北疆地区地处我国西北干旱区，降水和温度变化受到西风环流的影响，大气降水主要依靠西风输送。研究这一区域的过去气候变化信息，对于理解区域干旱变化的机制、预测区域干湿变化及指导农业生产等有重要的意义。基于树轮稳定同位素分馏机理和统计模型，树轮氧同位素比率(δ18O)能够较好地记录区域气候变化的信息，是古气候研究中最具潜力的指标之一。本研究选择了中国境内天山山脉东部（哈密地区）、中部（乌鲁木齐河源区）、西部（伊犁地区）和阿尔泰山脉的树木年轮样品，建立年分辨率的树轮δ18O年表序列，在利用近53年(1960-2012年)的器测资料探讨了器测时期北疆地区气候变化特征基础上，分析了树轮δ18O序列中记录的控制因子及其过去气候变化信息。本研究主要内容包括：　　⑴过去53年北疆地区气温和降水的变化在冬半年和夏半年存在一定差异。在1960-2012年期间，北疆地区平均气温呈现整体上升的趋势，冬半年增温幅度大于夏半年。1960-2012年期间，北疆地区冬半年降水在阿勒泰地区和伊犁地区呈现增加趋势，而在中东部地区降水变化微弱，保持不变或是略微减少。北疆地区夏半年降水变化呈现不显著的微弱增加。利用1960-2011年干旱指数(SPEI指数)对北疆地区干旱变化进行研究表明:北疆伊犁地区、阿勒泰地区和哈密地区在冬半年气候趋于偏湿。冬夏半年的变化存在着差异，夏半年整个北疆地区除了阿勒泰地区以外，其他区域都呈现不显著的变干趋势。　　⑵对北疆地区建立的4条年分辨率树轮δ18O序列进行了气候响应分析，结果表明在我国干旱半干旱的北疆地区树轮δ18O和区域生长季的温度呈现显著的正相关关系;树轮δ18O和降水、相对湿度具有显著的负相关关系;树轮δ18O和区域干旱指数的负相关关系最强。各采样点和树种的树轮δ18O和气候的响应关系是比较一致的，说明北疆地区树轮δ18O能够较好地反映区域干湿变化的气候信号。　　⑶基于树轮δ18O序列重建了哈密地区过去300年的干旱变化历史。重建结果表明，哈密地区20世纪相对较湿，而在21世纪初相对干旱，同时表明夏季天山东部区域在进入21世纪并没有明显的变湿趋势。在长时间尺度上，北大西洋涛动(NAO)对于区域干湿变化有一定的影响，NAO强年，区域相对较湿润，NAO弱年，区域相对较干。同时，厄尔尼诺(ENSO)对于该区域干湿变化也有一定的影响:厄尔尼诺期(ENSO暖事件)，该区域相对偏湿;而在拉尼娜期间(ENSO冷事件)，区域相对偏干。综合树轮碳氧稳定同位素重建了天山中部乌鲁木齐河源区干旱变化历史。乌鲁木齐河源区在1817-1840s、1940s、1960-1980s相对干旱，1960到1990年区域趋于偏湿，这也和其他一些代用资料记录比较一致。该重建同时反映出区域干旱历史变化有10、20和30年准周期。天山西部伊犁地区乌孙山样点树轮δ18O重建过去300年干旱变化历史表明伊犁地区自1710年以来具有显著增湿的趋势，在1886年发生显著的变湿，类似的突变点也出现在1886年德令哈降水序列中。伊犁地区自1880s以来变得湿润，与巴基斯坦北部、德令哈地区、蒙古出现变湿的状况相一致，这可能反映了西风系统影响下的区域干旱变化存在一定共同变化的规律性。　　⑷基于四个样点的树轮δ18O序列，利用主成分分析的方法提取了第一主成分，尝试利用树轮δ18O网络资料来获取北疆地区干湿变化的信息。结果表明，北疆地区在1810-1830年表现出明显的干旱特征，且这是区域近200年以来最干旱的时段。北疆地区在1800-1880年整体相对偏干，在整个20世纪，区域气候是相对偏湿，但是在最近10年区域气候状况趋于偏干。北疆地区干湿变化序列具有4、6、和8-10年的周期，这些周期和NAO变化的周期具有一致性;同时利用NAO指数和北疆地区干湿变化序列比较显示二者变化比较一致，说明NAO对北疆地区干湿变化具有重要的影响，且这种影响在过去200年来都是存在的。