山区作为一个独特的地理单元，在区域自然环境变化过程中具有重要地位。同时，现代冰川广泛发育，具有“水塔”功能，为山区及其下游区域的生态环境和社会经济发展提供水资源保障。冰川和积雪对山区流域的水文过程具有缓冲作用，以调节因降水季节不均而引发的河川径流不稳定性。自20世纪中期来，以气温显著上升为主要特征的全球气候变化加速了山区冰雪消融，使得山区成为全球关注的重点区域。

图1理论框架是基于“大气圈一冰冻圈一水圈”之间相互关系，探究山区气候变化对区域水资源的影响机制。

冰川面积不同对气候变化的响应程度不同。天山山区98%的冰川面积小于10km²。图2为1961-2012年天山山区冰川变化特征。

N₂O（氧化亚氮）导致的增温潜势约是二氧化碳的298倍。土壤温度和湿度通过对土壤微生物活性的影响导致森林N₂O的排放。近年来，在自然因素和毁林、农田氮肥的使用等人为因素的共同影响下，N₂O排放量不断升高。兴安落叶松天然林位于大兴安岭西北坡，属寒温带湿润气候，降水集中在7—8月，区域内分布有多年冻土，土壤微生物对长期较冷环境有较强的适应性。当土壤湿度在20%～30%时，土壤处于好气状态（透气性好），据调查显示，该地土壤N₂O排放量在夜间达到一天中的最大值。下图示意8月15日兴安落叶松天然林10cm土壤湿度和N₂O排放量的日动态变化。