本研究采用约10公里高精度降水网格观测数据和第五阶段国际地球系统耦合模型比较计划(CMIP5)模拟结果建立统计降尺度回归模型，并利用该模型对黄土高原未来降水进行预报。该降尺度过程不但产生了高精度模拟和预报结果，而且对动力模型的系统误差做了最大程度的校准。以上述高精度降尺度的结果为基础，对黄土高原历史和未来的降水资源的时空变化特征进行详细分析。首先，利用标准化降水指数(SPI)量化黄土高原的极端降水事件(暴雨和干旱)发生的强度、频率和持续时间，并比较这些极端降水事件在不同气候变化情景下发展的趋势。其次，利用经验正交函数(EOF)对黄土高原历史和未来的降水资源空间分布变化的原因和机制进行理论探讨。最后，就黄土高原降水资源时空变化对土壤侵蚀以及退耕还林还草的影响进行定性评估。此研究同时还就现阶段地球系统模型对干旱和半干旱区降水的可预报性进行总结，且对模型模拟的不确定性做了量化分析。