湖泊、黄土与古土壤、深海沉积物等连续沉积体的磁化率变化作为环境变化的替代性指标被广泛应用,然而对于非连续、能够反映特定时段气候变化的沉积体,如冰川沉积物的磁化率却较少涉及.本文通过对青藏高原东缘8 个典型冰川发育山地冰碛物磁化率进行研究,并与黄土、湖泊、深海沉积物以及不同区域的表土磁化率进行对比,采用质量磁化率和频率磁化率探讨冰碛物的磁化率特点及其影响因素.结果表明：青藏高原东缘山地的冰碛物质量磁化率呈宽幅波动,介于(3.01~1808.80)×10^-8 m³·kg^-1,平均值147.84×10^-8 m³·kg^-1;频率磁化率值较低、且波动幅度小,介于0~6.89%,平均值为1.37%.不同时空条件下冰碛物的磁化率特点不同,即不同地点同一冰期磁化率的差异显著;同一地点不同冰期冰碛物的磁化率变化不明显.影响冰碛物磁化率的主导因素是母岩的岩性条件,气候因素起次要作用.

利用清代地方志中的异常初、终霜记载,根据器测时期华北初、终霜的早、晚与温度变化的关系,重建了1646-1910 年华北地区时间分辨率为5 年的冬半年温度距平序列,分析了期间的冷暖变化特征.结果表明：清代华北地区气候以寒冷为主要特征,冬半年温度平均较现代(1951-1980 年)约低0.55℃,最冷5 年(1656-1660 年)较现代约低1.42℃;清代华北地区冬半年气候存在“冷—暖—冷”的世纪波动,两个寒冷时段起讫时间分别为1646-1700 年(平均较现代约低0.77℃)和1781-1910 年(平均较现代约低0.58℃),1701-1780 年虽然相对较暖,但冬半年温度仍较现代略低(平均较现代约低0.36℃);从更高时间分辨率看,清代冷暖时段内同样存在较小的波动,清后期寒冷时段出现了两个“冷谷”.

植被物候是环境条件季节和年际变化最直观、最敏感的生物指示器,物候变化可以反映陆地生态系统对气候变化的快速响应.论文基于1982-2006 年连续25 年的GIMMS AVHRR NDVI数据,采用动态阈值法、延迟滑动平均法,双Logistic 和Savitzky-Golay 方法提取欧亚大陆植被的生长季开始时间,并对不同方法的提取结果进行比较和分析.然后以动态阈值法的物候提取结果,研究了1982-2006 年期间植被物候变化趋势以及物候对温度变化的响应情况.结果表明：动态阈值法在欧亚大陆地区生长季开始时间提取率高,在纬度上的变化趋势稳定;北方森林/针叶林和苔原地区的生长季开始时间提取结果最稳定,低纬度区域的变率最大.1982-2006 年,大部分植被类型的生长季开始时间表现出提早趋势,其中森林覆盖区域提早趋势明显,变化幅度为11.45~15.61 d/25a;除了郁闭式至开放式( > 15%) 灌木丛( < 5 m)植被类型外,植被物候和温度表现出负相关关系,变化幅度为1.32~3.47d/℃,这也验证了近几十年气候变暖的趋势.

利用2009 年7 月24 日-9 月12 日“巴丹吉林沙漠陆—气相互作用观测试验”资料,对比分析了典型晴天和阴天下巴丹吉林沙漠地表辐射、能量平衡和土壤温度的日变化规律.结果表明：①巴丹吉林沙漠典型晴天条件下总辐射、地表反射辐射、地表长波辐射、有效辐射、净辐射的峰值和日积分值都比典型阴天条件下大,大气长波辐射比阴天条件下小.两种天气条件下净辐射日积分值占太阳总辐射的1/3.②沙漠地区典型晴天地表反射率呈U型,白天均值为0.32;阴天变化较平缓,均值为0.29.③两种天气条件下地表热量平衡都以感热输送为主,波文比分别为4.55 和1.16.晴天不平衡能量达到净辐射的20%,阴天为30%.④晴天条件下有效能量夜间为负值,白天为正值,阴天全天为正值;湍流能量全天均为正值.能量闭合度(EBR)晴天平均为0.68,阴天为0.76.⑤土壤温度5~10 cm日较差逐渐减小,20、40 cm日变化不明显;5 cm土壤热通量日变化较大,20 cm土壤热通量振幅较小.

利用降水、湖水同位素数据并结合相关模型,对我国西部地区的二次蒸发效应以及不同类型水汽对区域降水的贡献率进行了定量的讨论,研究得到以下结论：①夏季风期间,天山—阿勒泰地区所受到的二次蒸发效应较为明显;而青藏高原地区,水体蒸发水汽的向上补给则是影响该区域在全年任何时段下氢氧同位素值发生变化的主要因素.②天山—阿勒泰地区在全年任何时段下均存在二次蒸发效应,且夏季风时的作用程度明显强烈,蒸发比值介于13%~20%,均值为16.7%,远远大于冬季风时的均值4.3%.③青藏高原地区不论是在夏季风还是冬季风期间,上风向水汽对区域降水的贡献率最大,所占比重基本大于50%,贡献率最小的是水体蒸发产生的水汽,其值普遍小于10%;而蒸腾作用产生水汽的贡献率介于两者之间.

以短期的植被更替如何影响土壤剖面的¹³C富集以及这些富集现象揭示的土壤碳循环机理为目的,采集云南省曲靖地区发生植被演替的山地土壤剖面5 组,分别测定了稳定碳同位素比值(δ¹³C)、总有机碳含量(TOC)和碳密度,并比较了它们之间的差异.研究发现：短期植被改变(约10 年)对土壤剖面中0~30 cm层的δ¹³C值具有显著影响,其中对0~10 cm 层土壤影响最大.灌木更替为森林和草地后土壤有机质的δ¹³C 变化分别达2.28‰和5.08‰.30~50 cm层土壤δ¹³C值对植被改变不敏感,该层可以作为土壤剖面的基准剖面层.大气δ¹³C 值变化不是森林土壤0~50 cm剖面层中¹³C随深度减小而富集的主要原因.10 年间,植被从灌木演替为人工种植的麻栎乔木或从灌木植被退化为草本植被,0~30 cm层土壤剖面的有机碳密度改变量分别为2.30 kg/m²和-1.00 kg/m².而植被从灌木到人工种植麻栎的碳密度改变率为0.230 kg/m²/a,这对改变山地土壤的碳密度、短期增加碳储量具有重要意义.δ¹³C在C3 植被的短期演替过程中具有很好的辨识力,可以作为土壤碳库更替和碳循环的研究工具.

对汉江上游郧县段一级阶地上典型古洪水滞流沉积物、古土壤和黄土3 种不同沉积物的宏观特征、粒度成分、理化性质、微观形态及地球化学元素进行了综合分析对比.结果表明,研究剖面中的古洪水滞流沉积物呈灰黄色(2.5YR7/2),与上下相邻地层往往呈突变关系且界线清晰;粒度组成总体较粗,粉砂质细砂土,分选较好;磁化率稍高于马兰黄土,但显著低于古土壤;烧失量平均值低于黄土和古土壤;石英颗粒表面分布有水下环境机械相撞形成的V形坑;元素的含量及UCC标准化曲线均与黄土和古土壤差异明显.与渭河谷地相比,汉江上游谷地古洪水滞流沉积物具有粒度组成偏粗、分选性稍差的特点.该研究成果对汉江上游谷地古洪水滞流沉积物的鉴别和古洪水水文参数的重建具有重要意义.

利用天山山区32 个气象站点1960-2010 年的逐月平均气温、降水数据和DEM数据等,进行了气候时空变化趋势和突变分析,研究结果表明：山区近50 年来年均气温呈明显的上升趋势,21 世纪以来年均温增加最明显,季节均温与年均温的变化趋势基本一致,冬季均温增加最明显,夏季均温变化最小;山区东段升温趋势最明显,北坡的变化趋势明显于南坡.自20 世纪60 年代以来降水量持续递增,其中80 年代开始更加明显;夏季降水量增加最明显,春季变化最小,山区年降水主要集中在春夏两季;山区气候空间分布呈现“两中心”的特征,东段为“干热”中心,西北部为“暖湿”中心,这两个中心的气候反差有扩大的趋势;山区气温和降水突变不太明显,春夏季气温突变可能发生在20 个世纪90 年代末至21 世纪初;秋冬季气温突变在20 世纪90 年代可能发生过;南坡和东段年均温突变可能发生在1982 年,北坡大致发生在1990 年左右.秋季降水突变发生在20 世纪80 年代末,其他季节不明显,年降水突变发生在80年代末期.