大量人为排放温室气体导致了全球范围的气候变化,对自然和人类系统产生了重要影响。在全球气候变暖背景下,除了极地气候范围不断萎缩外,其他气候类型基本上都呈较显著扩张趋势。然而,相关研究多以面积等相关指标进行探索,缺乏对气候本身空间异质性的认识,也包括我国特有的高寒气候。本文基于长时间序列的观测、再分析和气候模型资料,从空间形态角度出发将全球气候空间变化与景观生态指标进行有机结合,构建全球气候景观格局,并对其结构和功能进行深入探索。同时,基于青藏高原高寒气候快速演变的背景,重点探索其地表水资源变化,了解其时空分布特征和规律,剖析高原气候与地表水资源之间响应。本文研究结果主要包括以下几个方面:（1）通过将气候变化与景观生态学有机结合,基于区域尺度上气候类型的面积变化,利用SD指数表征了全球陆地主要气候区的分散变化,构建了全球气候景观格局评价体系,揭示了全球气候斑块有一个清晰的聚集过程,同时伴随着气候多样性的明显下降。（2）探索了未来高排放情景下全球气候景观格局的结构变化。结果表明,在1901-2095年间,全球气候区景观格局的斑块聚集效应显著增加,热带,干旱,温带和寒带气候出现显著的斑块聚集效应,而极地气候带则表现为破碎化特征。同时,全球气候景观格局的结构变化具有从高纬度到低纬度的纬度地带性变化趋势,不同时期的标准差椭圆的空间分布也趋于聚集。（3）使用香农（SHDI）和希普森（SIDI）多样性指数对全球气候的异质性进行了有效探索。从1901年到2095年,全球气候多样性趋于下降。随着RCP2.6～RCP8.5辐射强迫的增强,SHDI多样性指数和SIDI多样性指数的下降趋势加剧。敏感性实验指出温度对气候异质性影响明显大于降水。气候异质性变化具有重要的潜在生态学意义,随着气候异质性下降,对应的生态地理区域也将发生变化,物种可能面临越来越大的灭绝风险。（4）不同时空尺度的气候变化的探索,有助于强化对气候本身变化更深的认识。从1961到2014,我国高寒气候区,即青藏高原气候类型变化也趋于加速,主要气候类型的累积面积变化以0.086%/y的速率显著上升。主要气候类型之间存在显著差异,干旱气候、温带气候和大陆性气候的变化率分别为0.021%/y、0.007%/y和0.177%/y,而高山极地气候的下降明显,为-0.206%/y。敏感性结果显示温度是青藏高原高寒气候类型演变的主要驱动力。（5）青藏高原湿地景观所占整个高原面积较小,空间上较为分散,然而其空间异质性较为强烈。基于气候水平衡概念,的研究结果有效表征了青藏高原地表整体上趋于湿润化,尤其自1995年以来,高原中西部气候区湿润化趋势较其他地区显著。各流域冰川基本上都呈下降趋势,高原南部雅鲁藏布江流域、黄河源区和高亚洲印度河流域下降最为明显,高原内陆源区冰川退缩同样明显,约9.5%。1995年之后,青藏高原湖泊的数量和面积总体呈现出持续增加趋势,集中于青藏高原内陆地区。高原内陆湖泊面积显著增长与高原积雪深度下降存在明显响应,主要集中于唐古拉山北部,遵循山体东南西北走势,表明积雪深度的快速下降可能对高原湖泊进行了有效补给。1990-2000年高原水资源储量快速下降,而2000年之后水资源储量趋于平稳,整体上呈“北升南降”空间特征。从大气环流角度来看,青藏高原干湿季不同的大气湿度及风速风向差异巨大,其可能是诱发青藏高原地表水资源变化的重要原因。