地理時空耦合

1. 選題意義

作者將造山動力學過程與盆地形成和盆地性質改變緊密聯系起來，以「羌塘盆地東部中新生代沉積特徵與動力學演化」為題，主要是基於以下幾方面考慮：

1）研究區地處岡瓦納大陸北緣、歐亞大陸南端、揚子板塊西緣的構造銜接部位，是羌塘近東西向構造帶向「三江」橫向構造帶的轉換紐帶。漫長的地質歷史中殘留下來的沉積盆地與造山帶彼此鑲嵌，地質構造復雜，岩石圈結構獨特，盆地多旋迴演化脈絡清晰，盆山耦合關系密切。盆地構造格局轉換過程中殘留下來的豐富的地質構造現象詳盡地記錄了青藏大洋岩石圈擴張與消亡、洋-陸俯沖、弧-陸拼貼、陸-陸碰撞及物質資源再分配的全過程，因而使這里成為研究東亞構造格局及其演變，探索青藏高原形成過程和隆升機制、青藏大陸岩石圈動力學演化的關鍵部位，也使其成為驗證、發展和完善活動論構造觀，創建固體地球系統科學新理論，構建大陸岩石圈演化新模式的最佳野外實驗室和突破口。可以說，當代青藏高原地球科學研究的重大理論創新點、地球動力學問題的爭論焦點和解決問題的切入點在羌塘。

2）地層是盆地沉積建造的實體，是盆地形成和動力學演化的示蹤劑。研究區中新生代地層發育較連續，生物化石豐富，沉積體系轉換復雜，構造古地理變遷頻繁，盆地結構和構造型式多樣，不同時期原型盆地類型和性質轉換的歷程清楚。通過對區內中新生代地層學的研究，尤其是地層中所賦存化石指示的地質時代和形成環境、沉積體系及其時空變化、地層序列中的不整合關系，以及火山噴發活動時代的精細釐定，對於建立造山過程的時間坐標具有重要的參考意義；構造古地理研究是劃分該區不同時期造山過程中構造古地理單元及沉積體系空間配置關系、反演造山作用極性的重要基礎。以上這些沉積學特徵為更深層次地揭示青藏高原這一敏感地區的構造演化及其深部動力學機制提供了堅實基礎。

3）羌塘東部中新生代盆地是以前中生代地質為背景而形成和發展起來的，盆地內的碎屑物質記錄了物源區的類型、性質和古構造背景；盆地內中新生代充填序列映射了造山動力學過程與盆地沉積建造之間的耦合關系；盆地中不同構造層次的變形特徵為反演羌塘陸塊構造-熱事件序列提供了佐證。詳細研究與造山作用相關的沉積盆地中物質記錄和變形序列，對於恢復造山帶演化過程中古動力條件和古構造環境，闡述沉積盆地的形成發展與大陸動力學之間的耦合關系具有重要意義。

4）區內晚三疊世中酸性岩漿侵入活動強烈，新生代鉀玄質岩漿噴發事件在青藏高原北部極富特色，是研究藏北高原形成過程中殼-幔物質相互作用的深部地球動力學探針。通過剖析岩漿岩中所蘊藏的、與盆山轉換相關的岩石學、岩石地球化學和同位素年代學信息，為恢復造山作用極性、重塑盆地結構與性質、盆地形成演化的地球動力學背景提供深部地質信息。

因此，青藏造山帶大陸動力學研究急切呼喚羌塘盆地沉積地質學和盆地沉積動力學研究的介入。

2. 什麼是耦合

耦合是指兩個實體相互依賴於對方的一個量度。分為以下幾種：非直接耦合：兩個模塊之間沒有直接關系，它們之間的聯系完全是通過主模塊的控制和調用來實現的數據耦合：一個模塊訪問另一個模塊時，彼此之間是通過簡單數據參數 (不是控制參數、公共數據結構或外部變數) 來交換輸入、輸出信息的。標記耦合 ：一組模塊通過參數表傳遞記錄信息，就是標記耦合。這個記錄是某一數據結構的子結構，而不是簡單變數。控制耦合：如果一個模塊通過傳送開關、標志、名字等控制信息，明顯地控制選擇另一模塊的功能，就是控制耦合。外部耦合：一組模塊都訪問同一全局簡單變數而不是同一全局數據結構，而且不是通過參數表傳遞該全局變數的信息，則稱之為外部耦合。公共耦合：若一組模塊都訪問同一個公共數據環境，則它們之間的耦合就稱為公共耦合。公共的數據環境可以是全局數據結構、共享的通信區、內存的公共覆蓋區等。內容耦合：如果發生下列情形，兩個模塊之間就發生了內容耦合(1) 一個模塊直接訪問另一個模塊的內部數據;(2) 一個模塊不通過正常入口轉到另一模塊內部;(3) 兩個模塊有一部分程序代碼重迭(只可能出現在匯編語言中);(4) 一個模塊有多個入口。延伸閱讀：地理學上也會引用耦合這一概念地理時空耦合一切地理事實、地理現象、地理過程、地理表現，既包括了在空間上的性質，又包括著時間上的性質。只有同時把時間及空間這兩大范疇納入某種統一的基礎之中，才能真正認識地理學的基礎規律。在考慮空間關系時，不要忽略時間因素對它的作用，把地理空間格局看作是某種「瞬間的斷片」，不同時段的瞬間斷片的聯結，才能構成對地理學的動態認識。與此相應，在研究地理過程時，應把這類過程置布於不同地理空間中去考察，以構成某種「空間的變換」，它們可完整地體現地理學的「復雜性」。地理時空耦合是四維向量的充分表達，除了高度、經度、緯度（垂直方向和水平方向）外，還有時間維的同時考慮。

3. 地理學是研究地球表面的地理環境中各種自然現象和人文現象,以及它們之間相互關系的學科.

地理學是對地來球的描述，自特別是對地表的描述。可以認為是對「何事在何處？為什麼？」的回答，主要研究區域差異問題和地表要素的分布問題。

研究地球表層自然要素與人文要素相互作用及其形成演化的特徵、結構、格局、過程、地域分異與人地關系等，是一門復雜學科體系的總稱，並在各層次學校開設相關課程。地理學分為自然地理和人文地理。

有許多學者把經濟地理從人文地理中分離出來，這樣地理學就分為三類：自然地理、人文地理和經濟地理。

(3)地理時空耦合擴展閱讀：

地理學的研究技術已經從概念模型走向定量表達。從早期的地理地帶性概念、柯本氣候分帶到氣候系統模式,從早期的地理信息空間疊加到地球系統多圈層要素耦合模式,地理學相關模型的模擬精度正在不斷提升。

從計算機制圖到空間分析，地理信息系統向著具有不同解析度、海量數據、多維顯示的數字地球系統發展。從早期航空遙感走向多衛星組網的多解析度、全天候、全波段、多要素地球立體觀測,遙感觀測的時空解析度大幅提升。

4. 如何理解區域發展戰略與政策對經濟地理格局塑造的影響

如何理解區域發展戰略與政策對經濟地理格局造塑造的影響？對於這個經濟格局的我組長是有影響的，經濟在不大的區域發展戰略中得到了充分的發展。

5. 土地利用趨勢分析地理元胞自動機

土地利用/土地覆被變化(LUCC)是全球環境變化研究的重要組成部分，是人類活動對自然環境施加影響的顯著表現形式之一。土地利用未來如何變化，當屬目前土地利用變化研究的核心問題。Lambin等人的研究表明，動態的基於過程的模擬模型比經驗的、隨機的和靜態優化模型更適合於預測土地利用(Lambin，2000)。到目前為止，直接地和明確地針對土地利用變化的理論和機理建構的模型還較少，真正將土地利用變化與其空間分布相結合，探討不同尺度上土地利用的時空演變規律的動態模型更不多見(郭程軒，甄堅偉，2003)。

土地利用趨勢預測的模型方法主要有回歸預測法、馬爾可夫法、人工神經網路、灰色模型、元胞自動機模型等方法。回歸預測法是利用表明變數之間相互關系的數學方程式，由其他變數中的已知值推斷預測變數的數值進行預測的一種方法。該方法適用於各個變數之間具有較強相關性的標准變數組。由於不同土地利用類型之間相互影響、相互制約，所以該方法常被用來研究土地利用變化與人文因素之間的關系。該模型的不足之處在於，不適合大范圍的預測以及因經濟因子難以定量化造成的預測值的誤差。

馬爾可夫過程是一種無後效性的過程，運用馬爾可夫過程模擬土地利用動態變化首先要確定土地利用類型的初始狀態矩陣和轉移概率矩陣。該預測模型的優點在於計算和實現比較簡單，可以揭示不同土地利用類型之間的數量轉化規律和總體變化趨勢。模型運算只需要考慮土地利用的現狀信息，而無需考慮土地利用變化的內在機制，不足之處在於模型缺乏揭示土地動態變化驅動機制的能力及缺乏空間表達能力，該模型適用於土地利用變化驅動力變化機制不清及預測短期土地利用變化的狀況。

人工神經網路能模擬人的部分形象思維能力，預測的過程就是利用不同時期獲取的信息源，在對它們進行綜合分析和對比的基礎上，發現土地變化的區域和變化類型。該模型的優點在於能夠對動態數據進行分析，並根據歷史資料歸納規律，不足之處是受預測區域范圍大小和時間長短的限制，一些主要因素特徵難以確定，預測結果並不十分精確。

灰色系統動態模型GM(n，h)是依據灰色系統理論原理，利用系統的離散採集數據建立其動態微分方程，以灰色模塊為基礎，微觀擬合分析為核心的建模方法。土地利用系統本質上是一個灰色系統，運用灰色模型可在土地資料不完整的情況下對中長期的土地利用結構進行過程分析。

元胞自動機(Cellular Automata)模型，是離散動態系統概念和應用建模的一種方法，其框架簡單、開放，適於模擬具有自組織結構的復雜性系統，並且具有很強的生命力。以模型「自下而上」的研究思路、強大的復雜計算功能、固有的並行計算能力和時空動態特徵，使得它在模擬土地利用變化這一空間復雜系統的時空動態演變方面具有自然性、合理性和可行性，CA模型與GIS軟體相結合為土地利用動態建模提供了新的思路和建模方法。相比較其他模型，其優勢在於:①更為簡單、自然;②建立在空間相互作用，而不是社會、經濟指標間的相互影響關系的基礎上，更能反映空間格局變化以及由此帶來的進一步反饋作用。

土地利用變化的復雜性決定了土地利用研究必須採取復雜系統的理論方法，特別是建立基於復雜系統思想的數學模型，這是土地利用過程研究的重要領域之一。因此，結合土地利用變化的規律，採用復雜系統的研究方法，建立土地利用變化的科學模型是土地變化復雜性研究的關鍵。目前國際上在復雜系統理論的背景下，利用元胞自動機模型研究地理過程的復雜行為是地理建模領域的前沿地帶，是一項跨領域的前沿技術，將它應用於土地利用變化的預測和模擬，具有較強的理論價值和實踐意義。

(1)元胞自動機模型(CA)可表現復雜系統結構的時空動態演化，利用CA對土地利用覆蓋變化(LUCC)進行動態模擬，定量探討土地利用變化過程並進行預測，對區域可持續發展、土地利用規劃與土地管理決策意義重大。模型從研究一個地區土地利用現狀入手，藉助GIS軟體分析土地利用動態變化的過程，研究不同土地利用類型的轉移規律，探求土地利用變化的內在機制，為不同發展目標的土地利用調控提供理論依據。

(2)將GIS與Geo-CA相結合用於土地利用變化分析，不僅能夠提高模型運算的效率，將模型全部過程進行計算機模擬，還能直觀地顯示土地利用性質的變化及土地預測的結果，通過調整模型參數獲得未來不同預測年份土地利用的結果，可為區域決策者進行土地利用評價提供依據。

(3)研究流域的土地利用變化不僅可以為流域土地的合理利用及河流水資源的合理調配提供重要的決策依據，同時也為流域居民的生產生活、生態環境、經濟的協調發展提供重要保障。將Geo-CA模型應用於流域土地利用變化的模擬和預測，目前尚處於探索性研究階段。通過建立較為恰當的GeoCA-Lanse模型，並將其應用於塔里木河流域，不僅開闊了 Geo-CA 模型應用的領域，同時也為其他流域土地利用預測起到了很好的示範作用。

20 世紀 80 年代至 90 年代 Batty 和 Xie 利用分形理論與 CA 相結合對城市的形成和擴展進行了細致的研究。他們設計的凝聚擴散模型 ( diffusion-limited aggregation，DLA) 可以認為是廣義的 CA 模型。1994 年 Me 提出了城市發展動態模型 ( dynamic urban evolutionmodel，DUEM) ，該模型用 CA 理論來描述具有自相似性和分形分維特徵的城市及其發展過程。Clark ( 1998) 根據城市發展的歷史數據以及交通、地形條件，設定適當的模型參數，建立了城市增長的 CA 模型，並將此模型與 GIS 平台鬆散耦合，對美國的舊金山和巴爾的摩的市區進行了成功模擬和預測。90 年代以來，Wu F. ( 1998) 將元胞自動機模型與多因子評價模型有機集成，並在 ArcInfo 中應用 AML 和 C 語言，在統一的界面上實現了GIS 和 CA 模型、MCE 模型的集成。在此平台上，實現了對我國廣東省廣州市城市擴張的模擬。加拿大的 White 和荷蘭的 Engelen ( 1994) 將約束性 CA 模型用於模擬土地利用動態變化，如美國 Cincinnati 市的城市增長、受全球氣候變暖影響 Caribbean 島土地利用構成的變化等。

武曉波、趙鍵等 ( 2002) 利用基於遙感和地理信息系統的 CA 模型模擬海口市1987 ～ 2000 年城市發展進程。陳建平、丁火平等 ( 2004) 提出了基於 GIS 軟體和 CA 模型的荒漠化演化預測模型，並以北京及其鄰區為例，取得了較好的模擬效果。陳龍泉( 2004) 從 Markov 和 CA 兩種模型所具有的特點出發，探討用 Markov-CA 模型對土地利用/土地覆蓋變化進行動態模擬和預測的可行性。Markov-CA 吸收了 Markov 和 CA 等理論對於有關時間序列的模擬和預測的優點，利用兩期 TM 數據的試驗證明，Markov-CA 模型能很好地對土地利用/土地覆蓋變化進行模擬和預測。張顯峰 ( 2000、2001) 提出了集成GIS 與 CA 模型進行地理時空過程模擬與預測的新方法，即首先將標准 CA 模型的 4 元組進行擴展以滿足 GIS 環境下時空動態模擬的要求，然後以城市土地利用演化這一動態過程為例，建立了土地利用演化動態模擬與預測模型 ( LESP) ，最後運用此模型對包頭市城市擴展和土地可持續利用演化進行了比較成功的模擬和預測。周成虎等 ( 2001) 利用 Geo-CA 構造了一個實用化且可運行的空間動力學模型 ( GeoCA-Urban) ，模型適應於模擬城市的發展和演變，模擬效果良好。

本系統的生態專業分析子系統以三源河流域和阿拉爾人工綠洲地區為研究樣區，在GIS 軟體和 Geo-CA 理論模型的支持下，從兩個時相土地利用專題圖的疊加分析和轉移分析入手，結合土地利用變化的計量模型，分析土地利用動態變化特徵，定量研究了土地利用變化與水系、交通、土壤、地形之間的關系，並據此構建控制因素層，結合社會經濟數據調整模型參數，確定合理的鄰居及轉換規則，經過反復的調試和修改，最終構架出合理的土地利用動態演變模型 ( GeoCA-Lanse 模型) 及其軟體系統。

6. 地理水循環問題

變化環境下的水循環研究關注地球生物圈、全球變化以及人類活動對水循環的影響，是國際水文學與水資源學科及地理、生態等眾多學科交叉的前沿性問題。

中國地域廣闊，七大江河及中國內陸地區的水文循環與陸地表層系統中各種自然地理要素的時間和空間分布密切相關，機理比較復雜，對全球變化有重要的響應。討論全球變化與中國水循環前沿科學問題對於促進地學相關學科的交叉滲透，深化我國該領域的發展，解決與水密切相關的水資源短缺和生態環境退化等問題具有重要的意義。

2002年7月3～5日在北京香山召開了以「全球變化與中國水循環前沿科學問題」為主題的香山科學會議第187次學術討論會。劉昌明院士（中國科學院地理科學與資源研究所）、丑紀范院士（中國氣象局）和夏軍教授（中國科學院地理科學與資源研究所）被聘請擔任本次會議執行主席。

劉昌明院士在題為「陸地水文循環與全球變化」的總評述報告中，對水圈的歷史、水圈與其他圈層的關系、水循環過程、全球及中國水循環的特點進行了評述和討論。他列舉大量科學數據和圖表，指出水圈在全球范圍同大氣圈、生物圈、土壤圈、岩石圈、人類圈、智能圈等其他圈層發生著相互耦合作用，全球變化對水循環有重大影響。在討論水循環的幾個焦點和難點時，強調應特別關注水文循環速率與水資源可再生性調控；人類與自然二元驅動的水文循環；水文循環與生態水文等3個方面。而水循環研究的幾個關鍵技術問題則是：1)水循環研究的理論深入需要網格化布局的水平衡要素的觀測。通量(Flux)的測量精度是水循環理論研究的基石：2)在水循環理論研究的基礎建立上遙感與地理信息系統是最主要的手段；3)分布式水文循環模型；4)水文模型與GCMs的耦合；5)水文循環尺度轉化。他認為，許多未知的問題不會在短期內解決，任務是長期而艱巨的，強調重點要研究系統間的反饋機制；研究全球水循環在自然與人工合力作用下的變化並分辨兩種作用及其比例，減少不利的作用，適應自然變化。為此，應當面向國家水問題重大需求，實現知識創新，推動跨學科研究。

丑紀范院士則從自己長期研究實踐的經驗出發，作了「對水循環研究的觀念、方法、問題和可開展工作的思考」的綜述報告。他首先從社會經濟層面上和科學技術層面上深入分析了水問題研究的重要性。進而討論了水文循環研究涉及的重大科學問題和解決方法。他強調：1）水循環的實際狀況是基礎性的問題，水循環從氣候系統的角度看存在多種時間尺度的變化。解決方法：①及時充分利用新近出現的高新技術，取得觀測資料；②氣候的數值模擬；③四維同化方法進行診斷、反演。2）某區域和時段的降水的水汽來源？逐年的變動情況？水循環過程是否存在某些「遙相關」？解決方法：建立全球降水量的數值模擬模型，利用前後兩次的大氣流場、濕度場和地表蒸發量，可以推算出要得到的結果。3）當某年的降水和大氣情況給定後，地表狀況和人類活動的差異對水文過程的影響如何？解決辦法：建立流域地表的時空變化過程的數值模擬模型，並不斷與實際情況比較，改進模型參數，完善模擬結果，再進行模擬預測。4）全球變暖，海平面上升對我國水循環過程將引起怎樣的變化？解決辦法：建立全球水循環模式，關鍵是蒸發問題的解決。可以用反問題方法求解。

會議針對全球變暖與水文循環問題；氣-陸面-海洋水循環相互作用與耦合問題；陸地水循環與水文生態問題；適應全球變暖與水循環變化問題4個中心議題進行了學術報告交流。

中科院蘭州寒旱區研究所施雅鳳院士作了「全球變暖、水循環加快與西北氣候由暖干向暖濕的轉型問題」的評述報告，提出了以1987年左右為界，西北地區的氣候由暖干向暖濕轉型的看法。他強調氣候從暖干向暖濕轉型過程和影響的觀點是個覆蓋面廣、非常復雜不確定因素很多的科學問題，是西北大開發長遠規劃、經濟發展必須研究清楚、預籌對策的基礎問題，尚需進一步研究。

中科院海洋研究所胡敦欣院士作了「海洋在海－陸－氣水循環中的作用」的評述報告。他指出海洋是全球水循環之源，約有3萬立方千米的水降到陸面，是全球淡水的凈化器，海洋在全球水循環中有極其重要的作用。在討論近年來我國河流入海淡水銳減對中國近海環境、生態的影響時，認為這些影響包括動力學影響、海岸帶侵蝕、海水入侵、鹽度增加等。他還提出「海水西輸」的大膽的設想，坦言這僅是「假想」，尚需進一步論證。

中科院地理科學與資源研究所於強研究員在「陸地水循環與缺水地區生態恢復機理問題」評述報告中側重討論了有關水汽通量與生理調節、水汽通量與大氣湍流和土壤和植物的水力傳導、生態系統對環境變化的響應與模擬以及參數化中的若干問題，討論了存在問題和發展趨勢。他認為，未來研究可能在冠層尺度上，水汽通量可以與光合作用以及若干氣象要素的簡潔關系，以及對水分傳輸中非穩態過程的模擬等方面有所突破。

中科院大氣物理所吳國雄院士作了「全球變暖與海－陸－氣相互作用」評述報告，對陸面過程對夏季氣候的影響；青藏高原對氣候的影響；海陸熱力差異和季風爆發，以及我國開展相應研究的戰略及相關的管理問題進行了探討。他指出海－陸－氣相互作用是誘發地球系統中氣候變化的最基本、最直接的外部驅動力，強調我國應重視時空連續資料積累和場地試驗相結合，開展氣候衛星研製和發射，盡快發展國家氣候系統模式。

水利部水利信息中心劉春蓁教授探討了「氣候變化對陸地水循環影響研究的問題」。她指出目前主流的水文-氣候模型單向連接方法存在諸多問題，並提出了改進意見。

中科院大氣物理所孫菽芬教授介紹了「陸面過程和模式的研究」的現狀，指出陸面過程機理及模式研究是整個全球氣候系統研究一個重要分量。他討論了現有模型存在的不足，指出現在已出現大尺度陸面過程水文模型的研究的良好契機。

北京林業大學王禮先教授探討了「乾旱地區森林對流域徑流的影響」，認為森林對流域年總徑流量影響的結論都是對特定地區、特定流域而言的，乾旱地區森林覆蓋率的增加將導致流域產水量（年總徑流量）的減少，相反，森林植被覆蓋率的減少則可以增加流域年總徑流量。

河海大學任立良教授作了「分布式水循環模擬進展及問題討論」的專題報告。指出當前分布式水循環模擬的關鍵問題是模型輸入的時空解析度問題和模型的產匯流機制及其參數的確定。通常會同時存在地表徑流的超滲產流和蓄滿產流，應該採用混合產流的水文模型。

中國氣象科學研究院張人禾研究員探討了「西北地區空中水資源的開發」問題。認為開發利用空中水資源，增加地面降水，有可能為西北地區解決水資源短缺提供一個新途徑。

中科院大氣物理所季勁鈞研究員討論了「關於水碳循環模式化問題-氣候與生物圈相互作用」問題。中國農業科學研究院林爾而達研究員討論了「全球變化的水-碳循環問題與適應對策」問題，側重就碳匯問題作了深入分析。我國科技界應高度重視碳循環的研究，特別是水循環對碳循環的影響研究。

夏軍教授在題為「變化環境中的水循環問題研究面臨的挑戰」的報告中指出，變化環境的水循環研究是21世紀水科學發展一個十分重要的發展方向。他強調要加強變化環境中的水循環規律，區分變化環境中水循環過程的自然變化與人類作用的貢獻，量化變化環境下陸地水循環規律等關鍵問題的研究。

適應國家需求，加強變化環境下的水循環研究

圍繞會議的4個中心議題，與會專家學者除進行了內容廣泛的學術報告交流之外，更用過半的時間進行即席發言和聚焦自由討論。與會者對以下問題和方面表示了很大的關註：

1)深化全球變化研究

陸地水文循環演化是全球變化知識創新的重要組成部分，全球變化下的陸地水文循環過程是關繫到水資源可持續利用以及人類社會可持續發展的重大科學問題。這不僅是理論問題，而且還有很強的現實意義。

2)重視和加強陸面水文－大氣過程耦合作用研究

從大氣到陸面要統一考慮。尺度轉化問題也要研究。陸面模式的研究應大力發展，同時要注意遙感技術的發展。遙感是認識現狀的基礎手段，也是大氣科學和水文科學結合點。應該用數學物理方法，用偏微分方程來描述產匯流機制。

3)水文循環模擬和大氣模擬的結合點上可能形成新的增長點

要在水文循環模擬和大氣模擬的結合點上形成新的增長點。氣候模擬的陸面過程要考慮水循環。現在的模型研究過於求大求全，應該有所為，有所不為。要利用遙感，DEM來描述參數關系，把相關參數從有資料地區推廣到無資料地區。

4)開展關於人類活動對水循環影響的量化研究

人類活動如何影響水循環，如何量化是研究的關鍵問題。在全球尺度看人類活動對水的影響，水質方面會發生變化。

5)重視西北氣候的轉型問題以及氣候模型和水文模型的數值模擬研究

氣候從暖干向暖濕轉型過程和影響的觀點是個覆蓋面廣、非常復雜不確定因素很多的科學問題，是西北大開發長遠規劃、經濟發展必須研究清楚、預籌對策的基礎問題，需進一步研究。西北氣候轉型問題應該放在全球系統上考慮，要分析清現在西北氣候的變化是長時間變化的還是短期的波動的。

6)西部人工增雨的技術應予關注

目前西部人工增雨的技術可行性以及效益問題應予關注。

7)黃河斷流問題在全球變化和水循環研究中有特殊意義

劉昌明指出，以前黃河有淡水入海時，黃河三角洲以每年24平方千米的速度擴張，現在入海流量減少，甚至斷流，黃河三角洲在逐漸退縮，「失退」現象正在發生。

8)不能盲目發展灌溉林業

應該研究一個區域或流域的理想的優化的生態格局，不能盲目地發展灌溉林業。有的地區盲目發展，現在已經造成了「綠了一條線，荒了一大片」的惡果。

9)全球變化與碳循環

我國科技界應高度重視碳循環的研究，特別是水循環對碳循環的影響研究。

10)實實在在地加強基礎研究

開發模型和研究理論的關系要處理好，模型只是工具，基礎理論的研究要加強。大氣模型的研究重點要放在水循環是如何影響氣候系統這個方面。當前基礎研究薄弱，要加強以流域為單位的基礎理論研究，對已有的數據要加強共享。基礎觀測十分重要，是一切研究的基礎。

執行主席劉昌明院士、丑紀范院士和夏軍教授對本次會議進行了學術小結，概括了會議取得的科學思想和共識，並提出了我國變化環境下的水循環研究應該加強的基礎理論研究課題。

夏軍在小結中首先指出會議取得的基本共識是：水循環是聯系地球系統的關鍵紐帶，當前重要的科學前沿領域。我國目前遇到的問題是：水多了－嚴重的洪澇災害問題；水少了－嚴重的乾旱問題；水臟了－嚴重的環境問題。

中國目前水循環的現實緊迫區包括：華北地區（中國政治經濟文化中心，缺水及生態環境問題十分嚴重）、西部地區（水資源是西部大開發的關鍵制約）、長江/黃河。現在聚焦的關鍵系統框架是：全球變化與高強度的人類影響下的陸地水循環機理

重要的科學研究內容包括以下幾個方面：

1）我國大陸水循環格局與海-陸-氣的相互作用；

2）大陸水循環的主要控制因素及其演化趨勢；

3）流域水循環系統與地表水、地下水合理利用；

4）人類活動（特別是跨流域調水、用耗水）對大陸水循環的影響及其生態效應。

關鍵的幾個科學問題有：

1）海－陸－氣相互作用問題；

2）陸地干濕的自然變化與氣候影響；

3）區域水汽輸送來源與其變化機理；

4）陸地水循環及水生態環境變化中的人為影響因素的確定與量化方法；

5）大氣－陸面－水文耦合及尺度問題；

6）水文－生態相互作用問題；

7）全球變化與水－碳循環問題。

目前尚存的問題與面臨的挑戰：

1）海-陸-氣/大陸水循環時空連續基礎觀測數據比較缺乏；

2）變化環境中的水循環基礎理論（水量/能量平衡、西部冰凍圈作用等）方法需要創新；

3）缺乏中國大陸尺度水循環量化模式；

4）高新技術（3S/同位素方法/古氣候-古水文方法等）需要大力普及和應用；

5）不同行業研究隊伍需要合作/集成；

6）科學研究支持與管理需要改革,數據共享。

最後，三位執行主席依據會議討論以及與會人員提出的看法和意見，提出了應該結合國家需求對敏感地區（華北、西部、長江）的水問題開展基礎研究的建議，涉及以下重點研究內容：

1）華北地區缺水及生態環境變化的水循環基礎與修復對策研究；

2）西部生態脆弱區水循環研究；

3）長江流域的環境變化、水資源演變與調控機理；

4）西北地區空中水資源轉化機制及其控制原理。