陆地占地球表面的30%左右,作为地-气间的能量、动量及物质交换的交界面,是地球科学系统中非常重要的组成部分。不同的地表特征在很大程度上决定着土-植-气间的相互作用,从而影响着不同时空尺度的大气环流及气候的基本特征。干旱区涵盖了农田、草地、沙漠、戈壁、荒漠、冻土等众多复杂的地表类型,该区复杂下垫面的陆面过程特征随时空尺度的变化较大。在干旱地区,由于人类活动和自然变迁所引起的土地利用、地表覆盖变化等已经显著影响了该地区地气间的物质能量交换过程。荒漠草原过渡带介于沙漠与草原或农田之间,受降水的影响而进退,地表快速变化非常显著。对于干燥的荒漠地表,一次强降水过程使地表土壤变得湿润,导致在较短时间内(3-5天)植被快速生长,变为荒漠草地,随后若没有较强的降水过程发生,地表土壤含水量迅速减少,导致荒漠草地的植被退化,又变为干旱荒漠。作为干旱区的典型下垫面,荒漠草原过渡带地表显著的快速变化势必对区域天气和气候特征造成一定的影响。因此,研究荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程特征具有十分重要且深远的科学意义。为了认识干旱区荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程特征,本文从以下三个方面进行了研究。首先,利用“微气象观测蒸发实验”2012年7-9月的观测资料,分析了干旱区荒漠草原过渡带快速变化的陆面特征。其次,利用观测资料和考虑了土地利用及植被覆盖快速变化的陆面过程模式CLM4.0,对干旱区荒漠草原过渡带快速变化的陆面过程进行数值模拟研究。最后,鉴于土壤孔隙度在陆面过程模式中的重要性,利用人为改变CLM4.0模式中的孔隙度参数化方案,通过敏感性试验和对比分析法考察了不同大小的土壤孔隙度对模式模拟能力的影响,初步探讨了CLM4.0模式对干旱区荒漠草原过渡带的土壤温度、含水量的模拟偏差存在的原因。研究结论主要如下：(1)干旱区荒漠草原过渡带受降水影响,下垫面陆面特征的快速变化十分显著。浅层40cm以上的土壤温度在降水后降低,随着降水辐射效应的消失,土壤温度升高。深层80、120cm的土壤温度变化不大,均值约为21℃和19℃。土壤含水量对降水有明显的响应,10、20cm的土壤含水量迅速增大,而后缓慢减小；30、40cm的土壤含水量增大后迅速下降。地表反照率在降水后先降后升,荒漠草地的地表反照率日均值较大,与地表含水量、太阳高度角及植被生长参数有关。感热和潜热在降水后发生显著变化,潜热增大而后减小,感热减小而后增大,与地表的含水状况有明显的关系。干旱荒漠地表时能量传输以感热通量为主,强降水发生后,潜热通量占主导地位,而后由于蒸散发使土壤含水量减小,潜热的主导地位逐渐被感热代替。植被的生长和土壤含水量的增加,对近地层能量闭合度造成了影响。(2)CLM4.0模式能较好地模拟下垫面快速变化的辐射通量、湍流通量、土壤温度及土壤含水量的变化特征,但模拟值较观测值还存在不同程度的偏差。在干旱及湿润地表状况下,CLM4.0模式模拟的反射辐射与观测值的偏差较小,而草地地表时模式模拟值较观测值偏高；模式较好地模拟了地表长波辐射的变化趋势,但是在正午和夜间偏差较大。模式模拟的湍流通量与观测值间的相关系数达到了0.85以上,但模拟值较观测值偏高。模式模拟的土壤温度及含水量较观测值偏小,且对强降水引起的土壤含水量的变化过程的模拟性能较差。(3)CLM4.0模式模拟的土壤温度及含水量对土壤孔隙度高度敏感,模式模拟的各层土壤温度与观测值间的相关系数、MBE和NESS随着土壤孔隙度的变小而减小；模式模拟的10cm土壤含水量与观测值的偏差随着孔隙度的增大而变小。CLM4.0模式模拟的辐射、湍流通量对土壤孔隙度也有一定的敏感性。CLM4.0模式中土壤孔隙度的参数化方案不适用于干旱区荒漠草原过渡带是造成模式模拟的土壤温度及含水量偏差存在的原因。发展适用于干旱区荒漠草原过渡带的土壤孔隙度参数化方案,进而通过改善土壤热导率、水导率的模拟有助于提高陆面过程模式对该类下垫面土壤温度及土壤含水量的模拟性能。