三北防护林体系工程（简称:三北工程）是世界上最大的人工造林工程（涵盖范围为406.9×104 km2，占我国国土面积的42.4％），是我国以国家运作方式开展的重大林业生态建设工程，其目的是为有效控制三北地区（东北西部，华北北部，西北大部，简称“三北地区”）沙漠化和水土流失，维系区域粮食生产安全，发挥森林释氧固碳等多种生态服务功能。经营防护林的最高国家需求是高效、稳定与可持续地发挥其防护效应。自1978年启动30余年来，三北工程建设在取得了重大成就的同时也出现了一些问题，其中，防护林防护效应不能正常发挥、防护林衰退问题突出;究其原因，防护林建设是否符合当地的气候条件是关键。气温和降水量是最基本、最重要的指标，且气温与降水量组合——干燥度指数，可最大限度反映区域水热差异性。本论文依据干燥度指数为气候指标对三北工程区进行详细的气候分区，具有研究内容为:1）利用多源遥感数据，探索高分辨率气温和降水量的估算方法;2）通过干燥度指数公式的比较研究，获得适合三北工程区干燥度指数公式及其空间分布;3）结合三北工程区防护林的空间分布，在充分遵从自然规律的基础上，对三北防护林工程进行区划，为实现防护林的高效、稳定与可持续地发挥其防护效应奠定基础。主要结果如下:　　 (1)建立了大尺度、高分辨率（1km）的气温估算方法　　 以60％气象站点的观测气温为自变量，以地理变量（纬度、海拔、大陆性）和遥感变量（夜间地表温度，归一化植被指数，增强植被指数，太阳天顶角）为因变量，利用逐步多元回归的方法建立三北工程区各月气温（平均温、平均最高温、平均最低温）模型，进而形成气温趋势面;为了提高气温估算的精确度，对残差（观测值与气温趋势面值的差值）进行空间化，选择反距离权重法(IDW)，普通克里金插值和样条函数法方法;气温趋势面与残差空间化相结合形成最终的气温结果。利用40％气象站点的观测气温对最终气温结果进行有效性验证，结果表明:IDW是最佳气温残差处理方法;月平均气温、月平均最高温、月平均最低温的均方根（RMSE）分别为0.86，1.10，1.13℃。　　 (2)建立TRMM3B43降水数据的尺度转化方法，实现了分辨率从0.25°到1km的转化　　 明确区分了三北工程区的非降水补给区和降水补给区。非降水补给区包括水域（冰川、湖泊、河流）和绿洲;降水补给区包括林地、草地，以及其他区域。对于降水补给区的尺度转化:以归一化植被指数(NDVI，分辨率1km)为TRMM3B43尺度转化的媒介，建立不同尺度(0.25°、0.50°、0.75°、1.00°)的NDVI与TRMM3B43尺度转化关系，在此基础上，利用残差处理方法进一步提高降水量估算的精度。对于非降水补给区:采用Cokring插值方法，以海拔、经度、坡度作为变量获得1km非降水补给区降水量数据。利用气象站点的降水量数据对降水量的最终结果进行有效性验证，结果表明:0.75°是最佳转化尺度:IDW是最佳降水量残差处理方法;年降水量的RMSE为67.36 mm。　　 (3)确定了三北工程区干燥度指数公式及其空间分布　　 通过De Martonne干燥度指数，Thomthwaite干燥度指数，Hargreaves干燥度指数模型（基于气温和降水量遥感估算方法，获得近十年的年气温和降水量数据）与FAO-56 Penman-Monteith干燥度指数模型（利用气象数据）相比较，最终确定Hargreaves模型为三北工程区的最适方法干燥度指数模型。　　 基于Hargreaves干燥度指数定义了三北工程区的干湿状况:干燥度指数＜0.05为极端干旱区，占三北总面积的17.47％;0.05≤干燥度指数＜0.20为干旱区，占三北工程区总面积的27.02％;0.20≤干燥度指数＜0.50为半干旱区，占三北工程区面积的35.67％;0.50≤干燥度指数＜0.65为亚湿润干旱地区，占三北工程区面积的12.68％;干燥度指数≥0.65为半湿润区，占三北工程区面积的7.16％。　　 (4)明确了三北工程区防护林建设发展方向　　 基于干燥度指数空间分布格局，依照树木生长发育规律，重新对三北工程建设区进行了区划，形成了:无需/不能恢复区（干燥度指数＜0.05，面积69.68×104km2，占三北工程区面积17.47％）、自然恢复区（0.05≤干燥度指数＜0.20，面积为107.77×104km2，占三北工程区面积27.02％）、人工辅助自然恢复区（0.20≤干燥度指数＜0.45，面积为119.07×104 km2，占三北工程区面积29.86％）、人工防护林建设恢复区(干燥度指数≥0.45，面积为102.30×104 km2，占三北工程区面积25.65％)。