本书是依托第三次新疆综合科学考察项目，在天山北坡地区开展3年实地考察和调研基础上总结形成，在撰写过程中充分利用最新技术资料，融合考察过程中获取的数据，对天山北坡气候变化、生态系统演变和水资源开发利用情况等进行了阐述，并分析了气候变化带来的水资源和生态安全问题以及应对策略。本书通过系统分析气候变暖、冰川消融、降水变化、人类用水活动等因素对水资源和生态安全的影响，为理解气候变化和人类活动对自然环境的复杂作用提供了科学依据。

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2003年10月-2006年9月 就读东京大学，获博士学位 2001年9月-2003年7月 就读清华大学，获硕士学位 1997年9月-2001年7月 就读清华大学，获学士学位2010年10月-至今 中国科学院地理科学与资源研究所，研究员。 2006年10月-2010年9月 华盛顿大学，Research Associate水文学及水资源担任Journal of Hydrometeorology、WIRES Water、《地理学报（英文版）》等期刊的副主编，《中国科学：地球科学》、International Soil and Water Conservation Research、Sustainable Horizons 等期刊编委。

目录
第1章 天山北坡概况 1
1.1 自然地理特征 1
1.2 水文气候特征 2
1.3 社会经济 3
1.4 主要河流水系 4
1.5 主要水利工程 6
第2章 气候变化和人类活动对水资源影响 7
2.1 天山北坡气候变化特征 7
2.1.1 降水量时空变化 7
2.1.2 平均温度时空变化特征 11
2.1.3 平均最高温度变化特征 14
2.1.4 平均最低温度变化特征 18
2.1.5 风速变化特征 22
2.1.6 平均相对湿度变化特征 26
2.1.7 日照时数变化特征 29
2.2 径流变化特征 33
2.2.1 水文站基本情况 33
2.2.2 径流量缺测填补 34
2.2.3 径流量年际变化特征 35
2.2.4 径流量逐月变化特征 42
2.2.5 径流量季节变化特征 46
2.3 气候变化对径流的影响 49
2.3.1 归因分析方法 50
2.3.2 各气候因子对径流量变化的影响 50
2.4 区域农业和生态耗水变化及其驱动因素 61
2.4.1 耗水变化 61
2.4.2 耗水影响因素分析 65
2.5 小结 68
第3章 天山北坡水资源及其开发利用 70
3.1 新疆的水资源与水资源开发利用 70
3.1.1 新疆的水资源和用水概况 70
3.1.2 新疆各大片区水资源和用水量 72
3.2 天山北坡水资源变化 73
3.2.1 天山北坡降水变化 73
3.2.2 天山北坡径流变化 75
3.2.3 天山北坡地区地下水变化 77
3.2.4 天山北坡水资源变化特征 79
3.3 天山北坡地区的水资源开发利用 81
3.3.1 供水变化 81
3.3.2 用水变化 85
3.3.3 用水指标与用水效率分析 94
3.4 天山北坡水资源开发利用驱动因子分析 102
3.4.1 水资源开发利用驱动因子分析 102
3.4.2 信息熵方法分析用水结构 105
3.4.3 对数平均迪氏指数法分析用水驱动 107
3.4.4 主成分分析 114
3.5 小结 122
第4章 天山北坡水资源供需平衡分析 124
4.1 未来情景设计 125
4.1.1 气候及社会经济变化数据集 125
4.1.2 天山北坡地区气温和降水量变化 126
4.1.3 工业用水及居民生活用水估算方法 126
4.2 天山北坡供水量变化 129
4.2.1 未来供水量变化 129
4.2.2 子流域供水量变化 130
4.3 未来工业用水量预估 133
4.3.1 地区生产总值变化 133
4.3.2 工业用水量变化 134
4.4 未来生活用水预估 137
4.4.1 城市和农村居民生活用水量变化 137
4.4.2 子流域城市和农村居民生活用水量变化 140
4.5 未来农业用水预估 142
4.5.1 天山北坡农业灌溉用水量 143
4.5.2 子流域农业灌溉用水量 143
4.6 未来水资源供需平衡分析 145
4.6.1 天山北坡未来需水量变化 145
4.6.2 子流域需水量变化 146
4.6.3 天山北坡缺水量分析 148
4.7 小结 150
第5章 天山北坡水土流失与土壤侵蚀评估 152
5.1 天山北坡土壤侵蚀环境 152
5.2 天山北坡土壤水蚀的时空变化特征 153
5.2.1 天山北坡水蚀研究进展 153
5.2.2 研究数据与方法 154
5.2.3 天山北坡土壤水蚀空间格局 159
5.2.4 天山北坡土壤水蚀动态变化 163
5.3 天山北坡土壤风蚀的时空变化特征 166
5.3.1 天山北坡土壤风蚀研究进展及存在的问题 166
5.3.2 研究数据与方法 167
5.3.3 天山北坡风力侵蚀空间分布格局 171
5.3.4 天山北坡风力侵蚀时间动态变化 172
5.3.5 天山北坡风蚀驱动力分析 177
5.4 小结 177
第6章 天山北坡生态安全评估 179
6.1 生态系统状况及生态安全主要问题 179
6.1.1 概述 179
6.1.2 天山北坡生态本底现状 182
6.2 生态系统变化分析 186
6.2.1 数据和方法 186
6.2.2 天山北坡土地利用总体概况 190
6.2.3 天山北坡土地利用变化状况分析 190
6.3 生态安全评估 214
6.3.1 基于RSEI的天山北坡生态状况评价 215
6.3.2 天山北坡生态状况变化的时空格局 218
6.4 生态系统水分利用效率变化分析 221
6.4.1 技术路线 222
6.4.2 数据与方法 222
6.4.3 结果分析 227
6.5 小结 230
第7章 总结和展望 231
7.1 主要研究结果 231
7.1.1 气候变化对天山北坡水资源的影响 231
7.1.2 气候变化对生态安全的影响 232
7.1.3 水资源开发利用现状及未来供需平衡 233
7.2 潜在的水资源及生态安全问题 233
7.2.1 水资源安全问题 233
7.2.2 生态安全问题 234
7.3 水资源管理建议和未来展望 234
7.3.1 水资源管理建议 234
7.3.2 未来展望 235
主要参考文献 237