为了深刻认识天气气候变化的形成机理，了解自然因子与人类活动对天气气候变化的影响，1992年，世界气象组织（WMO）和有关国际组织共同发起全球气候观测系统计划（GCOS），2002年，中国气候大会通过了中国气候观测系统计划（CCOS）。当前，中国气象事业发展战略研究对以地基、空基、天基为核心的现代化观测系统进行了进一步的科学规划。在这种新形势下，西北地区气象部门需要充分利用中国气象事业发展战略研究成果，建立既能与GCOS和CCOS很好地衔接，又要在功能和布局上充分体现区域干旱气候特色的、立体的、空间无探测缝隙的一体化气候观测系统。通过该观测系统的建立，实现对区域气候和天气的准确监测，服务于“公共气象”；监测全球气候变化背景下西北地区干旱气候变化的区域响应机制和规律，分辨区域内人类活动对五大圈层的作用，提高气象灾害监测预警能力和对全球变化的应对能力，服务于“安全气象”；提供合理开发利用水、风能、太阳能等气候资源的可靠资料，服务于“资源气象”。因此，干旱气候观测系统（AridClimateObservingSystem，ACOS）计划被提到了议事日程。 

 

　　西北地区地域辽阔，区域内地形地貌复杂，生态系统多样，包含农田、森林、草原、河流、湖泊、沙漠、戈壁、绿洲、冰川、雪盖等多种下垫面和陆地景观，其中沙漠、戈壁和绿洲占全国同类面积的67％；受气候带影响，区域内植被类型较丰富，跨暖温带落叶阔叶林区、东部亚热带常绿阔叶林区、暖温带草原区、高寒草甸和草原区、温带荒漠区、暖温带荒漠区和高寒荒漠区等7个植被带。

 

　　西北地区同时受西风带、东亚季风和高原季风三大气候系统的共同影响，气候要素的季节变化、年际变化和日变化十分明显，如气温年较差达20℃—38℃，其中极值区超过了40℃。西北干旱区和中亚干旱区形成了全球纬度最高的中纬度干旱区，且由于境内天山、阿尔泰山和祁连山等高大山脉比较多，与分布在低纬度副热带的干旱带不同，是全球在相对湿润纬度带背景上一块比较独特的干旱区。

 

　　西北地区大部分地方属于干旱、半干旱气候，是我国最干燥的地区，也是世界上最严重的干燥区之一，干旱及半干旱区的面积约占陆地总面积的87％，具有相当的气候一致性；西北地区的天气灾害也有一定的一致性，沙尘暴和冻害天气的影响几乎遍及整个地区，大部分地方出现沙尘或扬沙天气。同时，西北地区易受到气候变化和人类活动的影响，生态环境脆弱而且敏感。

 

　　通过分析西北地区主要环境特点和天气气候特征，并对照中国气象事业发展战略研究成果中对气象综合观测系统的规划，可以发现目前的观测系统在其结构构成、布局和功能上具有明显的不足之处。站网空间分布不尽合理，现有气象部门站网主要以县级行政区划为基点，没有充分考虑其对天气、气候的代表性；站网空间分辨率低，对生态类型的覆盖不足；观测项目单一，缺乏系统性；时间分辨率过低，无法分辨天气过程的特征；没有开展人类活动指标量的观测；对综合试验基地和生态气候试验站建设没有给予足够重视；未形成地基、空基和天基——“三基”一体的立体观测系统；部门之间的站网缺少统一规划和科学整合。

 

　　观测站网空间布局应充分考虑气候影响区、下垫面类型、地理环境、气候类型和人类活动程度等诸多因素。首先，西北地区为西风带（西北地区中、西部，包括新疆、柴达木盆地和甘肃河西走廊中、西段）、东亚季风（西北地区东部，包括陕西、宁夏、甘肃河西走廊东段以东、青海东部）和高原季风（青海省及祁连山区）三大气候影响区；第二，区域内农田、森林、草原、河流、湖泊、沙漠、戈壁、绿洲、冰川、雪盖等多种下垫面共存；第三，区域内包含青藏高原、黄土高原、蒙古高原、丘陵山区和河套农牧区等多种地理环境；第四，存在干旱区、半干旱区、半湿润区和湿润区4种气候类型；第五，按照人类活动程度分类，则有无人类活动区、人类活动轻微区和人类活动显著区。因此，站网布设需要体现以上几方面因素的代表性。

 

　　干旱气候观测系统由地基观测、空基探测、天基监测三部分构成综合观测系统。地基观测系统包括由地面气象观测站、辐射站、探空站、天气雷达站、激光雷达站、大气本底站、大气化学观测站、陆面过程综合试验基地、生态试验基地、雷电监测网、风廓线仪、移动观测平台等组成。空基探测系统通过在气球、飞机和火箭等空中载体上装载大气物理和大气化学仪器，探测地面至对流层顶的气温、湿度、气压、风向、风速、辐射、大气成分等大气物理化学要素。天基监测系统主要由低轨卫星和高轨卫星等探测平台以及相应的地面应用系统组成，是气候观测系统的重要组成部分，真正实现对地球大气的空间无缝隙监测。主要通过对地面接收到的卫星遥感资料进行反演，获得陆面和大气空间物理和化学要素的垂直分布。

 

　　在西北气象信息网络系统基础上，建立能够实时传输干旱气候观测系统（ACOS）观测资料的信息传输系统，建成具有统一规范标准的数据库与共享平台，形成数据格式标准化的数字化综合数据集，以此支撑干旱气候观测系统（ACOS）的系统化运行和实时业务应用。

 

　　西北地区气象灾害种类繁多，直接威胁到人民财产安全，须全面实施拓展领域战略，不断增加安全气象方面的服务手段，充分体现气象事业对国家安全、社会进步的基础性作用，了解气候系统中各个要素的变化和相互作用，较全面地认识西北地区气候系统变化对全球变化的响应，充分发挥气象事业对可持续发展的前瞻性作用。