Abstract The Third Pole (TP) is experiencing rapid warming and is currently in its warmest period in the past 2,000 years. This paper reviews the latest development in multidisciplinary TP research associated with this warming. The rapid warming facilitates intense and broad glacier melt over most of the TP, although some glaciers in the northwest are advancing. By heating the atmosphere and reducing snow/ice albedo, aerosols also contribute to the glaciers melting. Glacier melt is accompanied by lake expansion and intensification of the water cycle over the TP. Precipitation has increased over the eastern and northwestern TP. Meanwhile, the TP is greening and most regions are experiencing advancing phenological trends, although over the southwest there is a spring phenological delay mainly in response to the recent decline in spring precipitation. Atmospheric and terrestrial thermal and dynamical processes over the TP affect the Asian monsoon at different scales. Recent evidence indicates substantial roles that mesoscale convective systems play in the TP’s precipitation as well as an association between soil moisture anomalies in the TP and the Indian monsoon. Moreover, an increase in geohazard events has been associated with recent environmental changes, some of which have had catastrophic consequences caused by glacial lake outbursts and landslides. Active debris flows are growing in both frequency of occurrences and spatial scale. Meanwhile, new types of disasters, such as the twin ice avalanches in Ali in 2016, are now appearing in the region. Adaptation and mitigation measures should be taken to help societies’ preparation for future environmental challenges. Some key issues for future TP studies are also discussed.

Abstract Hydrologic cycle intensification is an expected manifestation of a warming climate. Although positive trends in several global average quantities have been reported, no previous studies have documented broad intensification across elements of the Arctic freshwater cycle (FWC). In this study, the authors examine the character and quantitative significance of changes in annual precipitation, evapotranspiration, and river discharge across the terrestrial pan-Arctic over the past several decades from observations and a suite of coupled general circulation models (GCMs). Trends in freshwater flux and storage derived from observations across the Arctic Ocean and surrounding seas are also described. With few exceptions, precipitation, evapotranspiration, and river discharge fluxes from observations and the GCMs exhibit positive trends. Significant positive trends above the 90% confidence level, however, are not present for all of the observations. Greater confidence in the GCM trends arises through lower interannual variability relative to trend magnitude. Put another way, intrinsic variability in the observations tends to limit confidence in trend robustness. Ocean fluxes are less certain, primarily because of the lack of long-term observations. Where available, salinity and volume flux data suggest some decrease in saltwater inflow to the Barents Sea (i.e., a decrease in freshwater outflow) in recent decades. A decline in freshwater storage across the central Arctic Ocean and suggestions that large-scale circulation plays a dominant role in freshwater trends raise questions as to whether Arctic Ocean freshwater flows are intensifying. Although oceanic fluxes of freshwater are highly variable and consistent trends are difficult to verify, the other components of the Arctic FWC do show consistent positive trends over recent decades. The broad-scale increases provide evidence that the Arctic FWC is experiencing intensification. Efforts that aim to develop an adequate observation system are needed to reduce uncertainties and to detect and document ongoing changes in all system components for further evidence of Arctic FWC intensification.

Changes in active layer thickness (ALT) over northern high‐latitude permafrost regions have important impacts on the surface energy balance, hydrologic cycle, carbon exchange between the atmosphere and the land surface, plant growth, and ecosystems as a whole. This study examines the 20th century variations of ALT for the Ob, Yenisey, and Lena River basins. ALT is estimated from historical soil temperature measurements from 17 stations (1956–1990, Lena basin only), an annual thawing index based on both surface air temperature data (1901–2002) and numerical modeling (1980–2002). The latter two provide spatial fields. Based on the thawing index, the long‐term average (1961–1990) ALT is about 1.87 m in the Ob, 1.67 in the Yenisey, and 1.69 m in the Lena basin. Over the past several decades, ALT over the three basins shows positive trends, but with different magnitudes. Based on the 17 stations, ALT increased about 0.32 m between 1956 and 1990 in the Lena. To the extent that results based on the soil temperatures represent ground “truth,” ALT obtained from both the thawing index and numerical modeling is underestimated. It is widely believed that ALT will increase with global warming. However, this hypothesis needs further refinement since ALT responds primarily to summer air temperature while observed warming has occurred mainly in winter and spring. It is also shown that ALT exhibits complex and inconsistent responses to variations in snow cover.

The hydrological regimes for the major river basins in the Tibetan Plateau (TP), including the source regions of the Yellow (UYE), Yangtze (UYA), Mekong (UM), Salween (US), Brahmaputra (UB), and Indus (UI) rivers, were investigated through a land surface model and regression analyses between climate variables and runoff data. A hydrologic modeling framework was established across the TP to link the Variable Infiltration Capacity (VIC) land surface hydrology model with a degree‐day glacier‐melt scheme (VIC‐glacier model) at a 1/12° × 1/12°. The model performance was evaluated over the upper basins of the six rivers. The heterogeneity and scarcity of the meteorological stations are the major limitation for hydrological modeling over the TP. The relative contributions to streamflow from rainfall, snowmelt, and glacier melt for the six basins were quantified via the model framework and simulation. The results suggest that monsoon precipitation has a dominant role in sustaining seasonal streamflow over southeastern regions, contributing 65–78% of annual runoff among the UYE, UYA, UM, US, and UB basins. For the UI, the runoff regime is largely controlled by the glacier melt and snow cover in spring and summer. The contribution of glacier runoff is minor for the UYE and UM (less than 2% of total annual flow), and moderate for the UYA and US basins (5–7% of yearly flow), while glacier melt makes up about 12% and 48% of annual flow for the UB and UI basins, respectively.

Abstract Increased attention directed at the permafrost region has been prompted by resource development and climate change. This review surveys advances in permafrost hydrology since 2000. Data shortage and data quality remain serious concerns. Yet, there has been much progress in understanding fundamental hydrologic processes operating in a wide range of environments, from steep mountainous catchments, to the Precambrian Shield with moderate relief, to the low‐gradient terrain of plains, plateaus and wetlands. Much of the recent research has focused on surface water, although springs and groundwater contribution to streamflow have also been studied. A compendium of water‐balance research from 39 high‐latitude catchments reveals the strengths and limitations of the available results, most of which are restricted to only a few years of study at the small watershed scale. The response of streamflow to climate receives continued if not increasing attention, from the occurrence of extreme hydrologic events to the changing regimes of river flow at a regional scale. The effect of climate change and the role of permafrost on the changing discharge of large boreal rivers are major topics for further investigation. Extended field and modelling research on physical processes will improve knowledge of permafrost hydrology and enhance its relevance to societal needs. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

ABSTRACT The European Centre for Medium‐range Weather Forecasts ( ECMWF ) reanalysis ERA ‐40, ERA ‐Interim, University of Washington ( UW ) data, APHRODITE's Water Resources ( APHRODITE ), and Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) Multisatellite Precipitation Analysis ( TMPA ) precipitation estimates are compared with each other and with the corrected gauge observations over the Tibetan Plateau ( TP ) at both basin and plateau scales. The ERA ‐40 generally can capture the broad spatial and temporal distributions in the gauge‐based precipitation estimates over the TP . However, the ERA ‐40 shows little agreement with the gauge‐based precipitation in annual variations for the years before 1979. The anticipated improvements in the ERA ‐Interim precipitation relative to ERA ‐40 have not been realized in this study. It greatly overestimates the Corrected‐China Meteorological Administration ( CMA ) (by 74–290%) and other datasets, although the ERA ‐Interim has a better correspondence than ERA ‐40 with the Corrected‐ CMA data at both annual and monthly scales among the selected basins. All the products can detect the large‐scale precipitation regime, including the monsoon‐dominated precipitation in summer and the westerly‐wind‐induced precipitation in winter. The Corrected‐ CMA and APHRODITE estimates generally show decreasing trends in summer and increasing trends in spring and winter precipitation during 1961–2007 at both basin and plateau scales. However, the Corrected‐ CMA shows larger values in trends and more cases with significance than the APHRODITE , suggesting the effects of the undercatch corrections on the precipitation trends. The use of precipitation derived from current reanalysis projects is less preferable for hydrology analysis than the TP observational data at basin scales. However, using gauge‐based precipitation datasets as hydrologic model forcings should be careful in the river basins where gauge station network is spare, such as in the Yarlung zangbo river basin. Satellite products still hold a great potential for providing high‐resolution precipitation information in remote regions such as the western TP , although more evaluations are needed on the feasibility of satellite precipitation products on the TP where the topography is complex and rainfall rate is highly variable.