西北地區是幹旱半幹旱地區，土地遼闊，但水資源相對貧乏，是當地經濟社會發展和生態保護的主要限制因素。在全球氣候變化的大背景下，未來中國西北地區的水資源會發生什麽變化？這不僅是壹個重要的科學問題，而且對規劃地方發展戰略具有重要的現實意義。
石亞峰對中國西北地區氣候和水資源的變化做了大量的研究。他認為西北幹旱區在20世紀處於氣候幹旱和水資源萎縮的過程中(石亞峰，1995；2001)，而烏鞘嶺和日月山西北部和西部的氣候在80年代後期由暖幹轉為暖濕(石亞峰等，2002)。2005年6月，在蘭州“科學與中國”會議上，他進壹步明確了以下觀點:“隨著未來降水的增加和冰川融水的增加，西北和青藏高原的徑流或地表水資源也將增加，西北和黃河源區的幹旱將轉為雨季，但具體的轉濕年份無法準確預測”(宋華龍，2005)。
20世紀80年代末以來，我國西北地區西部的降水壹直呈增加趨勢，這已被氣象和水文資料所證實(劉春琦，2000；任國玉等人，2000年；周等，2005)。但是，對於升溫後蒸發量的變化趨勢有不同的理解。壹些研究認為地表蒸發會增加，而另壹些研究認為蒸發會減少(任國玉，2005)。特別是暖濕(或暖幹)氣候變化引起的內陸河流域兩大水源冰雪帶和林帶徑流變化對山區徑流總量變化的綜合影響仍需進壹步探討。
目前回答這個問題的最大障礙之壹是缺乏滿足研究需要的山區不同區域的綜合觀測(模型模擬)。今後，在加強冰雪帶和林帶徑流變化觀測的基礎上，重點研究以下問題:(1)西北地區暖幹與暖濕在時空尺度上的氣候變化變化；(2)在氣候變化的背景下，西北地區的蒸發量將如何變化？(3)氣候變化對山區冰雪帶和林帶徑流變化的總體影響。
二是生態用水與生產和生活用水的協調
流域生態需水量是指為維持流域正常的生態和環境功能而必須儲存和消耗的水資源量(劉長明，2004)。長期以來，由於對生態需水重視不夠，西北幹旱區水資源過度開發利用現象普遍存在。生態需水量受到大量擠壓，生態環境質量惡化十分嚴重。如塔裏木河、黑河、石羊河，由於水資源的過度開發利用，其河流下遊水資源銳減，河流斷流，湖泊、沼澤萎縮(臺特瑪湖、居延海、青土湖幹涸)，地下水位下降，植被(胡楊、沙柳等)。)已經死亡，生物棲息地被打破消失。
在中國西北幹旱地區，由於降水稀少，水已成為維持生態系統的關鍵因素。只有在雨量較多的山區和平原的河流兩岸，才能有較好的植被分布。西北地區生產、生活用水和生態用水的矛盾十分突出。為了解決這壹矛盾，合理分配兩者的用水量，壹個關鍵問題是生態需水量的定量估算。
估算生態需水量的常用方法有:(1)傳統水文流量計算方法(標準流量法)；(2)基於水力學的水力學方法；(3)基於生物學的生物棲息地法。然而，傳統的西北內陸河流域生態需水量估算方法仍存在許多問題。比如如何確定下遊適宜的生態水位？它和沿海植被生長有什麽關系？與河流的水位和流量有什麽關系？尾湖應該保護到什麽程度？如何確定需水量？天然綠洲的變化與河流水量有什麽關系？與泄洪量和淹沒範圍有什麽關系？等等，現有的方法很難確定。缺乏足夠的觀測數據也是重要原因之壹。
未來重點科研工作包括:(1)加強生態水文學研究，特別是水與生態系統變化關系規律性的研究；(2)將生態用水、生產用水、生活用水的配置與流域水循環和水平衡結合起來進行研究；(3)綜合研究不同水資源配置下的生態、環境和經濟效應。
第三，草原退化
根據北方地區實測樣方數據，西北五省草地總面積為11975萬ha，各種因素造成的退化草地總面積為6960萬ha，占草地總面積的58%。其中，輕度退化面積3020.9萬公頃，占總退化面積的43.4%；中度退化2650.7萬公頃，占總退化面積的38%；嚴重退化面積為654.38±02.89萬公頃，占總退化面積的654.38±08.5%。與20世紀80年代和90年代的調查結果相比，草地退化有加劇的趨勢(洪茂增，待發表)。
對於西北幹旱區如何治理草地退化，走可持續的草地畜牧業經營之路，爭論的焦點是:在西北脆弱區應該粗放還是集約？是自然輪牧還是大規模定居(李湘林，2002)？支持集約化的觀點認為:(1)集約化的草地畜牧業生產是現代草業的發展方向；(2)人工草地建設是解決牲畜穩定飼草來源問題的有效途徑；(3)人工草地建設有利於草地管理；(4)可以減輕天然草地的壓力；(5)有利於草原地區的社區建設和教育發展。但支持粗放生產的觀點認為(1)遊牧和季節性遷徙的生產方式是世界上幾乎所有畜牧區(包括中國北方草原區)牧民幾千年智慧的結晶，符合中國北方草原資源空間分布不均、季節差異大的特點。而北方和西北幹旱區高強度的草地畜牧業生產更容易造成草地退化；(2)澳大利亞等國，類似於我國西北內陸幹旱地區，也實行粗放經營方式，不提倡集約化生產；(3)大規模人工草地建設，消耗土壤水分，造成土壤幹燥(魏永生等，2004)。
實際上，因地制宜，在空間上合理配置集約和粗放經營才是正確的選擇。但要做到這壹點，還有很多科學問題需要探討:(1)如何合理確定放牧“壓力”，計算氣候季節、年內波動較大的西北地區草地載畜量？特別是如何根據草地承載力的時空變化選擇合理的管理模式？(2)如何綜合考慮草原退化和牧民生計，合理確定經營性草原和保護性草原面積的比例？
四。沙塵暴災害和荒漠化
2000年及隨後幾年中國北方沙塵暴災害的加重，引起了人們對中國生態狀況的廣泛關註，也是政府加大生態建設項目投入的主要驅動因素之壹。然而，近年來沙塵暴的加劇在多大程度上是人類活動造成的？或者說和荒漠化有多大程度的關系？又在多大程度上與氣候波動有關？學者見仁見智。
中國荒漠化防治技術與模式
五項技術可有效遏制荒漠化。
1.植物固沙
這是治理流沙最根本也是最經濟有效的措施。固沙植物可以為沙區的人畜提供燃料和飼料，同時可以恢復和改善生態環境。其內容主要包括:建立人工植被或恢復自然植被；營造大面積的林帶，防止風沙侵入綠洲、交通線和城市住區；建立防護林網，控制耕地風蝕和牧場退化；保護封閉的自然植被，防止固定和半固定沙丘和沙地的沙漠化危害。
2.工程防砂
治理流沙時，用木柴、粘土、鵝卵石、網板等材料設置障礙物或鋪壓覆蓋，起到阻擋固沙的作用；利用地形設置屏障，改變強風方向，輸送和引導泥沙定向吹；采取壹定的工程措施，對幹擾進行機械控制，從而固阻、導輸流沙，定向塑造風沙地貌，改變沙況，化害為利。
3.化學固沙
在流沙上噴灑化學膠結物質，可以在沙面形成具有壹定強度的保護殼，隔絕氣流對沙面的直接作用，提高沙面的抗風蝕能力，達到固沙的目的。
4.旱地節水
水資源缺乏是制約荒漠化地區土地綜合整治和開發的主要問題。因此，引進和發展節水技術，發展灌溉農業非常重要。壹般采用渠道防滲、低壓管道輸水、噴灌微灌、田間節水等技術。
5.退化土地開發
中國在防沙治沙的同時，進行適度開發利用，形成和完善了許多農牧業發展技術。農業方面，主要有引水造沙、老綠洲農田改造、襯沙水稻種植、鹽堿地改良、日光溫室種植養殖、地膜覆蓋栽培、無土栽培等技術。畜牧業方面，主要有合理輪牧、以草定畜、草地改良和溫室養殖技術；農牧業綜合技術主要包括“小生物經濟圈”建設和小流域綜合治理技術。
四款國產機型值得推廣。
1.赤峰模式
赤峰市位於內蒙古自治區東部，歷史上是壹片水草豐美的草原。由於土地利用不合理，沙化土地達7萬平方公裏，占土地總面積的77%，退化草地251萬公頃。全市70%的人口和12個旗(縣)的148個鄉鎮受到荒漠化的危害。之後采用固沙造林種草技術、沙中覆膜水稻栽培技術和“小生物經濟圈”調控技術進行治理。全市森林覆蓋率由新中國成立初期的不足5%提高到21.2%，區域生態環境明顯改善。赤峰模式適合在半濕潤荒漠地區推廣。
2.榆林模式
榆林地區位於毛烏素沙地南緣，沙化面積2.44萬平方公裏。6個縣陷入重度沙漠，412個村莊被沙塵暴掩埋。在100年間，140千公頃的農田和牧場被吞噬。針對以風為主的沙質荒漠化土地，人們建立了“帶、片、網”相結合的防沙治沙體系，使年沙塵暴日數從20世紀50年代的70多天減少到現在的20多天，呈現出人們退入沙林、莊稼繁茂的景象。榆林模式適用於半幹旱地區的荒漠化治理。
3.林澤模型
臨澤縣位於甘肅省河西走廊中部黑河兩岸。由於過度的砍柴放牧，植被破壞，沙漠化嚴重，原來的綠洲向南退縮了近500米。後來采取了以綠洲為中心，從邊緣到外圍“阻、固、封”的防護體系，使流沙面積從54.6%減少到9.4%。林澤模式適合在幹旱區沙漠化危害嚴重的綠洲區推廣。
4.和田模式
和田位於新疆塔克拉瑪幹沙漠的西南邊緣。以綠洲為中心，建立防護體系，興修水利，進行節水灌溉，采取固定流動沙丘的方法，治沙效果明顯。被聯合國開發計劃署授予“全球環境500強”稱號。和田模式適用於極端幹旱地區的荒漠化治理。