冰凍圈與環境聯合重點實驗室是該方向領域的核心研究實體,該實驗室立足青藏高原,同時開展南極和北極的冰雪研究,以“三極”冰芯氣候環境記錄的對比、雪冰現代過程、冰川（冰蓋）變化及其資源環境效應為主要研究內容，以冰川、積雪和凍土等寒區介質為研究對象，監測、研究冰凍圈的動態變化過程與規律，揭示冰凍圈與其它圈層之間的相互關系；尤其是以冰芯等為主要手段，重建過去不同時間尺度的氣候環境變化序列，揭示氣候環境演化的規律，以預測其未來變化趨勢；研究我國冰川資源動態變化，為西部地區的經濟建設和社會發展提供決策依據。

二、凍土與寒區工程研究室

凍土工程國家重點實驗室是該領域的核心研究實體，該方向瞄準國家戰略需求，針對國家西部大開發中標志性工程——青藏鐵路、西氣東輸等重大工程。主要研究土、巖等介質在凍融過程及相關的力學、物理、化學和生物過程中的特性和模式，并解決凍土工程國家重點實驗室是目前國際凍土學領域中的重要實驗室，總規模為3864平方米，是目前國內凍土研究的最大實驗室。

三、沙漠與沙漠化研究室

該研究以沙漠與沙漠化重點實驗室為依托，將沙漠與沙漠化研究定位在風沙物理與土壤風蝕、沙漠化過程、沙漠化治理三個方面.以干旱、半干旱和部分半濕潤地區的風沙活動為研究對象，研究風沙運動的物理學機制、土地沙漠化過程及其對全球變化的響應與反饋，為干旱和半干旱環境和社會的可待續發展提供了理論和技術保證。

四、高原大氣物理研究室

該研究室以氣候環境動力學和大氣電學為主攻方向，并強化西北干旱氣候變化及干旱環境動力學、雷電物理、青藏高原能量水循環、中小尺度對流性天氣系統等相關的基礎理論研究；在應用研究方面，開展具有我國西部地域特色的各類時空尺度氣象災害（干旱、冰雹、沙塵暴、雷害、雪災）的形成原因、預測方法和防治技術研究，為我國西部經濟和社會發展做貢獻。

五、水土資源研究室

該研究室以內陸河為主要研究對象，以流域為研究單元，通過寒旱區水文、生態水文及其相關的環境變化過程研究，不斷充實和完善我國西部水科學研究的理論基礎。通過寒旱區水資源持續利用、水土資源優化配置和土地覆蓋變化及其與人類活動相互作用關系的研究，提高和發展我國西部水——生態——經濟系統綜合管理的科學支撐水平。

六、生態與農業研究室

該研究室針對國家加快中西部經濟發燕尾服和環境建設中面臨的重大生態學問題，開展脆弱生態系統工程的恢復與重建、極端環境植物生理生態、綠洲農業、生態經濟與可持續發展等方面的研究，為我國西部及北方農牧交錯帶生態環境建設與綠洲生態安全提供理論依據和技術支撐。

七、遙感與地理信息科學研究室

該研究室以遙感基礎研究、遙感與GIS的應用，科學數據服務為主要研究對象，重點以干旱區與寒區生態遙感、荒漠化遙感、冰雪遙感、陸面數據同化、干旱區內陸河流域的數字集成和流域管理決策模式，以及遙感和GIS技術在水資源和水文模擬中的應用為主要研究方向。