从土壤水分运动与蒸发过程的机理性认识与模型模拟出发，研究气候变化下流域水文循环演变、农作物需水与生态水文响应。水文循环方面，分析“蒸发悖论”规律与机理，基于Budyko假设探讨我国主要流域降水、蒸发、径流等水文要素的演变规律；农作物需水方面，结合GCMs输出与ThuSPAC、CERES、SWAP等模型，预测未来情景下作物需水与灌溉需水；生态水文方面，总结生态需水估算方法，开展基于随机土壤水分运动模型与最优性理论的生态水文研究。