0℃层高度是对流层中、低层的一个特性层,是大气探测的一个重要特性层,反映着大气对流层中下层的温度状况,与地面温度相比0℃层较少受到城市化和热岛效应等人类活动的影响,因而近年来受到全球变化研究领域的广泛关注。本文基于国家气象部门在祁连山及其周边地区设立的观测站点的逐月探空资料、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心提供的全球再分析资料、欧洲大气研究中心提供的全球再分析资料等,并运用空间差值法、MK检验法、森斜率法、相关系数法等对1979-2012年祁连山及其周边地区各个季节自由大气0℃层高度变化的时空特征进行对比和分析,探讨了春季0℃层高度变化与积雪消融日期的关系、夏季0℃层高度变化与不同尺度小冰川面积变化的关系,以及山区0℃层高度在冰冻圈研究中的意义。此外,选取有多年监测记录的七一冰川作为参照冰川,定量评估了大气0℃层高度与冰川物质平衡和平衡线高度变化的关系,综合评估其对干旱区冰雪水资源的影响。结果表明:(1)基于三种不同数据源的0℃层高度在相同的季节具有相似的空间分布,基于ERA和NCEP两种再分析数据得到的0℃层高度在祁连山及其周边地区具有相同的区间值;祁连山及其周边地区春季、秋季和夏季0℃层高度的倾向率均呈现上升趋势,但三种数据源的0℃倾向率也存在一定的差异。其中,在夏季探空站点中有6个站点呈现显著上升的趋势。基于ERA和NCEP的0℃层高度的倾向率分别有95.2%和52.3%的格点通过0.05的显著性检验,在高海拔的冰川覆盖区表现出北部比南部的增长更快。基于ERA得到的倾向率通常比基于NCEP得到的大。(2)近34年祁连山及其周边地区中8个站点的0℃层高度呈增加趋势,其中都兰、敦煌、茫崖和酒泉通过了0.05的显著性检验,呈现显著增加的趋势。而只有格尔木以-0.14m·a-1的速率呈现微弱下降趋势。基于不同数据源得到的0℃层高度均呈现增加趋势,其中基于ERA的0℃层高度的趋势为5.4m·a-1(p<0.01),而基于NCEP的0℃层高度以4m·a-1的速度,表现出更低的趋势(p<0.05)。此外,探空站点年均0℃层高度通常大于ERA和NCEP的再分析资料所得。(3)都兰、敦煌、茫崖、西宁和酒泉各个站点分别在1994、1996、2004年,1996年,1991、1994、2001年,1994、1996、2004年,1994年出现突变。格尔木、榆中、民勤和张掖未出现突变点;夏季0℃层高度与纬度和海拔高度有关,从低纬度到高纬度地区0℃层高度有下降的趋势,但是随着海拔增加不断上升。(4)0℃层高度与表面温度的关系,与站点的海拔高度有极大的相关性,0℃层高度更擅长于描述高海拔地区的表面空气温度,因此0℃层高度可作为评估在高山地区温度的气象参数;未来趋势预测表明,祁连山及其周边地区夏季0℃层高度变化趋势与过去一致,并且大部分站点保持较强的持续性。(5)在同一地区积雪消失日期与春季0℃层高度有很好的相关性,并且呈现负相关;在河西地区的北大河流域0℃层高度增长最快,柴达木河流域增长最慢。对小型冰川来说,高度敏感和相对较迅速的变暖可能会导致它们巨大的消融和损失。在小型冰川分布广泛的河西流域,0℃层高度的变化对冰川收缩的影响不容忽视。(6)冰川的物质平衡和平衡线高度均与夏季大气0℃层高度表现出较好的相关性,且绝大多数冰川通过了0.01水平的显著性检验。0℃层高度升高后,冰川区以及周围环境的温度升高,冰川消融增快,积累量减少,零平衡线上升,物质平衡减小;祁连山及其周边地区0℃层高度的变化与山区径流量并没有显著地相关性。