一、多圈层相互作用及其环境气候效应

以“水-土-气-生-人类活动”多圈层过程及相互作用为主线，揭示第三极环境变化过程与机制及其对全球环境变化的影响和响应规律；破解寒旱区气候形成与演化的历史和机制；研究山地生态系统的空间分布与分异、结构功能及其对环境变化响应；系统开展冻土水-热-力-盐多场耦合机理和成冰过程的模拟、冻土环境过程变化与演化、寒区工程灾害防治技术和工程稳定性预测等研究。

二、气候变化对水资源及生态系统的影响

建立寒旱区气候与生态变化三维综合监测体系；揭示寒旱区气候变化的时空特征与机理；阐明人为和自然因素导致的气候变化对地区降水、蒸发、径流、土壤湿度等水文循环条件的改变，科学评估人类活动对区域水资源总量与分布的影响；利用IPCC多圈层耦合模式，探究寒旱区未来气候变化趋势。

三、寒旱区生态系统修复与生物多样性保护

揭示寒旱极端环境条件下生物适应的生物学机制；系统监测寒旱区典型生态系统生物多样性、群落结构动态与土-生-气物质能量循环；阐明寒旱区退化草地和湿地恢复对多样性、生产力和水源涵养能力的影响机理，集成优化符合区域特征的退化草地和湿地修复技术体系与模式。

四、水土流失防治与水资源安全

阐明复杂侵蚀条件下水土流失过程、机制及相关灾害成灾过程；深刻认识水土流失严重区生态退化驱动机制和植被演替规律；探究流域水循环与水资源演变规律、构建旱区水资源可持续利用模式；揭示我国西部冰冻圈过程及变化机理；建立脆弱性与适应的理论和方法，提出适应对策。

五、沙漠化治理与沙尘暴防治

构建复杂地形风沙形成的“风-水-碳-盐-沙”耦合模型，模拟沙尘释放-传输-沉降的内外循环过程；探究沙漠生态-水文过程及其生物调控机理，促进沙区生态重建与恢复；研究荒漠绿洲土壤、水热耦合机理和稳定维持机制；系统研究寒旱区沙漠化-绿洲化时空格局演化过程，揭示人类活动和气候变化的驱动机制。

六、集成示范与区域发展

集成提升不同生态区域生态系统质量和稳定性的技术体系。建成水土流失和生态修复示范基地，沙化综合防治与治理试验示范区，退化草地和湿地恢复示范基地。建成针对不同生态系统类型生态-社会-经济可持续发展模式示范区，退化草地生态恢复示范面积。为西部生态安全及可持续发展提供咨询建议。