作为世界第三极的青藏高原，是对全球天气气候影响最为显著的自然地貌之一。其巨大陆表深入对流层中部，热力效应直接作用于大气，不但形成了亚洲气候格局，甚至会导致北半球乃至全球气候变异。在青藏高原北部分布着北半球中纬度面积最大的沙漠群，与包括青藏高原在内的其他下垫面相比，沙漠具有地表反照率大、土壤热容量小、含水量低等特点，是地球系统中重要的感热源，同样对全球和区域能量平衡及气候变化和变异具有重要作用。青藏高原及其北部广阔沙漠区域——两种重要的陆地系统组成了全球独有的共生地理单元，它们之间的陆—气耦合必定通过某种过程相互关联。干旱是全球常见且危害极为严重的自然灾害，中国是全球干旱发生最为频繁的国家之一，特别是在中国北方，在气候变化大背景下，干旱也呈多发、加重的趋势。干旱成因复杂，始终是国内外相关领域研究的难点和热点。那么，从高原—沙漠共生地理单元的陆—气耦合过程出发，通过何种机制作用于我国北方干旱的形成和演变？这是一个值得探究的前沿论题。梳理了近年来青藏高原大气科学研究和包括沙漠地区的干旱半干旱陆面过程研究的最新进展，从中凝练出青藏高原和北部沙漠之间的陆—气耦合过程对我国干旱影响研究的关键科学问题，以期对开展相关探索的科技工作者有所帮助。

干旱灾害是制约中国西北地区社会经济发展、农业生产和生态文明建设的重要自然灾害,而且随着气候变暖西北地区极端干旱事件发生频率和强度均呈增加趋势,影响不断加重。 “中国西北干旱气象灾害监测预警及减灾技术研究”成果是在数十个国家级科研项目的支持下,经过过去20年的理论研究和应用技术开发所取得的一系列创新性成果。该成果对西北干旱形成机理及重大干旱事件发生、发展的规律取得了新认识,尤其是发现了形成西北干旱环流模态的4种主要物理途径;研制了西北干旱预测的新指标、干旱监测的新指数及监测农田蒸散的新设备,明显提高了干旱监测准确性和针对性;提出了山地云物理气象学新理论,研发了水源涵养型国家重点生态功能区——祁连山空中云水资源开发利用技术;发现了干旱半干旱区陆面水分输送和循环的新规律,揭示了绿洲自我维持的物理机制;认识了干旱气候变化对农业生态系统影响的新特征,建立了旱作农业对干旱灾害的响应关系;开发了旱区覆膜保墒、集雨补灌、垄沟栽培、适[JP2]宜播期等应对气候变化的减灾技术,为西北实施种植制度、农业布局及结构调整和农业气候资源高效利用提供了科学方案。该成果的完成提升了中国干旱防灾减灾技术水平,培养了中国干旱气象科技队伍,推进了西北地区干旱气象业务服务能力,对西北地区社会经济发展、农业现代化和生态文明建设等方面起到了重要的促进作用。在此基础上,展望了西北地区干旱气象科学研究中迫切需要、有可能突破的主要领域。

分析了近50年我国北方沙尘暴的年代际变化和热盐环流(THC)的年代际变率的演变特征，发现沙尘暴与THC存在一定的联系。这种相互联系的演变过程大致是：THC与北大西洋涛动（NAO）有联系，NAO与西伯利亚冷高压有联系，而西伯利亚高压又影响北半球冷空气活动，最终影响我国北方沙尘暴的发生。结果表明，THC强（弱）→NAO弱（强）→西伯利亚高压强（弱）→地面偏北风强（弱）→沙尘暴偏多（少）。而且，在20世纪70年代末到80年代初，均存在一个明显的转折变化，即THC、西伯利亚高压和地面北风从强到弱，NAO从弱到强，沙尘暴则出现由偏多到偏少的变化趋势。

阐述了我国沙尘暴空间分布、时间演变的最新事实特征，综述了我国沙尘暴与干旱关系研究方面有代表性的新成果，在此基础上探讨了沙尘暴灾害的形成及其与干旱相互作用的物理机制。

介绍了中国气象局兰州干旱气象研究所和中国气象科学研究院数值预报研究中心合作研制的耦合于GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）的沙尘暴数值模式GRAPES_SDM。该模式包括沙尘的起沙、传输、吸湿增长、并合、干沉降与云下清洗等详细的物理过程，可以对沙尘暴的起沙和空气中沙尘浓度进行模拟和预报。在此基础上形成了西北地区的沙尘暴数值预报模式系统，并于2005年4月开始在兰州中心气象台试运行，同时还将模式结果与卫星遥感资料反演的沙尘暴监测结果进行了对比验证。以2005年4月17~19日和5月28~29日发生在西北地区的2次强沙尘暴为例，利用GRAPES_SDM对这两次沙尘天气的起沙、传输、扩散直至消散进行了数值模拟。结果表明，模式输出的沙尘时空分布与实况观测和卫星云图监测的沙尘分布范围基本一致，说明该模式系统对西北地区沙尘暴天气的起沙、传输有较好的模拟和预报能力。