利用第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中的18个模式， 基于欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料（ERA5）再分析数据对青藏高原夏季降水数据进行了偏差校正， 并从平均降水和极端降水两方面评估了校正前后的CMIP6数据以及单个模式在1979 -2014年的表现。研究结果表明， 该校正方法高度依赖于用于偏差校正的ERA5再分析数据在研究区域的质量， 尽管偏差校正后的青藏高原夏季平均降水的误差和误差率上有所改善， 但在年际时间变化特征方面却不如偏差校正前的数据。大多数CMIP6模式能够较好地模拟1979 -2014年青藏高原上由西北至东南逐渐递增的平均降水空间变化特征。偏差校正前的降水数据在高原上会出现显著的高估， 误差率为60.4%， 经过偏差校正后的数据相对观测数据误差降低， 误差率为-13.9%， 并且偏差校正后的数据与ERA5的平均误差仅为0.003 mm·d^-1， 与ERA5的空间相关性高达0.999。空间趋势方面， 观测数据表明青藏高原大部分地区夏季降水在1979 -2014年呈现轻微增加的趋势， 只有东缘出现明显降低的趋势。偏差校正前后的数据都能够大致刻画出这一空间分布特征， 然而， 未经偏差校正的大多数单个CMIP6模式与ERA5的空间相关系数未超过0.5。与由独立观测降水数据的年际变化特征相比， 偏差校正前的数据高估了高原上的降水量， 而偏差校正后的数据相比观测结果则偏低。通过确定95%分位阈值选取了极端降水个例， 其集合平均极端降水空间分布与年平均降水类似， 也呈西北向东南递增的趋势。部分CMIP6模式较好地模拟了这一特征， 如MRI-ESM2-0（The Meteorological Research Institute Earth System Model version 2.0）和ACCESS-CM2（Australian Community Climate and Earth System Simulator Climate Model Version 2）， 与观测结果的空间相关系数分别为0.851和0.821。但偏差校正后的数据在空间相关性方面下降， 由偏差校正前的0.861降为0.730， 未能准确刻画高原极端降水阶梯式递增的特点。偏差校正后的极端降水数据误差分布与偏差校正前相似， 偏低区域主要集中在高原南部腹地和东部。进一步的极端降水贡献率分析结果表明， 观测结果与CMIP6降水数据均显示1979 -2014年期间极端降水贡献率变化趋势不明显。单个CMIP6模式中， EC-Earth3-Veg（European Community Earth-Vegetation model version 3）和EC-Earth3（European Community Earth Model version 3）及CanESM5（The Canadian Earth System Model version 5）在多个统计评估指标上排名靠前， 展示出较好的模拟能力； IPSL-CM6A-LR（Institut Pierre-Simon Laplace Climate Model 6A Low Resolution）在平均降水误差和极端降水的误差指标上表现出色。

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分， 其冻融循环变化能够影响土壤结构、 土壤水热传输以及土壤生物化学等过程， 并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此， 研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、 有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制， 总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果， 包括土壤导热率和水力学参数的计算、 水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言， 砾石具有高导热率和低热容， 有机质具有低导热率和高热容， 他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外， 砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、 土壤基质毛细作用与吸附作用， 进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明： （1）当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算， 其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响， 该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性； 综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用， 对相变过程中土壤导热率变化特征的模拟更符合实际观测。（2）过冷水参数化方案刻画了土壤液态水在0 ℃以下存在的事实； 相变温度方案描述了土壤相变温度低于0 ℃且不固定的事实； 导水阻抗方案考虑了土壤冻结对土壤水分下渗的阻抗作用， 改善了对冻土区水文过程的模拟效果。（3）土壤冻融过程伴随着水分的相变和能量的转化， 水热耦合方案的发展能够较好地刻画土壤中热力-水文过程的协同变化特征， 细化了对冻融过程中水分和能量相互作用的复杂物理机制的描述。（4）等温框架的数值模式通过模拟每层土壤中间深度的冻融过程代表该模式分层的整体特征， 导致对冻融深度的严重高估或低估， 尤其是对厚度较大的模式深层土壤， 冻融锋面计算方案的提出和应用减小了这种模拟偏差。目前土壤冻融参数化方案的不足之处包括： 绝大多数数值模式没有考虑土壤盐分导致土壤水的冰点降低这一事实； 虽然大部分数值模式考虑了土壤有机质对土壤水、 热传输的影响， 但是模式中对土壤有机质含量及垂直分布的考虑与植被根系的生长状态脱节； 模式模拟的土壤深度不足并且下边界通量为零的假定不符合实际情况。发展土壤溶质传输参数化方案以模拟盐分的分布、 刻画植被根系生长过程和土壤有机质的分布特征、 考虑深层土壤对浅层的热力学影响并完善数值模式中的下边界条件， 这些是未来陆面模式改进土壤冻融过程模拟的可能方向。

利用1979 -2018年中国区域地面气象要素驱动数据集（0.1°×0.1°）作为大气强迫资料， 驱动CLM5.0（Community Land Model version 5.0）模拟了青藏高原地区1979 -2018年的土壤温湿度变化。将土壤冻融过程划分为冻结期和非冻结期， 通过两个阶段的CLM5.0模拟与站点观测资料、 同化资料（GLDAS-Noah）、 卫星遥感资料（MODIS土壤温度资料和ESA CCI-COMBINED土壤湿度资料）的对比验证， 探讨CLM5.0模拟土壤温湿度在青藏高原的适用性。结果表明： （1）CLM5.0可较准确地描述站点土壤温湿度的动态变化， CLM5.0模拟的土壤温湿度与观测资料具有一致的变化特征且数值上较为接近。CLM5.0模拟的准确性高于GLDAS-Noah。CLM5.0对站点土壤温度的描述更为准确。（2）CLM5.0能够较准确地描述高原冻融过程中的土壤温湿度特征， CLM5.0模拟土壤温湿度与MODIS和ESA CCI-COMBINED遥感资料在高原总体呈显著正相关， 相关系数大多在0.9以上。CLM5.0对土壤温度的模拟能力相对较好， 对非冻结期土壤湿度的模拟能力优于冻结期。CLM5.0整体高估了土壤温度， 平均偏差大多在0~4 ℃之间。土壤湿度的平均偏差大多在-0.1~0.1 m³·m^-3之间， 非冻结期的平均偏差相对较小。（3）CLM5.0模拟、 GLDAS-Noah、 MODIS和ESA CCI-COMBINED遥感资料的土壤温湿度均具有相似的空间分布， 其中土壤温度空间分布特征相似度更高。CLM5.0具有较高的空间分辨率和更为精细的土壤分层， 对土壤温湿度细节的刻画更为完善。（4）CLM5.0模拟资料在高原整体呈增温变干趋势， MODIS和ESA CCI-COMBINED遥感资料整体呈增温增湿趋势。CLM5.0模拟的土壤温度变化趋势相对准确， 土壤湿度的变化趋势则存在较大偏差。

在全球变暖背景下， 天气气候事件表现出的极端性愈加明显， 由此造成的各种气象灾害对社会和经济的危害程度进一步加大。在中国北方干旱多发带（Northern Drought-prone Belt， NDPB）， 极端干旱事件发生的次数更为频繁、 强度更为剧烈、 范围更为广阔。本文利用气象干旱综合指数、 站点的降水和近地面气温、 再分析资料以及海表温度、 积雪范围、 海冰密集度资料， 通过统计分析和合成分析方法揭示了NDPB极端春夏连旱事件的主要影响因子特征。研究表明， 主要环流因子表现为： 3月自巴芬湾东传的波列， 5月从哈德逊湾南部到贝加尔湖以东“正-负-正-负-正-负”的位势高度异常， 6月60°N附近东传的波列、 丝路波列以及偏东偏弱的西太平洋副热带高压； 主要的外强迫因子表现为： 拉尼娜向厄尔尼诺的位相转变及印度洋海盆和北大西洋中部偏暖的海温异常， 欧亚大陆中高纬和北美大陆40°N -60°N之间明显偏小、 青藏高原前期偏大后期偏小的积雪范围异常， 以及巴芬湾和戴维斯海峡附近偏少而格陵兰海附近偏多、 从巴伦支海到喀拉海呈现“正-负-正”分布的海冰密集度异常。

2023年9月6日22:00（北京时， 下同）至7日04:00甘肃夏河县发生强对流天气， 局部地区出现短时强降雨， 引发夏河县果宁村山洪灾害， 造成人员伤亡。本研究基于气象站观测降水对比分析了雷达估测降水（Radar Quantitative Precipitation Estimation， Radar-QPE）、 FY4B估测降水（FengYun 4B Quantitative Precipitation Estimation， FY4B-QPE）以及CMPA（CMA Multi-source Precipitation Analysis）降水产品特性， 并利用这些降水数据驱动水动力水文模型， 评估不同降水数据在本次山洪模拟中的效果。结果表明： （1）12 h累积降水量中， CMPA在大值区域位置和局地降水量级差异性方面表现出较高的准确性； Radar-QPE在累积降水量级上与AWS（Automatic Weather Station）较为接近， 但空间分布上存在显著差异； FY4B-QPE累积降水量级高估了33.8%。（2）在逐小时分布上， CMPA在时间演变、 空间分布以及降水量级上与AWS最为接近； Radar-QPE峰值偏小， 且峰值时间有所滞后， 降水主要为负偏差； FY4B-QPE峰值及峰值时间与实际情况一致， 但在降水的开始和结束时间存在偏差， 降水量的偏差主要为正偏差。（3）水文模拟研究中， CMPA、 Radar-QPE和FY4B-QPE均高估了水位， 但水位峰值出现时间与AWS较为一致， CMPA在均方根误差（RMSE）、 纳什效率系数（NSE）和相对偏差（Bias）方面表现最优， Radar-QPE次之， FY4B-QPE表现相对较差。虽然现有站点观测降水无法完全满足对中小尺度山洪的研究和预警需求， 但CMPA数据的高精度在一定程度上能有效补充传统气象观测站点的不足， 同时， Radar-QPE和FY4B-QPE的算法和精度需要进一步改进和提升。

近年来的快速城市化发展和全球变暖使得川渝地区的暴雨洪涝灾害呈现频发强发态势。这种变化不仅会对该区的生态环境和社会经济造成严重影响， 还会显著增加城市基础设施压力， 并威胁人民的生命财产安全。因此， 科学和准确地分析川渝地区过去和未来暴雨洪涝的灾害风险尤为重要。本文基于优选的川渝地区50个气象站点日值降水数据、 5个CMIP6模式降水数据、 共享社会经济路径SSPs下的人口和经济格点数据， 以及DEM和土地利用遥感数据等， 首先通过泰勒图、 定量化指标S和标准化距平序列评估了5个CMIP6单模式、 5个模式的等权重集合EWA-5（Equal Weighted Agggation）和不同权重集合UEWA-5（Un-Equal Weighted Agggation）对所选5个极端降水指数的模拟性能， 然后通过构建基于致灾危险性和承灾体易损度的综合暴雨洪涝灾害风险评估模型， 对基准期（1995 -2014年）和未来近期（2025 -2044年）和远期（2045 -2064年）三种不同气候变化情景（SSP1-2.6， SSP2-4.5， SSP5-8.5）下的暴雨洪涝灾害进行了不同时段的风险评估、 未来预估和对比分析。结果表明： （1）EC-Earth3模式模拟的5个极端降水指数的效果最好， R95p、 RX1day、 RX5day指数模拟和观测的相关系数分别为0.78， 0.90， 0.77， 整体UEWA-5的模拟性能优于EWA-5。（2）基准期5个极端降水指数在四川中部为高值区， 四川东部和重庆次之， 川西地区为低值区； 5个极端降水指数在1998年都呈现最大值， 其中一年中单日最大降水量RX1day达86 mm， 降水强度SDII指数值为11.3 mm·d^-1。（3）未来两个时期， 5个极端降水指数呈现出中间高， 四周低的空间分布特征， 社会脆弱性和辐射强迫等级越高， 极端降水指数值越大。对比两个时期， 远期各极端降水指数值更大， 特别是R95p均值为846.8 mm， 比近期增加了169.2 mm。（4）历史时期， 暴雨洪涝灾害较高的综合风险区位于四川中部和重庆市中心， 未来两个时期在四川中部的高和中高风险区范围将扩大， 中等风险区范围将缩小， 川西高原中低风险区范围也将减少， 四川南部和川渝东部的风险等级将分别降为中低和低风险区。对比未来两个时期， 四川中部的中高和中等风险区范围将扩大， 重庆西南部在远期将变为中等风险区， 其余区域基本维持原风险等级， 而随着社会脆弱性和辐射强迫的升高， 川渝地区的灾害风险等级变化不明显， 特别是川西高原和四川东北部的灾害风险等级变化较小。研究结果可为减少川渝地区灾害风险， 提高应急响应能力， 科学决策和防范等提供重要参考。

大气河直接影响南极海-陆-冰-气相互作用， 但对其开展的探空观测尚不多， 造成数值模式和再分析数据的结论存在不确定性。本研究使用了中国第37次南极科考获得的走航探空数据， 针对一次南大洋大气河事件评估了4种大气再分析数据——ERA5， CFSv2， JRA-55和MERRA-2。评估结果表明： 虽然所有大气再分析数据对南大洋水汽通量（IVT）的描述都与观测比较接近——包括在大气河期间， 但这部分是因为再分析数据高估了大气整层（地表至300 hPa）湿度场的同时低估了大气整层风速。进一步分析发现， 大气湿度和风速在垂直方向的协变项被多数再分析数据显著低估甚至给出了与观测相反的结果； 而协变项的偏差对IVT影响与整层大气湿度和风速相当。ERA5在协变项的表现显著优于其他再分析数据。与此同时， ERA5也给出了大气河期间与观测最为一致的逆湿和低空急流结构。因此， 仅就本次观测而言ERA5对南大洋大气河的描述能力是最佳的。

植物多样性显著影响生态系统的结构和功能， 对土壤有机碳固存起至关重要作用。以往植物多样性对土壤有机碳的影响多在人工控制植物多样性条件下进行， 表明高植物多样性显著促进土壤有机碳积累。而在自然草地生态系统中， 植物多样性对土壤有机碳影响的研究相对薄弱。本研究选取了青藏高原东北部15个典型高寒草甸作为研究样地， 通过测定植物地上及地下生物量、 土壤pH值、 土壤微生物量碳氮、 土壤有机碳、 颗粒有机碳及矿物结合态有机碳、 全氮及全磷等， 旨在探究自然条件下植物多样性对土壤有机碳固存的影响， 为土壤碳储量的变化及草地的科学管理提供理论依据。结果表明， 植物多样性显著提高了植物盖度和地上生物量（P<0.01）， 而对不同土层（0~20 cm和20~40 cm）地下生物量无显著影响； 在0~20 cm和20~40 cm土层中， 植物多样性的增加显著提高了土壤微生物量碳和有机碳含量（P<0.05）， 而对不同土层微生物量氮无影响； 通过对土壤有机碳分组发现植物多样性和土壤矿物结合态有机碳含量呈显著正相关（P<0.01）， 而和土壤颗粒有机碳含量无相关性。综上， 在青藏高原高寒草甸， 自然条件下较高的植物多样性对土壤有机碳含量有显著促进效果， 这种促进效果主要表现在矿物结合态有机碳含量的增加。本研究为草地生态系统植物多样性与土壤碳库间的相互关系提供新见解及理论基础。

干旱作为全球气候灾害中的重要因素之一， 不仅对全球生态系统的稳定性和生物多样性构成了严重威胁， 还对社会经济发展产生了深远的影响。特别是在全球气候变化的背景下， 干旱的发生频率和强度也在不断变化。一些生态脆弱地区发生的干旱事件不仅威胁着水资源的供应， 还增加了粮食安全、 生态退化和社会冲突的风险。然而， 尽管这一领域的研究日益增多， 但过去四十年来干旱发生的时空变化特征及其在未来不同气候情景下的演变趋势仍存在着诸多未知与不确定性。本研究基于标准化降水蒸散指数SPEI（Standardized Precipitation Evapotranspiration Index）和CMIP6气候变化情景数据， 旨在系统分析全球干旱在过去四十年间的时空演变特征， 并预测在未来八十年内， 全球干旱在不同气候情景下（SSP1-2.6、 SSP2-4.5、 SSP5-8.5）以及不同地理条件下的变化趋势。研究结果表明： （1）在1980 -2022年期间， 全球干旱的时空变化特征表现出显著的区域差异。在全球范围内， 约57%的陆地未显示出显著的干旱趋势， 但约33%的陆地面积出现了持续的干旱化趋势， 干旱强度有所增加。相反， 仅10%的区域趋向于更加湿润， 可见全球逐渐干旱的区域明显大于逐渐湿润的区域， 这表明干旱化进程正在全球范围内蔓延； （2）在过去四十年里， 全球范围内正经历着无明显季节性差别的干旱趋势， 相较而言， 冬季的干旱区域不断扩大， 占全球陆地面积的33.2%； （3）不同植被覆盖类型对干旱的响应中， 稀疏植被覆盖区域更易受到干旱的影响， 而植被茂密的区域则倾向于湿润状态。此外， 不同气候类型中的干旱气候区则面临更为严峻的干旱挑战。在不同干湿区类型中， 极端干旱区的严重干旱面积在全球陆地面积占比最大， 最高可达67%， 表明旱地中干旱事件的发生频率更高； （4）在未来三种不同的气候变化情景下， 非洲、 南美洲、 亚洲东南部以及北美洲南部等地区的干旱事件发生概率显著增加， 特别是在热带或常暖型气候区、 极端干旱区以及常绿阔叶林区域， 干旱将变得更加频繁和严峻。预计在未来八十年内， SSP5-8.5情景下发生干旱事件的可能性最大， 强度最高， 即将面更加频繁且严重的干旱挑战。本研究的发现强调了全球干旱化趋势的广泛性和严重性， 特别是在气候变化的背景下， 干旱的频率和强度预计将大幅增加。这一趋势不仅加深了我们对干旱风险的认识， 还为政策制定者、 水资源管理者以及社会各界提供了重要的参考依据。为了应对未来可能加剧的干旱问题， 社会各界需要采取更加积极有效的措施， 推动适应和缓解干旱带来的挑战。加强水资源的合理管理， 改进农业灌溉技术， 提高生态系统恢复能力， 以及加强气候变化与干旱的监测与预警， 从而保障全球生态安全、 促进社会经济可持续发展。

全球变暖导致南极与北极海冰发生了快速变化， 并引起了一系列气候反馈。在这些反馈过程中， 极区海-气湍流热量交换起到了关键作用。太阳辐射作为极区海表能量的主要来源， 主要用于海冰融化和海-气热量交换， 但海冰较高的反照率导致其对辐射的吸收较小。海-气热量交换受海表与大气的温度梯度、 湿度梯度等影响， 海冰边缘区以显热为主， 距离海冰较远处以潜热为主， 在北极以显热为主， 而在南极以潜热为主， 并且南北极的海-气热量通量均具有季节性特征。海冰在一定程度上会阻碍海-气的热量交换。因此， 准确的海冰区海-气湍流热量交换参数化是模拟海-气相互作用关键， 但受极区环境的限制， 现场观测资料仍然极度稀缺， 精确刻画海冰区的海-气湍流交换依然极具挑战性。在未来研究中， 应加强极区海气通量的观测网络建设， 尤其是海冰区的原位观测， 这对深刻理解极区海气作用对气候变化的影响， 降低气候模式的不确定性至关重要。其次， 充分考虑海冰的动力与热力因素， 进一步优化参数化方案， 或研发新模型， 提高模拟精度。再者， 明确海冰区波浪对海-气湍流热量交换的影响， 补充研究的空白。最后， 进一步评估极区海-气湍流热量交换对气候变化的贡献， 深入揭示极区海洋对气候变化的反馈机制。

青藏高原多年冻土近地表土壤冻融循环会影响土壤和大气之间的水分与能量交换， 研究其时空变化特征及对气候变化的响应对理解高原气候变化机制具有重要意义。本文基于通用陆面模式（Community Land Model 5.0， CLM5.0）计算1980 -2017年高原多年冻土区近地表冻融参量， 即土壤冻结开始时间、 冻结结束时间、 融化持续时间和冻结持续时间， 并分析其时空变化及与近地表温度、 降水量、 积雪厚度和植被指数的相关性。结果表明： （1）高原多年冻土近地表土壤冻结开始时间集中于9月到10月中下旬， 结束时间集中于2 -5月。半湿润区土壤融化时间最长而半干旱区最短， 平均相差15 d。高原多年冻土土壤冻融状态变化显著， 除喀喇昆仑山脉附近外， 大部分多年冻土地区显示冻结、 融化持续时间分别具有缩短和增长趋势。高原平均土壤融化持续时间增长速率为2 d·（10a）^-1， 其中半湿润区增长趋势最为显著， 达4 d·（10a）^-1。（2）高原多年冻土冻融参量与地理因子具有联系。在29°N -36°N和82.5°E -103°E融化持续时间呈增长趋势， 但速率分别降低和增加。随着海拔升高， 融化持续时间增长率降低。（3）高原多年冻土融化持续时间与积雪厚度、 近地表温度、 降水量以及植被指数均具有相关性且不同气候区域相关性不同。近地表温度在所有区域正相关性显著， 是影响土壤冻融变化的主要因素。降水量与积雪厚度分别呈现正相关和负相关且均在半湿润区显著相关。植被指数全区基本呈现正相关， 且半干旱区最显著， 具有较强相关性。（4）高原多年冻土融化持续时间与不同季节气候因子相关性不同。近地表温度在季节尺度同样显著影响土壤冻融过程， 其中春季最为显著。降水量在夏季为显著正相关， 而冬季为负相关。积雪厚度和植被指数均在春季的半干旱和半湿润区存在显著相关性， 分别呈负相关和正相关。（5）近地表温度在干湿季对高原多年冻土区域土壤冻融均有影响， 而积雪深度、 降水量和植被指数仅在湿季有较大影响。

光合有效辐射 （Photosynthetically Active Radiation， PAR） 光谱是可见光中植物敏感波段， 可被植物吸收用于光合作用。地面PAR光谱的特征直接影响植物的生长发育、 形态、 生理代谢、 产量和适应能力等。为了进一步认识PAR在西藏高海拔地区分布特征， 本文利用了国际高精度太阳光谱仪在2021 - 2022年期间对青藏高原珠峰、 日喀则、 拉萨和林芝地区晴天PAR光谱特征进行了实地观测。观测发现， 青藏高原冬至和夏至期间PAR变化幅度较大， 珠峰PAR单色辐射照度峰值夏至［1251 mW·（m²·nm）^-1］ -冬至［1935 mW·（m²·nm）^-1］浮动差异高达684 mW·（m²·nm）^-1， 冬至珠峰PAR光谱积分值（309.86 W·m^-2）比AM0标准光谱PAR积分值（530.67 W·m^-2）低41.61%， 比AM1.5标准光谱PAR积分值（429.83 W·m^-2）低28%； 夏至西藏珠峰、 日喀则、 拉萨当日正午时刻PAR光谱均超过AM1.5标准光谱， 且接近AM0标准光谱。西藏日喀则春分和秋分晴天当地正午PAR光谱峰值分别为1699 mW·（m²·nm）^-1和1696 mW·（m²·nm）^-1， 峰值基本相同， 春分和秋分在西藏高原同一个观测点， 由于其当地正午太阳高度角相同（如： 日喀则均为59.84弧度）， 在其他影响光谱的因子相同的情况下PAR光谱特征基本相同。对比青藏高原与低海拔北京、 安徽六安和河南濮阳地区的观测结果发现： 冬至附近晴天（2021年11月20日）， 高海拔珠峰地区PAR光谱积分值（309.86 W·m^-2）比低海拔安徽六安地区PAR积分值（264.4 W·m^-2）高17.19%； 夏至附近晴天（2021年6月3日）， 高海拔珠峰地区PAR光谱积分值（487.41 W·m^-2）比低海拔北京地区PAR光谱积分值（394.15 W·m^-2）高23.66%； 秋分附近晴天（2021年9月19日）， 低海拔北京PAR光谱积分值（315.23 W·m^-2）仅占高海拔珠峰地区PAR光谱积分值（442.49 W·m^-2）的71.24%； 春分附近晴天（2021年3月19日）， 高海拔日喀则地区PAR光谱积分值（413.34 W·m^-2）比低海拔河南濮阳地区PAR光谱积分值（261.82 W·m^-2）高64.75%。结果表明PAR光谱积分值与海拔正相关， 海拔越高， 积分值越大。此外， 通过全年晴天PAR光谱的观测结果发现光谱辐射照度在时间上存在一定的时序变化特征。具体表现为冬至光谱辐射照度最低， 随后光谱辐射照度逐日升高， 次年经过春分在夏至达到最高值， 夏至后光谱辐射照度逐日降低， 经过秋分在冬至再次达到最低值， 且春分与秋分光谱辐射照度特征基本相同。

为提升低空风切变预报精度， 本文综合运用欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料［European Centre for Medium-Range Weather Forecasts （ECMWF） fifth-generation reanalysis data， ERA5］和美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction， NCEP）的FNL全球再分析资料（Final Operational Global Analysis）、 先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型以及兰州中川机场的实况观测资料， 采用中尺度数值天气预报模式（Weather Research and Forecasting Model， WRF）、 WRF结合计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics， CFD）方法、 长短期神经网络（Long Short-Term Memory， LSTM） 方法， 对2021年4月15 -16日兰州中川机场的两次风切变过程进行模拟分析。结果表明： （1）在小于1 km的网格中使用大涡模拟， WRF模式在单个站点风速模拟任务中表现更好， 但在近地面水平风场风速模拟效果上， 不如WRF模式结合计算流体力学模型方案； （2） 对于飞机降落过程中遭遇的两次低空风切变的模拟， WRF-LES和WRF-CFD两种模式都可以模拟出第一次低空风切变， 而第二次受传入模式的WRF风速数据值较小的影响， 两种模式风速差都没有达到阈值， 需要在后续工作中进一步验证； （3）低风速条件（6 m·s^-1）下， 基于LSTM的单变量风速预测模型平均绝对误差基本维持在0.59 m·s^-1， 能较好地把握不同地形与环流背景条件下风速变化的非线性关系， 虽然受到WRF误差和观测要素不全的限制， 多变量风速预测能在保证平均绝对百分比误差小于6.60%的情况下， 以更高的计算效率和泛化能力实现风速预测。本文不仅验证了WRF-CFD和WRF-LES耦合方案在风场和低空风切变预报中的差异， 还探讨了基于LSTM的风速预测的可行性和准确性， 期望为提高风场模拟精度， 缩短精细风场模拟时间提供新的视角和方法。

使用有效的偏差订正方法以及将非平稳数据平稳化， 能够提升对气温分析的科学准确性， 以深入揭示其时空分布特征及演变规律。本研究使用1970 -2014年ERA5_Land近地表（2 m）月平均气温观测数据集， 首先利用泰勒图、 泰勒指数、 年际变率评估指数、 秩打分法对国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的6种气候模式和多模式集合（MME）平均模式进行评估及优选， 然后用Delta偏差订正法和Normal分布匹配法对较优模式进行订正， 最后分析SSP1-2.6、 SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下青藏高原2015 -2100年气温时空变化特点。结果表明： （1）本文选用的6种CMIP6模式及MME平均模式中， EC-Earth3模式模拟气温效果最优。（2）将EC-Earth3模式进行Delta偏差订正后的结果与观测结果对比， 其确定性系数和纳什效率系数的区域平均值分别为0.992和0.983， 而用Normal分布匹配法订正后， 其确定性系数和纳什效率系数的区域平均值分别为0.990和0.978， 相比之下， Delta偏差订正对模式月气温的订正效果更优。（3）通过EOF-EEMD结合发现， 三种情景下第一典型场年气温呈现全区一致变化， 且SSP1-2.6和SSP2-4.5情景下存在共同气温变化敏感区， 即藏北高原中部地区； 第二典型场气温呈现以扎曲河上游区域逐渐向四周反相变化， 其中SSP1-2.6情景下高原整体呈东部降温西部升温， SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下高原先东部增温西部降温， 之后则东部降温、 西部增温。本研究可为气候模式数据在青藏高原地区的准确应用提供偏差订正方法的参考， 并为深入评估青藏高原气温变化对水资源、 生态系统和环境的影响提供了关键的基础信息支持。

利用基于历史资料的模式距平积分预报订正（ANO）方法， 结合欧洲中期天气预报中心第五代（ERA5）全球再分析资料， 对中国西南区域数值天气预报模式系统（简称SWMS）预报产品进行订正试验， 检验了ANO方法对2019年6月20 -25日一次复杂地形条件下灾害性区域暴雨过程气象要素的中短期天气预报订正改进效果。结果发现， SWMS模式在对流层中上层的预报性能较好， 但在中低层随着高度降低预报质量逐渐下降， 经ANO方法订正后各预报变量均有所改进， 前72 h预报500 hPa和700 hPa位势高度场的平均距平相关系数（ACC）提高0.1~0.2， 达到0.8左右， 而850 hPa的位势高度ACC最大提高0.6； 同时， 700 hPa 和850 hPa订正位势高度的均方根误差（RMSE）降低显著， 分别平均降低了24%和66%。温、 湿、 风场的订正效果也显示出很好的正效果， 展示了基于历史资料的ANO方法对我国西南复杂地形区域中短期数值预报的订正能力和提高SWMS模式数值预报技巧的有效性。

本研究通过对珠穆朗玛峰（以下简称“珠峰”）国家级自然保护区辐射场的全面观测， 揭示了其时空变化规律及其对生态环境和气候的潜在影响。本研究通过建立覆盖高寒灌丛、 高寒湿地和高寒荒漠草原等多种生态环境的气象梯度观测网络， 应用先进的辐射观测设备， 结合数据质量控制和自动化处理流程， 获取了多年连续、 高精度的四分量辐射通量实测数据。结果表明： （1）珠峰站和高寒灌丛站的净辐射通量在年际尺度上呈现年均增加0.7 W·m^-2的趋势； （2）在多年月平均净辐射通量方面， 珠峰站和高寒灌丛站从1月的15 W·m^-2逐步增加， 于8月达到峰值110 W·m^-2后开始回落， 至12月降至14 W·m^-2。多年月平均向下短波辐射通量从1月的210 W·m^-2逐渐升高， 至6月达到最大值375 W·m^-2， 随后在7月显著下降至230 W·m^-2， 并在7 -10月保持相对稳定， 10月开始显著回落， 12月降至最小值200 W·m^-2； （3）多年夏季日平均净辐射通量在珠峰站和高寒灌丛站从07:00（北京时， 下同）的0 W·m^-2开始增加， 于13:00达到峰值530 W·m^-2， 随后逐渐降低， 至20:00降为-110 W·m^-2。多年夏季日平均向下短波辐射通量则从07:00的0 W·m^-2增加， 13:00达到860 W·m^-2的峰值后下降， 21:00降为0 W·m^-2。冬季日平均净辐射通量从08:00的-120 W·m^-2上升， 至14:00达到最大值370 W·m^-2后逐渐减少， 至20:00再次降为-120 W·m^-2。冬季日平均向下短波辐射通量则从08:00的0 W·m^-2开始升高， 14:00达到最高值840 W·m^-2后下降， 20:00降为0 W·m^-2； （4）各站点之间的辐射通量差异显著， 尤其在高寒湿地站与其他两站之间对比突出。高寒湿地站的年均净辐射、 年均向下短波辐射、 多年月平均净辐射、 多年月平均向下短波辐射、 夏冬季日平均净辐射及向下短波辐射均高于珠峰站和高寒灌丛站。本研究的结果为理解高海拔地区的气候变化提供了新的视角， 并为遥感监测技术的发展、 全球气候模式的改进以及高原地区环境保护策略的制定提供了关键数据支持。

雷达定量降水估测（QPE）考虑雨滴谱的时空变异性， 是提高QPE的有效途径。雷达采用Z-R关系开展降水估测时， 雨滴谱的差异， 主要表现为Z-R关系式不同； 利用瓦片分区方法， 将降水估测区域进行瓦片分区， 每个瓦片内利用雷达和自动站数据动态拟合Z-R关系式开展QPE。文中利用六次天气过程对瓦片分区降水估测方法进行评估， 从QPE各项评价指标看， 误差较传统的固定Z-R关系法和全域动态Z-R关系法， 有很好的提升， 降水估测结果与强降水中心基本一致， 各项误差指标均最小； 结果表明瓦片分区降水估测方法是提升雷达QPE的有效方式。

基于中国雪深长时间序列数据集和高分辨率地面气象要素驱动数据集， 分流域和海拔梯度分析了1980 -2020年积雪季青藏高原雪深的时空变化规律， 并结合水热因子探究了雪深对气候变化的响应。结果表明： （1）1980 -2020年积雪季青藏高原雪深空间差异明显， 呈西高东低、 高海拔山脉地区大于盆地平原的分布格局， 高海拔山脉地区平均雪深普遍大于10 cm， 64.74%的区域平均雪深呈波动减小趋势， 显著减小区域占比为29.09%， 高原雪深平均减小速率为0.25 cm·（10a）^-1。（2）雪深及其变化趋势受海拔影响存在明显的垂直地带性， 平均雪深随海拔上升先增大后减小再增大， 4.2 km和4.8 km的海拔是分界线； 不同海拔区域的雪深均呈减小趋势， 雪深减小速率随海拔上升先增大后减小， 5.0 km的海拔是分界线， 5.0~5.2 km海拔的平均雪深减小速率最快， 达3.36 cm·（10a）^-1， 平均雪深年际变化存在明显的“海拔依赖性”， 高海拔地区的雪深减小速率明显高于低海拔地区， 尤其是4.8~5.5 km地区的雪深。（3）1980 -2020年积雪季青藏高原气候变化表现出整体“暖湿化”、 但西北部和南部“暖干化”的态势， 但雪深对气候变化的响应具有流域差异和海拔差异， 其中， 怒江、 恒河、 阿姆河和印度河流域暖干化的气候条件导致雪深减少； 雅鲁藏布江、 高原内陆、 长江流域、 柴达木和塔里木盆地气温对雪深的影响更显著； 而黄河、 黑河流域降水对雪深的影响更显著。小于3.5 km的地区暖干化的气候条件导致雪深减小， 而大于3.5 km的地区气温对雪深的影响更显著， 气温的海拔依赖性增暖现象解释了雪深的海拔依赖性减小现象。

2018年第14号台风“摩羯”8月14日北上影响山东期间， 在台风东南侧鲁中以东地区出现了台风外围螺旋雨带， 导致多地出现短时强降水。基于雷达、 逐小时降水量、 地面、 探空、 飞机报资料， 并利用美国WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行数值试验， 对螺旋雨带的特征及成因进行了研究。研究结果表明： 外围螺旋雨带是由多条线状对流系统合并发展而成。台风外围螺旋雨带表现出较明显的前导层状（LS）降水线状中尺度对流系统（MCS）的特征， 即线状MCS由多个对流单体组成， 对流为后向发展， 且存在多次较强线状MCS由侧面并入线状MCS的过程。强降水主要出现在线状对流系统成熟阶段。强降水水汽主要来自850 hPa以下台风周边的近地层大气。对流发生前， 山东上空中低层受高温高湿热力不稳定大气控制， 风随高度顺时针旋转， 有利于对流系统发展。随着台风缓慢北上， 500 hPa高空有冷空气向下侵入， 在台风东南侧鲁中地区900 hPa以下出现西南风和偏南风、 以及偏南风和东南风气流的局地辐合， 辐合动力抬升触发不稳定大气能量释放， 激发出多条局地线状对流系统。对流系统沿引导气流向北发展， 西侧对流系统向北发展同时向东北方向移动， 并与前部线状对流系统多次合并加强， 逐渐形成细长的外围螺旋雨带。对流发生过程中上升气流明显强于下沉气流， 在成熟阶段对流系统的前方低层出现干冷下沉气流， 600 hPa以上高度的对流区随高空引导气流快速东移， 对流系统迅速减弱。同化AMDAR飞机报资料可以改进WRF模式台风路径和风场预报， 准确预报出对流系统的动力触发机制， 从而准确预报出台风外围螺旋中尺度雨带的发生。

国际耦合模式比较计划（CMIP）为生态、 水文和气候等在全球变化背景下的预估提供了可靠的科学数据。然而， 目前的气候模式仍然存在较大的偏差， 尤其在地形复杂的青藏高原地区。本文利用Detrended分位数映射（Detrended Quantile Mapping， DQM）与Delta分位数映射（Quantile Delta Mapping， QDM）方法， 基于中国区域地面气象要素驱动数据集（CMFD）， 对第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）中在青藏高原模拟效果较好的8个模式进行校正并对校正前后模式的气温和降水数据进行评估。结果表明， 两种校正方法均订正了模式的模拟偏差， 且两种方法对于青藏高原气温和降水数据的订正效果较为一致。基于QDM偏差校正后的模式集合平均结果对青藏高原未来（21世纪前期： 2015 - 2057年； 21世纪后期： 2058 -2100年）的极端高温、 低温事件、 大气干燥度以及降水的时空变化特征进行预估。未来不同排放情景下， 极端高温事件加剧， 其中青藏高原东南部增强最为显著， 极端高温事件随辐射强迫的增加而增强； 极端低温事件减少， 在高排放情景下（SSP370和SSP585）21世纪后期基本不出现。未来， 青藏高原地区降水和饱和水汽压差均呈现显著增加趋势， 在气候变暖的背景下， 降水的增加并不足以减缓大气干旱。其中， 夏季大气干燥度的增加趋势最为显著， 为全年的1.3~2倍。

基于1979 -2023年欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据集的中国逐小时降水和10 m风速， 利用复合极端事件判定、 趋势分析法、 空间统计分析以及合成分析法， 研究了中国降水-风速复合极端事件（PWEs）的时空变化以及相应聚类特征， 并对划分时间段后的环流特征进行分析。结果表明， 中国PWEs总体呈东多西少， 分区PWEs中， 华东地区发生最多， 其发生频次与日数平均值在4~8次和4~8 d范围内最多， 相应面积占比分别达到78.9%和71.5%。1979 -2023年PWEs整体呈下降趋势， 2011 - 2023年发生频次与日数的变化速率是1979 -2010年的2.3倍和3.4倍。1979 -2010年PWEs变化趋势在华东地区中东部、 西南地区中部和西北地区北部为增加趋势， 华中地区下降最快； 2011 -2023年， 正趋势值主要集中在中国中部， 华东地区增加最快， 每10年分别增加0.96次和1.12 d； 华南地区则以-0.81 次·（10a）^-1和-0.77 d·（10a）^-1的速度下降。1979 -2010年热点区域集中在胡焕庸线西侧以及沿海地区， 2011 -2023年热点区域的分布与变化趋势正值分布一致。PWEs是大气高、 中、 低层共同作用的结果： 大气高层的辐散增强以及急流带的减弱有助于北抬， 促进大气的上升运动， 同时也促使西北太平洋副热带高压（以下简称西太副高）向西伸展。大气中层东风异常有利于西太副高外围水汽进入中国内陆地区， 低层的东南风异常也进一步促进水汽向中国内陆输送。2010年之后的大气环流特征也表现为PWEs向中国中部地区发展。

三江源区植被季节性变绿对区域生态环境和水资源安全具有深远影响。本研究利用2003 -2021年多源数据， 采用趋势分析、 相关分析和部分信息分解（PID）解耦分析， 探讨了三江源地区植被季节性变绿的水分驱动因子及其对气候变化的响应关系。结果表明： （1）2003 -2021年间， 三江源区春、 夏、 秋季叶面积指数（LAI）的线性趋势总体上升， 但是不同季节的环境条件差异显著。春、 秋季降水量、 土壤湿度（SM）和积雪覆盖（SC）的线性趋势均表现出增加趋势， 温度变化不明显； 夏季温度的线性趋势轻微上升， 但降水量和SM略有下降， SC变化不显著。（2）水分驱动因子对LAI的影响方面， 相关分析研究表明， 春、 夏季LAI与SM显著正相关， 秋季不显著； LAI与SC的相关性各季节均较弱。引入PID解耦分析方法， 有效地揭示了SM和SC对LAI的非线性和协同影响。SC在春、 秋季影响LAI变化的独立信息贡献更高， 成为主要水分驱动因子， 夏季则SM贡献更大； 同时， SM和SC的协同作用在各季节对LAI变化起重要作用， 协同信息贡献均超过30%。（3）水分驱动因子对气候变化的响应： 相关分析研究表明， SM在各季节均与降水显著正相关， 与春季温度显著负相关； SC在各季节均与降水显著正相关， 与春、 秋季温度显著负相关。PID分析也表明， 降水是影响三个季节SM和SC变化的主要气象因子， 对SM和SC的独立贡献均高于温度， 但温度和降水对各季节的SM和SC的协同作用也不容忽视。

基于四川省空间稠密的3454个站点逐小时降水资料及高精度格点海拔高度资料， 对四川省7个区域近10年的降水特征进行分析。研究发现： （1）四川省汛期雨量有三个大值中心： 盆地西南部雅安、 盆地西北部安州区和攀西地区南部盐边， 其中安州区是全省的大暴雨中心， 汛期雨量主要由R ₂₄≥100 mm的天气过程贡献。（2）受山脉走向和地形陡峭程度影响， 盆周大值区形态和等值线梯度均有明显差异， 且累积雨量越大， 站点越向山脉迎风坡集中。（3）夜雨比率自西南向东北逐渐减弱， 其中攀枝花夜雨比率为全省最大。（4）大雨及以上量级的强降水雨日分布与地形关系密切， 大暴雨日站点仅分布在盆地西部与高原的陡峭过渡区。另外盆地西北部暴雨日中出现小时雨强≥50 mm·h^-1的站点比率最高。（5）相较持续性大雨而言， 持续性暴雨的站点分布受迎风坡地形影响更加显著。

对流层臭氧是一种污染气体， 也是重要的温室气体， 它可以影响人类健康、 严重危害生态环境。本研究利用WOUDC（The World Ozone and Ultraviolet Radiation Data Centre）发布的臭氧探空观测数据， 评估了2007 -2018年北半球地区GOME-2A（Global Ozone Monitoring Experiment 2 aboard METOP-A）、 OMI（Ozone Monitoring Instrument）卫星的对流层臭氧柱含量产品以及TCR-2（Updated Tropospheric Chemistry Reanalysis）再分析对流层臭氧产品。分析结果表明， 在赤道美洲地区、 亚热带地区、 欧洲西部和加拿大地区， GOME-2A与探空观测之间的相关系数最高可达0.56， 相对偏差百分比绝对值不超过15%； 在加拿大地区、 美国东部地区和欧洲西部地区， OMI与探空观测之间的相关系数为0.65~0.72， 标准化的均方根误差为0.47~0.56； 就整个北半球区域而言， TCR-2对流层臭氧柱含量与探空观测之间的相关系数为0.41~0.95， 标准化的均方根误差为0.18~0.48， 优于其他两种卫星资料。此外， 进一步探讨对流层臭氧柱含量趋势结果发现， TCR-2对流层臭氧柱含量变化趋势与探空观测结果较为一致。利用评估后的数据进一步分析发现， 在赤道美洲地区、 欧洲西部地区和中国地区对流层臭氧柱含量增加， 而近年来在北极地区、 加拿大地区和美国东部地区对流层臭氧柱含量减少。

降水在地球水循环和能量循环过程中起重要作用， 陆地表面的物质循环和能量循环也深受降水的影响。黄土高原地区自然环境脆弱， 降水的时空变化对区内生态环境和经济发展建设具有深远影响， 因此开展关于黄土高原地区降水时空变化的研究具有重要的理论和实践意义。本研究选取了黄土高原及其周围地区的115个气象站点1959 -2018年的逐日降水数据， 采用反距离加权（IDW）插值法和小波分析等方法对黄土高原地区近60年的降水时空变化特征进行综合分析。结果表明： （1） 黄土高原地区降水量在空间上的分布具有明显的“阶梯状”特点， 从东南向西北逐渐递减， 降水量东多西少、 南多北少。局部地形而言， 海拔越高， 降水量越大。（2） 在东南季风和大气环流改变的影响下， 黄土高原地区1989 -2018年降水量空间分布与1959 -1988年相比， 200 mm和400 mm等降水量线明显北移， 东南部季风区降水明显减少， 西北部非季风区降水明显增多。黄土高原季风边缘区受季风的变化影响较大： 东南季风不断减弱导致水汽输送的能力随之减弱， 同时ENSO暖事件也使东南降水减少， 最终造成了东南部降水的减少； 西北部则由于大气环流变化的影响导致降水逐渐增多， 区内半湿润地区的面积略有扩大。（3） 黄土高原地区在研究时段内降水整体上呈波动上升趋势， 表现为湿润化的发展趋势。（4） 黄土高原地区降水年际变化存在5年、 7年、 11年、 43~45年 4个时间尺度的振荡周期， 并以5年为第一主周期。

研究青藏高原高寒草甸生态系统碳水通量及水分利用效率（WUE）特征对准确评估气候变化背景下高寒草地生态系统的碳收支、 水循环及碳水耦合具有重要意义。本文利用2012 -2017年青藏高原东部中国科学院西北生态环境资源研究院若尔盖高原湿地生态系统研究站玛曲观测点高寒草甸下垫面的涡动相关系统的观测资料， 分析了生长季碳水通量、 WUE的变化特征， 并结合多元逐步回归和结构方程模型两种统计方法， 得到了生长季碳水通量和WUE变化的主要驱动因子。结果表明： （1）玛曲高寒草甸生态系统6年的年平均净生态系统碳交换（NEE）、 生态系统呼吸（Re）和总初级生产力（GPP）分别为-109.7、 798.6和908.3 gC·m^-2·a^-1， 整体呈碳汇； 蒸散（ET）6年年平均值为446.5 kg·m^-2·a^-1； WUE 6年平均值为2.0 gC·kg^-1。（2）生长季NEE和GPP日变化呈现明显的单峰型， 在一日14:00（北京时， 下同）左右达到峰值， Re全天变化较为平缓， 夜晚略低于白天； ET日变化呈单峰型， 月平均值和月累积值在7月达到最大； WUE日变化呈不对称的“U”型曲线， 最小值出现在13:00 -14:00， WUE日值和日变化幅度在7、 8月较大。（3）在生长季， 多元逐步回归和结构方程模型均证实了温度在控制碳通量中的主导作用， 以及辐射在控制ET中的主导作用， 温度和太阳辐射是生长季WUE的主要影响因素。

2022年8月13 -14日青藏高原东北侧甘肃榆中地区出现极端暴雨事件， 日降水量达130.6 mm， 最大小时降水量36.6 mm， 突破了该地区历史极值， 造成了严重的社会影响和经济损失。本文利用地面分钟级气象观测以及高空观测、兰州多普勒天气雷达及欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析产品（ECMWF Reanalysis v5， ERA5）等资料， 通过分析此次极端暴雨中两个强降水阶段的观测特征、环境条件、地形影响和不稳定机制等。结果表明： （1）暴雨由西风带短波槽带来的弱冷空气和副热带高压外围的暖湿空气在陇中地区交汇引起， 700 hPa切变线提供了动力抬升条件， 地面冷锋提供了触发条件。（2）暴雨过程雷达反射率因子表现为持久的强回波并伴有“后向传播”特征， 存在低空急流和明显的辐合， 在第二阶段冷锋后部回波顶高和第一阶段相当， 但是范围更大， 且结构更为紧密， 对流云发展更加旺盛。（3）此次暴雨水汽条件充沛， 第一阶段低层强烈辐合、上升运动以及较高的对流有效位能， 存在显著的对流不稳定， 第二阶段的上升运动有所减弱， 对流有效位能为0， 动力及对流不稳定条件弱。（4）冷锋斜压锋生触发不稳定能量的释放是第一阶段降水的主要触发机制。冷锋过境后， 第二阶段降水由地形、锋生次级环流及不稳定等共同作用形成。由于夏季冷锋后强降水在青藏高原东北侧地区并不常见， 在业务中容易形成该类暴雨的漏报。因此， 需要加强对此类过程的监测和预警。

气候和土地利用变化是引起陆地生态系统碳储量变动的重要驱动因素， 探究气候和土地利用变化对碳储量的影响对提出变化环境下碳增汇适应性管理对策具有现实意义。本文利用InVEST模型和PLUS模型评估了气候及土地利用变化双重影响下黄河水源涵养区碳储量时空动态。结果表明： （1）1980 -2020年黄河水源涵养区土地利用以草地、 林地为主， 占流域总面积的80%， 林地、 草地、 水域、 建设用地呈增长趋势， 其他地类面积呈减少趋势， 土地利用转移类型包括未利用地转为草地， 草地转为林地、 耕地等。（2）1980 -2020年黄河水源涵养区碳储量整体呈增长趋势， 碳储量增长区主要位于西部和中部海南， 增加了573.5×10⁶ t， 这与气候暖湿化和生态修复密切相关。而中部和北部的城市扩张区域是主要的碳储量减少区。（3）未来不同土地利用情景下， 生态保护情景中林地和草地面积增加显著。SSP119和SSP245情景下2030 -2050年， 自然发展情景下碳储量分别增加294.83×10⁶ t和79.56×10⁶ t， 生态保护情景下碳储量分别增加364.8×10⁶ t和151.95×10⁶ t， 低排放和生态保护情景下， 有利于碳储量增加。（4）未来碳储量增加主要来源于草地、 未利用地转化为林地及耕地、 未利用地转化为草地； 而碳储量减少主要与林地转化为草地、 耕地有关， 可见保护林草是提高区域生态系统碳储量的重要措施。研究结果可为黄河水源涵养区土地利用结构调整和生态系统碳增汇提供科学依据。

青藏高原夏季风是亚洲季风系统的重要组成部分， 显著影响着高原及其周边地区能量和水分循环。本文利用1980-2020年间的JRA-55月平均再分析资料和GPCC逐月降水资料， 结合高原季风指数， 采用相关分析、 回归分析、 合成分析等统计方法和动力诊断， 从降水、 大气环流、 水汽收支等方面， 分析了青藏高原夏季风期间的水汽输送特征， 探讨了高原夏季风对水汽输送的影响。研究结果表明： （1）从降水的角度分析， 高原夏季风偏强（偏弱）时， 高原中东部地区降水偏多（偏少）， 印度北部地区降水偏少（偏多）。（2）从水汽输送角度分析， 高原夏季风偏强时， 印度中部存在异常反气旋环流， 高原南侧存在异常西风气流， 高原上空水汽输送是由西风带水汽通道所主导。（3）从水汽收支角度分析， 高原夏季风偏强（偏弱）时， 高原南边界和西边界的水汽输入量增加（减少）， 北边界水汽输入量减少（增加）， 区域净水汽收支随之增加（减少）。（4）进一步研究发现， 高原夏季风对水汽辐合/辐散的影响主要由风的动力项贡献所主导的， 而水汽平流的热力项贡献较小。本文研究结果对于精细化认识青藏高原水汽收支和输送过程及其影响水循环机理具有一定的参考价值。

气候舒适度是影响居民生活质量、 旅游产业发展， 以及城市规划布局等多个领域的关键因素。通用热气候指数（Universal Thermal Climate Index， UTCI）是目前国际上评估气候舒适度的最主要和最有效的方式。深入研究黄河流域气候舒适度可以填补黄河流域地区在气候舒适度方面研究的空白， 补充全面的认识。本文基于气候分区的结果， 将黄河流域划分为了6个子区域。使用ERA5再分析数据， 采用UTCI分析讨论了1979 -2022年黄河流域气候舒适度的空间分布与时空变化情况。结果显示： （1）整体上看， 黄河流域年平均UTCI值为2.8 ℃， 舒适等级为“凉”。UTCI值大部分都处于冷区间和舒适区间， 热区间分布地区较少。内部各区域之间UTCI分布呈现出较大差异。Ⅰ 区域低温持续时间相对较长， 处于“凉”和“冷不舒适”的面积较大。Ⅱ 区域大部分地区仍处于冷区间。Ⅲ、 Ⅳ 区域较为接近， “舒适”与“凉”占主导地位。Ⅴ、 Ⅵ 区域其UTCI值处于较高水平， 但大部分地区仍处于舒适区间。（2）就各季节来看， 春秋两季Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ 四个区域舒适区间分布相对广泛， 夏季黄河流域整体舒适区域面积扩大； 冬季冷不舒适占据主导地位， 黄河流域整体舒适区域全面缩小。（3）1979-2022年黄河流域年平均UTCI整体上呈现上升的趋势， 变化速率为0.4 ℃·（10a）^-1， 子区域变化范围为0.14~0.85 ℃·（10a）^-1。黄河流域年平均UTCI变化的空间分布存在着西高东低、 北高南低的显著特点。（4）整体上看， 黄河流域气候舒适度主要处于舒适和较冷不舒适等级。6个舒适度等级分布天数分别为 24天（冷不舒适）、 126天（较冷不舒适）、 59天（凉）、 131天（舒适）、 19天（较热不舒适）和6天（热不舒适）。Ⅰ、 Ⅱ 地区未受热带来的不舒适影响。而黄河流域、 Ⅲ、 Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ 地区受较热不舒适影响， 全年处于较热不舒适的时间分别平均长达19天、 23天、 24天、 46天、 60天。