近年来西北农牧交错带增温趋势显著且明显大于全国及全球均值,人类活动强度明显增强,极端气温和降水事件频发,使得生态脆弱的西北农牧交错带水分和热量的时空分布发生了一系列相应的变化,这对研究区生态系统的平衡、区域水文循环、人类生产与生活、农牧业生产及发展造成了非常严重的影响,认识该区域在不同时空尺度的气候水热特征及持续性特征对防范未来可能面临的灾害及相关农牧业政策的调整都有重要的意义。本研究的研究区位于陕西、宁夏、内蒙三省的交界处,属于典型的生态环境脆弱的西北农牧交错带地区,利用研究区及周围10个气象站点1960-2016年的降水、气温、日照时数、平均相对湿度、水汽压以及风速等数据,基于修正的Penman-Monteith公式来计算区域参考作物蒸散发（ET₀）和地表湿润指数（W）,再结合降水和气温利用线性回归、Mann-Kendall趋势检验、Mann-Kendall突变检验、小波分析、重标极差分析、空间插值等方法在年和季节尺度分析气候水热时空分布特征及规律,并结合研究区农牧区分布状况来探讨水热变化的成因及影响,主要结论如下:（1）研究区在1960-2016年期间气温升高非常显著,降水和地表湿润指数整体呈微弱下降趋势,ET₀总体呈微弱上升趋势。整个研究区的水热气候状况趋势在1990-2000年之间都有所变化:气温在上世纪90年代发生了明显的向上突变,升温趋势更加显著;降水和湿润指数在2000年左右发生了明显的回升,由原来的减少趋势变为增加趋势;ET₀在2000年左右有所下降,由原来的波动上升趋势变为下降趋势。降水、气温和ET₀的第一主周期分别是3年、8年和27年。（2）从季节尺度来观察,水热因子变化最为显著的是冬季:气温在冬季平均每10年升高0.54度,趋势十分明显;在其他三个季节降水量降低的同时,冬季降水却呈现出了升高趋势;冬季的ET₀呈现出明显的上升趋势,并通过了置信度为90%的显著性检验。其次变化最为明显是夏季:降水在夏季的减少趋势最为明显并通过了置信度为90%的显著性检验,气温的上升趋势在四季中最小,但是ET₀却呈现出下降的趋势。春季和秋季的水热变化整体较为平缓。（3）研究区内在1960-2016年之间东西水热分布差异较为明显:西部地区,表现为低温、少雨、蒸散量大和较为干旱的特点;东部地区整体表现为高温、多雨、蒸散量小和较为湿润的特点,气候状况整体较西部更加暖湿。空间尺度的水热变化呈现出以下规律:气温、ET₀及地表湿润指数总体呈均一化发展趋势,水热较高的地区有下降的趋势,水热较低的地区有上升的趋势。降水量则呈现出两极分化的发展趋势,降水较低的西部地区呈下降趋势,降水较高的东部地区呈增加趋势。（4）研究区在1960-2016年之间,夏季和西部地区存在着蒸发悖论的现象。以农业发展为主的地区主要分布在平均气温较高、降水量较大、参考作物蒸散量较低、湿润指数较高的东南地区。未来研究区的气温、降水和地表湿润指数都表现出上升的持续性特征,研究区未来的气候短期内会向暖湿化发展。