气温和降水极值是研究极端天气、气候事件等重要的物理量。当前，气温和降水极值的变化，已经引起世界范围内的人们广泛关注，一些研究数据表明随着气候的变化，世界各地区极端气温和降水事件的频次呈现增加的趋势，模式预测这种趋势将在未来延续下去。为了探究新疆北部地区的气温和降水极值在过去50年的时间中，发生频数和强度变化趋势进行研究。本文主要选取北疆地区37个气象台站1961年至2010年间的逐日气温和降水量连续观测数据。由于气象台站迁移或观测中出现缺测、漏测或错误的记录等，造成观察数据不能直接应用到气温和降水极值研究。因此，首先应用HOMER-HOM方法对逐日最高气温和最低气温数据进行均一化处理，并且应用序列均一化多元分析方法(Multiple Analysis of Series for Homogenization; MASH)对降水数据进行了均一化处理，得到北疆地区均一化数据集。其次，计算得到极端气温和降水事件指标，分析北疆地区气温、降水的时空变化趋势。然后，分析新疆近50年气温、降水及其与北大西洋涛动(NAO)、厄尔尼诺(ENSO)之间关联的研究，探讨大气强迫因子与新疆地区气温、降水相关性。最后，通过极值理论模型计算2，5，10，20，30，50，100年气温和降水返回时期极值，对未来北疆地区气温和降水极值进行风险评价。论文取得的主要成果和结论如下:　　 (1)我们使用HOMER方法进行断点检测，通过高阶矩方法(High Order Modemethod; HOM)进行数据订正，得到新的气温数据均一化方法HOMER-HOM方法。通过对乌鲁木齐站点检测分析，表明该方法对逐日最高、最低气温均一化有着良好的效果。应用该方法对逐日最高气温和最低气温进行了均一化订正，得到北疆地区逐日最高气温和最低气温数据集。应用国际上对逐日降水数据均一化较好的序列均一化多元分析方法(MASH)，对北疆地区降水数据进行了均一化检验及订正。研究发现北疆地区观测最高气温数据比均一化后数据高，观测最低气温数据比均一化后数据低;观测降水数据比均一化后数据普遍低。　　 (2)北疆地区极端降水指标:R95p(重湿日数)、R99p(极端湿日数)、R10mm(月最大一日降水量)、RX5day(月最大五日降水量)、R10mm(强降水日数)、R20mm(较强降水日数)、R25mm(极强降水日数)、CWD(连续湿日)、PRCPTOT(每年湿期降水总量)和SDⅡ(简单降水强度指数)呈现上升趋势，但是CDD(连续干日)呈现下降趋势。同时，通过极端降水指标的距平趋势和M-K检测表明，北疆地区在1980s后降水量呈现不断上升的趋势。通过不同地形、海拔的站点表现各不相同。与平原地区站点不同，位于山区的站点无论在极端降水的频数还是强度方面都存在明显的上升趋势。　　 (3)北疆地区极端气温指标:冷夜指数(TN10p)、冷日指数(TX10p)、日最高气温月极大值(TXx)、日最高气温月极小值(TXn)、日最低气温月极大值(TNx)、日最低气温月极小值(TNn)、夏日数(SU25)、热夜数(TR20)、生长季长度(GSL)、暖期长度指数(WSDI)呈现上升趋势，但是暖夜指数(TN90p)、暖日指数(TX90p)、霜冻日霜(FD0)、结冰日霜(ID0)、冷期长度指数(CSDI)和日温度较差(DTR)呈现下降趋势。同时，从极端最高气温阈值发现极端最高气温在逐渐下降，而从极端最低气温阈值发现极端最低气温在逐渐上升。这些表明北疆地区的最高气温和最低气温差值在逐渐减小。　　 (4)近50a来，新疆地区增温显著。年平均气、夏和冬季平均气温均显著上升，上升幅度分别达到0.24℃/10a、0.14/10a和0.35℃/10a;同期，降水也出现了显著增加的趋势，具体表现在年降水量与冬季降水量的显著增加，二者增加幅度分别达到0.002mm/10a和0.029mm/10a。虽然新疆地区增温增湿显著，但是二者却存在明显的季节差异。小波功率谱分析得到年平均降水与NAO存在准2a和6a周期，夏季平均降水与NAO存在准3a和5a周期，冬季平均降水与NAO存在准3a周期。年平均气温与NAO存在准3a周期，夏季平均气温与NAO存在准3a周期，冬季平均气温与NAO存在准3a和8a周期。小波功率谱分析得到年平均降水与ENSO存在准3-4a周期，夏季平均降水与NAO存在准3-5a周期，冬季平均降水与ENSO存在准3a-4a周期。年平均气温与ENSO存在准3-4a周期，夏季平均气温与ENSO存在准3-4a周期，冬季平均气温与ENSO存在准3a-5a周期。新疆在年、冬季和夏季平均降水量与NAO及ENSO，通过小波交叉谱检验的周期区域中，高值正相关大多集中在1980s，与新疆的气温、降水一定的相关性。　　 (5)根据极值理论，利用广义极值理论(GEV)分布以及广义帕累托分布(GPD)对37个站点的气温和降水事件进行拟合，完成参数估计。对未来北疆地区的极端气温和降水进行估测，计算2、5、10、30、50和100年的返回期。通过未来气温和降水极值发现，未来北疆地区气温和降水极值风险值呈现增加趋势。对于未来防范极端气温和降水引起的气候灾害具有实际应用价值。