重建该地末次冰消期以来的古植被和古环境。末次冰消期以来达连海周围山地在14.8～12.9Cal ka BP和9.4～3.9 Cal ka BP时段曾发育森林，气候较湿润，达连海附近盆地发育的荒漠草原盖度增加或演化为草原；在15.8～14.8 Cal ka BP、12.9～9.4 Cal ka BP 和3.9～1.4 Cal ka BP 时段该地气候比较干旱，依据干旱的程度周围山地森林退化或消失，盆地内发育盖度较低的荒漠草原或草原化荒漠。1.4 Cal ka BP以来湿度有所增加，发育草原植被类型。依据植被的演替历史推断该地气候的变化历程是15.8～14.8 Cal ka BP 干旱，14.8～12.9 Cal ka BP 湿润，12.9～9.4 Cal ka BP干旱，9.4～3.9 Cal ka BP湿润，3.9～1.4 Cal ka BP干旱，1.4～0 Cal ka BP湿润。达连海的孢粉记录与附近青海湖的孢粉结果对比，发现两地植被发育基本一致。末次冰消期Bølling-Allerød 时期，山地森林发育；新仙女木事件发生时森林萎缩；全新世中期两地针叶林发育达到鼎盛，之后逐渐减少至消失。早全新世达连海森林扩张的时间滞后于青海湖，主要与两地森林树种的不同和植被演替的时间差异有关。该区森林发育的全盛时期在中全新世，这与石笋记录到的亚洲季风强盛时期在早全新世不相一致，可能与植被复杂的响应机制有关。

河北省中南部82 个农田表土花粉组合研究表明：农田花粉组合不仅有农作物花粉类型，也有临近山区的植物成分。山区农田乔木花粉含量与浓度高于平原，对平原的影响随距离增加而降低,距太行山0～50 km 松属花粉含量为20%～30%，50～100 km 为10%～20%，100～150 km 增至20%～30%，海滨区降至16%以下，平原中部含量增加可能与焚风效应有关；山区至平原乔木花粉含量空间上的变化，可能类似于历史时期人类活动介入森林区后时间上的变化。山区和平原灌木花粉含量较低，但主要成分不同，山区以胡颓子科、榛属、虎榛子较常见，平原区蔷薇科、葡萄科花粉相对较多。平原区草本花粉含量高出山区，其中藜科花粉由山区向平原逐渐增高，可能反映人类活动不断增强的特征。山区中华卷柏含量高于平原，但平原区高达7%。中华卷柏不易被风搬运，推测平原区农田的中华卷柏可能是平原沉积时由河流从山区搬运而来。相同类型农业单元乔木、灌木花粉和蕨类百分比山区一般高于平原，草本低于平原；不同类型农业单元乔木、草本百分比平原区相近，山区差异较大。山区乔木花粉含量差异主要受草本类型影响，平原区草本花粉组合差异主要是农作物花粉(人工禾本科、十字花科) 含量的差异；不同农业单元孢粉浓度差异主要为草本花粉浓度不同。

利用澜沧江流域云南境内8 个气象站1950s-2007 年的逐月气象数据，现状作物种植、农业耕作、田间水分管理等资料，应用Mann-Kendall 法和R/S 分析法，探索50 多年来流域区的干湿变化、农业灌溉定额转折变化趋势及分布规律。结果表明：年、季平均温度普遍地显著升高，降水量干季增加、湿季减少；大部分地区的参照作物腾发量ET0在年度及干、湿季都呈增加趋势，仅在流域中段大理、剑川、耿马的部分时段为减少，干湿指数大多数地区都是降低；水稻及农业综合灌溉需水定额从流域上游到下游逐渐呈减少、增-减并存到增加的趋势。气象因子、ET0、干湿指数、水稻灌溉及农业综合灌溉定额发生转折变异现象都集中在澜沧江中下段的耿马、思茅、景洪、勐腊等地，且时间系列的转折变异点在1960s-1990s 的各个时期均有出现。水稻灌溉定额随纬度方向变化的相关系数为0.513，随海拔高程变化为0.610，最高值出现在维西，最低值为勐腊；农业综合灌溉定额受作物种植结构和水稻种植面积的影响较大，二者相关系数达到0.826，但其与纬度、海拔的变化规律不明显，最高值在大理，最低值在维西。灌溉定额在小范围内的多样性变化，表明在纵向岭谷特殊环境对地表水汽输送、气温和气流场分布等的“通道-阻隔”作用下，澜沧江河谷农业灌溉需水量时空变化的复杂性。

蒸散发是水文过程的关键环节，研究气候因子对潜在蒸散发的影响，有助于深入认识水文过程对气候变化的响应。本文基于阿克苏河流域1960-2007 年逐日气象资料和Penman-Monteith公式，估算并分析参考作物蒸散量(RET) 时空变化特征，并用多元回归方法定量区分气候因子变化对RET 变化的贡献率。研究发现流域RET 空间差异明显，东部平原区平均年RET 为1100mm左右，是西部山区的近2 倍；东南部绿洲区的RET显著减少，而西部变化复杂。RET变化趋势的季节差异也很显著，以夏季变幅最大，是年变化的主要贡献者。高海拔地区相对湿度对RET变化影响最大，其它区域的风速变化对RET变化的贡献率最高。库车和乌恰站的风速变化对RET变化的贡献率大于50%，是RET变化的主导因素。

通过对黄河中游晋陕峡谷段的考察，在多个地点发现全新世古洪水滞流沉积层。选择壶口段左岸岩棚内典型的古洪水滞流沉积剖面进行沉积学和水文学研究。对于采集的全新世地层剖面序列样品，进行粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO₃含量等分析，从沉积学角度证明了研究剖面所夹洪水沉积物为典型的古洪水滞流沉积物，记录了全新世两个时期的特大洪水事件。通过地层学对比分析和OSL测年，确定其分别发生在全新世早期—中期转折阶段，和中期—晚期转折阶段。利用沉积学和水文学原理恢复古洪水水位，计算出第一组古洪水洪峰流量为27490m³/s、27830 m³/s、28570 m³/s，第二组为40920m³/s。本文的研究发现全新世特大洪水事件，并且恢复了其水文特征数据，对于揭示黄河水文过程对于全球变化的响应规律具有重要的科学意义，对于水利工程建设具有重要的现实意义。

喜马拉雅地区冰湖溃决洪水灾害日益受到人们重视。作为估算冰湖溃决洪峰流量和模拟洪水演进的必要参数之一，冰湖库容量准确计算十分重要。2009 年9 月对西藏定结县龙巴萨巴湖科考时，应用Hydrobox^TM高分辨率回声测深仪对该湖进行了测深试验，共采集6916 个离散数据点，测得冰湖最深处为101.94 m，平均水深47.50 m。结合同一时段Landsat TM遥感影像解译结果，通过构建不规则三角网模拟龙巴萨巴湖湖盆形态，并计算出该湖2009 年库容量为0.64×10⁸ m³。利用GIS技术对1977-2008 年不同年份的Landsat MSS、地形图、Landsat TM和ASTER遥感影像进行数字化，结果表明近30 年来龙巴萨巴湖长度和面积均呈增加趋势，且自2000 年以来更为显著。利用不同时期龙巴萨巴湖面积和计算的库容量，得到冰碛湖库容—面积计算公式，可为喜马拉雅地区其他冰碛湖库容量估算提供理论参考。龙巴萨巴湖的扩张方向与其母冰川后退方向保持一致。通过对龙巴萨巴湖所在区域中国境内5 个气象站点气温、降水数据的年代际变化分析，表明冰湖规模扩大是气候变暖和冰川退缩的产物。