新疆大部分地区处于干旱区,导致人们对该地区的干旱问题习以为常,因而对其极端干旱问题重视不够。然而新疆是我国最大的内陆省份,占全国陆地总面积的1/6,其区域性极端干旱事件对当地的农牧业生产、水资源、民族团结和地区稳定以及丝绸之路经济带的繁荣都有重要的影响,对其极端干旱问题进行研究,既有重要的科学价值,又有很大的现实意义。本文首先针对干旱表征量SPI指数的适用性问题进行了研究,筛选出适合新疆降水量分布特征的最优分布函数,计算改进分布函数后的SPI指数,定义极端干旱标准,由此进行了极端干旱分型,检测出新疆1962～2012年51年来极端干旱事件序列；然后选择各区域典型的极端干旱事件,利用区域气候模式RegCM3进行数值模拟,通过比较模拟结果,遴选出了适合新疆地区降水研究的最优对流参数化方案,改进了适合新疆地区干旱气候模拟的模式系统；最后对新疆不同季节不同区域,分别研究构建了PSOLSSVM预测模型,并进行了干旱预测。主要研究结果如下：1、利用六种概率分布函数对新疆不同时间尺度的降水量概率分布进行拟合,结果表明：1个月、3个月、6个月时间尺度上,由韦布分布函数拟合新疆降水量的概率分布最符合实况,由此改进的SPI指数表达式更适合于研究新疆区域性极端干旱。2、利用改进后的SPI指数表达式,计算了新疆49个气象站1962-2012年的SPI指数,并进行了统计分析,结果表明,51年来新疆极端干旱总体上呈下降趋势,其中在1978年出现突变。小波分析结果表明,51年来不同时间段的变化周期有明显差异,其中,20世纪70年代之前,以5年周期变化为主；20世纪70到80年代后期,以7年周期为主；80年代后期到21世纪初,又转换到5年左右周期变化为主；从2002年开始,7年周期逐渐明显。3、基于改进后的SPI指数的计算结果及其空间分布,采用EOF及REOF方法进行客观分型,结果表明,新疆极端干旱可划分为北疆型、南疆型和东疆型三种空间分布型；对上述三种极端干旱空间分布型的物理量诊断及环流形势分析发现,极端干旱事件发生阶段,相应的湿度场偏干,下沉气流偏强,温度偏高；其中北疆型和东疆型极端干旱事件主要是由黑海高压脊的稳定维持,同时北疆和蒙古高度场偏高共同所致；而南疆型极端干旱事件则是由于伊朗高压东伸扩展到南疆上空所致。4、对上述三种极端干旱空间分布型的典型个例进行数值模拟发现,KUO方案适合模拟北疆型和东疆型极端干旱事件,而Grell方案则适合模拟南疆型极端干旱事件,此研究结果可为新疆极端干旱事件数值模拟中对流参数化方案的合理选取提供重要参考依据。5、将先进的PSO方法引入到极端干旱事件预测中,对LSSVM模型中的两个关键参数（γ和σ2）值进行了客观化优选,克服了主观因素的干扰,使其更具有全局代表性和普适性；然后对1962～2012年新疆极端干旱分区域、分季节建立了PSOLSSVM等级预测模型,对预测结果的检验显示,优选关键参数后的预测模型可显著提高新疆区域性极端干旱的预测准确率。总之,本文遴选出最适宜研究新疆极端干旱的韦布分布函数,对原SPI指数进行了改进,使其更适合于检测新疆极端干旱；根据改进后的新疆SPI指数空间分布,可将新疆极端干旱划分为北疆型、南疆型和东疆型三种空间分布型,并探明了各分布型所对应的环流形势和物理量特征；数值模拟研究发现,KUO方案适合于北疆型和东疆型极端干旱事件的数值模拟,而Grell方案最适合于南疆型极端干旱事件的数值模拟,据此进行对流参数化方案的优选可显著提高新疆区域性极端干旱气候模式系统的模拟能力；最后研究建立了基于PSO LSSVM的分区域、分季节的干旱预测模型。这些都可为新疆极端干旱事件的检测、预测及其灾害防御提供科学依据和技术支持。