太阳辐射是控制气候形成的基本能量，分析太阳辐射的变化有助于深入理解气候变化的原因。本文利用海河流域及其周边46 个气象站气象资料以及TOMS (the Total Ozone Mapping Spectrometer) 卫星反演逐日气溶胶指数资料，分析了海河流域太阳辐射的时空变化规律，并对太阳辐射变化的原因进行了初步分析。研究结果表明，1957-2008 年海河流域太阳总辐射呈明显下降趋势，其中太阳直接辐射下降趋势明显，散射辐射呈增加趋势；从空间分布上看，流域南部和冀东沿海的人口高密度区相比流域北部的燕山和太行山人口低密度区太阳总辐射减小趋势更为明显。对太阳辐射下降原因的研究表明，人类活动造成气溶胶的显著增加可能是引起太阳辐射下降的重要原因。
由于中国城市扩展导致部分气象站点被动进入城市内部，从而造成对区域气温的高估。本文利用遥感多期影像对中国700 多个气象站点各历史时期的下垫面进行判别，得到“进城”站点及其进城时间。通过比较“进城”站点的观测数据和背景气温，计算出70 年代以来“进城”气象站点上的平均热岛效应强度，并对热岛效应强度的季节性差异进行了分析，得出70 年代以来秋冬季节的热岛强度高于春季和夏季的结论。通过比较真实气温和背景气温的空间数据，识别出了气温高估区域，得出中国东部地区的气温高估略高于中部地区，东部地区和中部地区的气温高估均远高于西部地区的结论。通过计算真实气温和背景气温序列的年平均气温变化趋势，得出近40 年来全国的增温值约为1.58 oC，其中因城市扩展带来的增温贡献约为0.01 oC，在气温高估的核心区域的贡献约为0.09 oC。
依据长江三峡地区大九湖和玉溪剖面AMS14C测年数据(校正为日历年) 建立了约9.3~2ka BP 高分辨率多环境代用指标(δ13C、K、腐殖化度、孢粉总浓度、Rb、Sr 及Rb/Sr) 的变化曲线，并在此基础上与研究区周边反映全新世气候环境变化的不同沉积记录进行综合对比分析。与此同时，本文还通过对研究区古遗址和古洪水层的统计分析，获取了本区新石器以来古文化兴衰变迁和古洪水发生的完整信息。研究结果表明：(1) 本区全新世大暖期约出现在7.6~4 ka BP。9.3~7.6 ka BP，本区气候极不稳定，波动幅度大，总体上冷湿，多次出现显著的降温或干旱事件(9.1、8.2 和7.7 ka BP 前后)；4~2 ka BP，本区气候较此前偏干凉，且波动频繁。(2) 7.6~4 ka BP 的大暖期分为三个演变阶段：即6~5 ka BP 为大暖期的鼎盛期，气候稳定，温暖湿润，植被及生态条件优越，洪水发生频率低；7.6~6 ka BP 和5~4 ka BP 为大暖期中具有不稳定特征的过渡期，其中5~4 ka BP 及4 ka BP 前后的降温事件仍较显著，且多发洪水。(3) 本区史前古文化的主要形成发展期与大暖期持续阶段相对应，其中耕作业相对发达的大溪文化繁荣期出现在大暖期中的鼎盛阶段(约6~5 ka BP)，大溪文化前后处于低潮及表现为衰退现象的古文化则对应气候环境的不稳定期，总体上，研究区古文化响应气候环境变化的主要方式是通过改变其生业结构的途径来实现的。
横断山区7 条海洋型冰川近百年进退速度变化呈现出以退缩为总趋势的阶段性变化，具体表现为20 世纪初至1930s 的冰川稳定，1930s-1960s 的冰川后退，1970s-1980s 的冰川稳定或减速后退，20 世纪80 年代中期以来的冰川后退，这与我国、北半球及横断山区同期的气候变化呈明显对应，展现出冷干阶段冰川稳定或前进、暖湿阶段后退的态势，但各冰川的变化幅度因纬度位置、坡向、冰川规模、局地环境等而存在明显差异。1982/83 年大、小贡巴冰 川、海螺沟冰川冰舌段的消融水当量分别为2710 mm、3139 mm和5281 mm，1990/91-97/98期间海螺沟冰川冰舌段的年均消融水当量为6157 mm，比1982/83 年增加了876 mm。2002 年夏季白水1 号冰川的积雪消融量由于表碛覆盖较少表现出明显的随海拔升高而降低的特征，平均消融水当量为1086.25 mm，2008.9.19-10.13 期间白水1 号冰川物质平衡花竿的观测表明，花竿布设区域10 月6 号左右转入物质积累期，期间日均积累深为1 cm，折合水当量5 mm。
基于全疆8 条代表性河流近50 年的地表径流、气温和降水数据，采用Mann-Kendall 趋势检验和突变检测法，对各条河流地表径流、年均气温和年降水进行了长期趋势检验和突变分析，同时对径流与气温、降水之间的变化关系以及水文极端事件洪水的发生频次和洪峰流量进行了分析。结果表明，20 世纪80 年代中期以来全疆各地气候一致表现为气温升高和降水增多，其中北疆地区变化最为显著，南疆其次，东疆最小。受气温、降水变化影响，河流径 流发生年际和年内分布变化。大部分河流自20 世纪90 年代初水量显著增多，有春汛提前、夏汛推后和洪峰流量增大的现象，其变化特征与河流补给类型密切相关。全疆洪水发生频次增多、洪峰流量增大。气候变暖已对区域水文循环产生重要影响。
以1951-2008 年实测水文资料为依据，运用对比方法，分析了三峡水库调度运行初期，荆江与洞庭湖区的连琐水文效应。结果表明：① 荊江冲刷量占宜昌至城陵矶段的78.9%，其平均冲刷强度也远高于该河段；② 三口分流比减少2.33%、分沙比减少2.78%；③ 三口多年平均入湖径流泥沙比依次减少7.7%及24.4%；④ 洞庭湖区淤积速率减缓26.7%、汛期水量较同期多年平均值偏少20.2%，使湖区连年季节性缺水，前者对延长湖泊寿命有利，后者酿成了连 年性的夏秋连旱灾害、居民饮用水、生产用水和航运等水安全问题以及涉及到了珍禽鸟类数量和种类减少，东方田鼠种群数量极度膨胀等生态系统的稳定性；⑤ 湖口多年平均输沙泄洪能力增强了26.6%和3.7%，避免了溃垸决堤之灾。并认为，为适应新的江湖关系变化，必须进一步优化调整三峡水库调度运行方案，重新审视江湖治理的理念，维系江湖连通的纽带。
为了了解黄河水沙变化过程及其对三角洲的影响，本文运用统计学方法对利津站1950-2007 年的水沙数据以及流域人类活动引起的减水减沙数据进行了分析，结果表明：1950-2007 年黄河入海水沙量明显减少，且年际波动比较剧烈。人类活动的影响是入海水沙量减少的主要原因。1950-2005 年，水土保持年均减水减沙量分别为20.2 亿m3和3.41 亿t；工农业年均引水引沙量分别为251.64 亿m3 和2.42 亿t；干流库区拦沙量，三门峡水库1960-2007 年年均淤积1.45 亿m3，小浪底水库1997-2007 年年均淤积2.398 亿m3。相比于花园口站的水沙量，下游河道以淤积为主，入海水沙量减少；以冲刷为主，入海水沙量增加。当不同时期入海总水沙量比为0.0257 t/m3左右时，河口附近岸线延伸，三角洲面积增加。但近来年入海水沙量的急剧减少，特别是黄河口清8 出汊以后，整个黄河三角洲由淤积转变为侵蚀，冲淤状态发生逆转的时间约在1997 年。
自然地理学的研究前沿是在学科发展和社会需求的共同驱动下形成的。对资源环境问题的全球性关注和我国可持续发展面临的重大问题对自然地理学提出了一系列需求。国际地圈生物圈计划、全球环境变化人文因素计划、世界气候研究计划、生物多样性计划以及地球系统科学联盟中的许多领域包含着自然地理学的研究前沿，我国国家重点基础研究发展计划、国家自然科学基金委员会地球科学部优先发展领域、科技支撑计划等也提出了一系列自然地理学的研究前沿。若干自然地理学的新方法和技术已被应用于数据采集、模型模拟、实验室分析、自然地理过程研究、环境变化研究、全球自然地理学研究。本文概括了所有这些前沿领域和论题。
近年来，在来自国民经济建设巨大需求的推动下，我国地貌与第四纪学服务于国民经济建设，取得了长足的进展。本文对近年来(主要为2006-2008 年间) 我国在地貌与第四纪方面所取得的主要进展进行了综述，包括构造地貌、流水地貌、风沙地貌、冰川地貌、河口与海岸地貌和第四纪环境演变方面的进展。同时，还指出了学科发展中存在的问题。文中对未来发展进行了展望，提出了推动学科发展的若干建议：(1) 加强地貌学基本理论研究；(2) 加强应用地貌研究，更好地为国家建设的重大需求服务；(3) 加强地貌学的实验研究；(4) 加强人才队伍建设。
湿地景观研究是近十余年来新兴的热点领域，极大地推进了湿地学科发展。但是，由于湿地景观研究体现的是湿地与景观方法有机结合，其在发展过程中还存在许多问题。本文在对我国湿地景观研究现状系统分析基础上，重点阐明了湿地景观概念、分类、遥感信息提取精度、多源数据可比性、结构与格局研究方法、景观过程与功能研究内容与尺度等制约湿地景观研究的主要问题。并指出了未来发展方向: (1) 重视湿地景观分类研究；(2) 重视湿地景观破碎化研究；(3)重视发展基于过程和功能的景观格局研究方法；(4) 重视多尺度湿地生物多样性研究；(5) 重视湿地景观管理研究。
