大气中增多的污染物/气溶胶正在影响着地球的能量收支。自上世纪50年代以来，到达地表的太阳辐射经历了由下降到上升的演变趋势，即著名的“全球变暗/变亮现象”。这一重要发现基于地面观测数据，是评估遥感观测和模型模拟手段的基础。由于辐射的地面观测具有一定的时空局限性，因此日照时数常被用来估算辐射。在污染的情况下，利用日照时数估算辐射会忽略不被日照计记录的时段（直接辐射强度<120 W m-2）污染引发的辐射的下降，从而高估辐射量。因此本研究致力于揭示一天内各时段污染驱动辐射变化的规律及物理机制，并依此添加与污染有关的系数公式校正Angström-Prescott模型以实现不同污染情况下利用日照时数对太阳辐射的准确估算。借此可实现对辐射数据的时空拓展，并在包括无辐射直接地面观测地区建立辐射的气候学特征及时空变化规律，这对理解污染和辐射在气候变化、水循环及作物生长中的作用具有重要的科学意义和应用价值。

森林积雪升华（包括升华和蒸发）动态过程的准确估算，是正确理解地表能量和水量平衡的关键，也是区域水文模型和气候模式的重要环节，对应对全球变化与水资源安全具有重要意义。目前森林下垫面，特别是温带针阔混交林的积雪升华过程研究还很薄弱，相关模型无法反映森林组成与结构对积雪升华过程的影响。本项目拟以长白山阔叶红松林为研究对象，通过5套涡动相关系统对裸地、30年次生针阔混交林林冠上下和老龄林林冠上下水汽通量进行观测，结合相应气象要素与积雪变化过程观测，揭示森林组成与结构对林冠截雪过程及其对积雪升华过程的影响规律，构建以森林组成与结构为特征参数的积雪升华过程模型，为提高森林积雪升华过程模拟精度和准确预测全球变化背景下积雪升华过程提供理论依据。

在气候变化的背景下，我国水资源时空分布发生了变化，国家近期对水资源变化及其适应问题研究需求十分迫切。水循环是水资源问题的理论基础，湿润-干旱过渡带水循环的时空变化对气候变化非常敏感，本项目拟开展湿润-干旱过渡带水循环过程对气候变化的响应研究，为区域水资源管理对气候变化的适应提供科学依据。主要内容：1）识别我国湿润-干旱过渡带及其摆动范围，分析过渡带水循环的时空变化特征、水热平衡的格局及变化规律；2） 从水圈和气圈相互作用出发，研发耦合水热平衡变化的分布式水文模型，模拟中国湿润-干旱过渡带主要水循环过程；3）在过渡带选取代表不同气候特征的典型流域（西辽河、黄河中游、拉萨河），结合水文模型和室内外试验，揭示主要水循环要素对气候变化的响应机理；4）在气候变化对过渡带水循环影响分析的基础上，综合人类活动对水循环过程的影响，预估过渡带未来“蓝水”与“绿水”的转化趋势。