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张廷军博士于1975年2月到原中国科学院兰州冰川冻土沙漠研究所工作，1976年10月到兰州大学地质地理系自然地理专业学习。兰州大学毕业后，他于1980年元月被分配回到原中国科学院兰州冰川冻土研究所工作，1982年考入该所攻读硕士研究生学位，主修冻土学。他于1986年底赴美国阿拉斯加大学地球物理研究所学习，获得地球物理学硕士（1989）及博士（1993）学位，于1993年至1995年在该所作博士后，主要研究方向为极地地区多年冻土与气候变化的相互作用。现任美国国家冰雪数据中心(NSIDC)资深研究员及美国NOAA与科罗拉多大学联合主办的环境科学研究院（CIRES）院士。
自1982年以来，张廷军博士先后发表学术论文及书评120余篇，其中80多篇发表于SCI的学术杂志上。研究内容包括区域气候及气候变化；寒区陆面过程；雪、冰和冻土（多年冻土和季节性冻土）；土壤温度和湿度；有孔介质的热量及质量传输；冰冻圈与水文及碳循环之间的相互作用及反馈效应；地球物理现象的数值模拟及其与观测资料的对比研究；应用卫星遥感数据研究，冰及近地表土壤冻融过程及寒区冰缘现象。
1993年之后，张廷军博士先后主持及参与了由美国NSF，NASA，NOAA，DOE，及IARC等政府及科研机构资助的约三十项科研项目，多次组织国内外学术会议，在国内外学术会议、大专院校及科研机构作特邀学术报告，他是多家国内外学术刊物的编辑委员会成员，同时多次担任国外主要学术刊物的特邀主编。他应邀参加了联合国气象组织的政府间全球气候变化（IPCC）第四次评估报告的编篆工作，是主要执笔之一，主要负责全球冻土（多年冻土及季节冻土）的变化评估。IPCC同美国前副总统（Al Gore）共同荣获2007年度诺贝尔和平奖。
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