近几十年来,北极地区迅速升温,冰川、冻土快速消融,降水显著变化,这导致北极水文循环发生了显著变化,成为全球气候变化的指示器。北极河流网络是北极水文循环的重要组成部分,近年来,北极河流网络明显扩张,形成了众多河宽小于30 m的细小河流,这些细小河流分布广泛、变化迅速,能够储存和运输大量地表物质,在水文循环与生物地球化学循环过程中发挥了重要作用。但是,受限于自然与后勤保障等条件,在北极地区实地开展细小河流实地测量难度大、成本高、周期短、覆盖小;此外,北极细小河流的宽度、表面积、弯曲度、坡度等水系特征在中低分辨率卫星遥感影像中难以获取。因此,目前北极河流研究主要聚焦于河宽大于100 m的大河流,缺乏对于细小河流的研究,这导致对北极典型流域水系特征理解不足,进而低估了北极河流网络在北极水文循环中的重要作用。综上,开展北极典型流域水系特征高分辨率时空分布特征研究,对深入了解北极河流水文过程十分重要。本文综合高空间分辨率10 m Sentinel-2卫星遥感影像与新型2 m Arctic DEM数字地形模型数据,利用增强河流横纵剖面特征算法从Sentinel-2影像中提取河流网络,基于地形对河流流向的约束作用,采用Arctic DEM数据建模连续的河流网络连接遥感提取结果中断裂的河段,提升河流网络连通性,生成了北极典型流域10 m高空间分辨率连续河流网络遥感数据产品,量化分析了北极河流网络的河宽、长度、表面积、弯曲度等流域水系特征随河流等级的变化,利用RAPID河网汇流模型模拟了北极河流网络径流量时空分布,揭示了北极细小河流控制着流域水系特征时空分布。本文的主要研究内容和结论包括:（1）基于地形约束作用的连续河流网络遥感信息提取方法。遥感提取的河流网络能够正确反映河流空间分布但存在断裂,Arctic DEM数据建模的河流网络连续但难以正确反映河流起点。本研究融合了10 m Sentinel-2遥感影像与2 m Arctic DEM数据,基于地形对河流流向的约束作用,利用Arctic DEM数据建模连续的河流网络,定向连接了河流网络遥感数据产品中断裂的河段,解决了北极河流网络遥感提取中河段不连续的问题,采用最邻近河网高差指数HAND构建河流感兴趣区去除河流误提,生产了北极典型流域（面积约36,000 km~2）的10 m高空间分辨率河流网络遥感数据产品,对比现有的GSW、GRWL等河流网络遥感数据产品,研究提出的方法能够多提取4倍以上的细小河流,河流连通性（最长连通河网长度）提高10倍以上。（2）北极典型流域高空间分辨率水系特征时空分布。研究利用10 m空间分辨率北极典型流域河流网络遥感数据产品,提出了一种针对复杂河流网络的Strahler河流等级标记方法,量化分析了宽度、长度、表面积、流速、坡度、弯曲度和汇水面积等流域水系特征随河流等级的变化,对比了10 m、30 m与100 m空间分辨率的典型流域河流网络汇流时间时空分布,揭示了北极细小河流的长度与表面积占河流网络总长度与表面积的80%以上,相比于30、100 m分辨率河流网络,10 m分辨率河流网络包含了大量的细小河流,平均流域汇流时间由10~2～10~3小时缩短至10~1小时。因此,北极细小河流显著影响了流域水系特征的时空分布,控制了流域汇流时间的时空分布。（3）北极典型流域高空间分辨率河流网络径流量时空分布。河流宽度、深度、流速等水系特征能够显著影响河流网络径流量的时空分布。本研究采用遥感观测的河流河宽与DEM计算的河流坡度,结合曼宁公式,生成了每个河段的流速,综合再分析数据集MERRA-2径流数据,驱动RAPID河网汇流模型,建模了整个河流网络中每个河段的径流量,模拟了夏季北极典型流域河流网络径流量的时空分布,发现了北极细小河流（<30 m）的径流量范围约为10-2～10~1 m~3/s,中等河流（30～100 m）的径流量范围约为10~1～10~2 m~3/s,大河流（>100 m）的径流量范围约为10~2～10~3 m~3/s,融合遥感数据能够较好地建模流域出口的径流量峰值（RRMSE=15.4%）与到达径流量峰值时间（RRMSE=3.0%）,相比于未融合遥感数据的建模结果,建模精度得到提升,RRMSE分别降低了38.2%与8.9%。