积雪的分布范围在冰冻圈各要素中是最为广泛的。北半球积雪最大面积为46×106 km2，占陆地面积的46％，其中8月份多年积雪面积约6×106km2。北半球平均积雪面积为25.3×106km2，亚欧大陆是北半球最大的积雪覆盖区，平均积雪面积为14.7×106km2，是北半球积雪面积的一半多。我国积雪分布范围广泛，稳定积雪面积达4.2×105km2，约占国土面积的一半。积雪主要分布在四大区，包括青藏高原及其毗邻山地积雪区、新疆及内蒙古西部积雪区、东北及内蒙古草原积雪区和华北华中及云贵高原积雪区。积雪是我国西北干旱区宝贵的水资源。在我国第一大内陆河塔罩木河，冰雪融水在流域主要源流区出山径流中所占的比例在40％以上，其中渭干河高达85％，春季径流中融雪径流的比例还要高。　　 本文以塔里木河流域积雪分布特征和流域山区积雪消融过程和融雪径流模拟为研究内容。积雪分布和变化的研究以遥感积雪数据和气象数据为基础，遥感积雪数据主要有MODIS积雪覆盖率产品数据和SMMR/SMMI微波雪深数据。利用GIS方法，分析积雪的时空分布特征，获取典型山区流域积雪的衰退过程，分析流域积雪变化与春季径流之间的关系。以科其喀尔冰川流域为典型积雪覆盖流域，以野外观测为基础，分析山区积雪的积累和消融过程及其特征。从能量守恒的角度分析积雪表面能量平衡过程及其特征。融雪径流模拟研究以应用广泛的SRM模型为手段，首先将其应用到已有较好观测资料的科其喀尔冰川流域，探讨模型参数的取值与确定，率定主要敏感参数。进一步利用遥感和插值数据，通过参数移植，将SRM模型应用到临近的观测资料相对缺乏的台兰河流域，研究流域融雪径流的变化特征及其对气候变化的响应。通过研究获得了以下基本认识：　　 (1)流域积雪覆盖率和雪深都呈比较规则的年内变化。积雪覆盖率在1月最高，为20.1％。7月最低，为4.2％。雪深的最大值出现在2月，最小值出现在8月。受流域海拔跨度大的影响，流域积雪覆盖率和积雪深度变化并不完全同步。积雪覆盖率的下降开始于2月份，而流域雪深的变低开始于3月份。积雪覆盖率随高程而增加的趋势很明显。雪深随高程的变化与积雪覆盖率的变化不完全一致，5000m以下高程带雪深随高度而增加，而5000m以上高程带的雪深却显著低于2500-5000m高程带。降水量分析表明流域5000m以上高度带的降水要少于2500-5000m高度带。流域山区积雪比较丰富，流域山区流域冷季(11～4月)平均积雪覆盖率都在25％以上。其中，积雪覆盖率最大的三大流域都位于的流域的北区，最大的是木扎特河流域，积雪覆盖率达64.4％。其次是开都河流域，达58.6％。再次是塔里木河第一大补给源流阿克苏河的支流库马利克河流域，为51.46％。雪深的分布特征与覆盖率一致，流域北区的雪深明显高于西区和南区。与积雪覆盖率最高一样，木扎特河流域仍然是雪深最大的流域，其次是库马利克河流域和开都河流域。气候变化背景下，流域雪深呈现出明显增加的趋势。流域积雪受降水的影响较大。受气温的影响较小。分区研究表明，3个区雪深均呈增加趋势。北区积雪的增加是最为稳定的，西区次之，而南区最不稳定。北区积雪受气温和降水的共同影响。西区积雪受降水和气温的影响均较小。南区积雪受气温的影响要明显大于降水。高度带积雪变化分析表明，不同海拔区域的积雪均受到了降水、气温变化的影响。海拔越高受气候变化的影响越明显。海拔2500～5000 m区域的区受降水的影响更大，而高海拔区受气温的影响更多。受20世纪80年代中期以来流域气候暖湿化的影响，积雪深度的年内分布过程发生了变化。主要体现为冷季积雪深度明显增大。　　 (2)科其喀尔冰川流域10月进入积累期，3月份后积雪开始消融。流域积雪的空间异质性明显。积雪的衰退过程快速，积雪消退受到降雪的影响而表现出多次衰退的特点。雪面能量平衡分析表明，消融期净辐射是最主要的能量来源，占能量收入的81.4％。其次是感热，占18.6％。能量支出以融化耗热为主，占70.3％，其次为蒸发/升华，占29.7％。与冰川表碛面以及邻近的西琼台兰冰川和天山1号冰川冰面相比，受观测时段是消融前期和消融末期的影响，雪面各能量项均较小。受海拔高度以及背景气候的影响，能量平衡组成比例上，雪面净辐射比例高于西琼台兰冰川的冰面而略低于天山1号冰川的冰面。值得注意的是，测点消融期雪面能量收入约30％被用于蒸发/升华。　　 (3)基于科其喀尔冰川流域的气象梯度观测，确定了流域随高程变化的降水梯度和月平均气温直减率。SRM模型在流域应用结果较好，冰川消融时段的2007年的模拟精度评价结果R2为0.82，Dv为1.5，融雪时段的2008年的模拟精度评价结果R2值为0.94，Dv值为3.15。与SRM模型在25个国家80多个流域的平均模拟精度R2=0.84和Dv=3.8相比，达到了比较好的模拟精度。优化确定了积雪、裸冰以及表碛覆盖冰的度日因子值，分别为0.35 cm·℃-1·d-1，0.85 cm·℃-1·d-1。和0.5 cm·℃-1·d-1。　　 (4)基于在科其喀尔冰川流域率定的相关参数，将SRM模型应用到数据比较缺乏的阿克苏河典型山区流域台兰河流域。模拟研究结果表明，在有较好输入数据条件下，SRM模型能够模拟较好的模拟春季径流的变化过程。R2基本在0.6以上，说明了模型参数确定是合理的，借鉴临近的科其喀尔冰川流域的参数是可行的。输入数据对比表明，TRMM降水数据的模拟结果好于日本插值降水输入，在缺乏降水资料的情况下，可考虑使用TRMM降水数据。流域融雪径流对气候变化的响应研究表明，气温升高导致径流峰值出现的时间明显提前，而且径流的峰值明显升高。降水的增加没有对径流峰值出现时间造成明显影响，而且导致的径流增加在3、4月份并不明显，但在气温较高消融比较强烈的5月份则非常明显。降水和气温同时增加的影响要比降水和气温单因素增加的影响更为明显，尤其对消融初期的3月份影响更为明显。原因是气温升高条件下液态降水的比例升高，液态降水快速产流导致径流增加。而且，当前气候变化背景下，受流域海拔较高，气温较低的影响，在消融初期的3、4月份，流域的降水与径流并不是正比例的关系。单独的降水增加并不能增加径流，只有在气温同时升高的配合下，降水才会起到增加径流的作用。