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土壤湿度是表征陆面水文状况的一个关键物理量，也是陆—气相互作用过程中的一个重要物理量。模拟研究中国区域土壤湿度的变化，对于中国土壤湿度的气候学特征研究以及早涝监测有着重要意义。本文利用公用陆面模式（Community Land Model4.0，CLM4.0），模拟研究中国区域土壤湿度的时空变化特征。并利用中国科学院大气物理研究所陆面数据同化系统(LDAS-IAP/CAS-1.0)得到中国区域土壤湿度同化数据集。对CLM4.0进行了参数改进，最后分析了参数改进后CLM4.0模拟的中国区域1961-2010年土壤湿度的时空变化特征。主要研究内容包括： ⑴利用普林斯顿大学（Princeton University）1961-2010年的全球大气强迫场资料，驱动CLM4.0模拟，获得了中国区域1961-2010年的土壤湿度数据集。将模拟数据与观测、美国国家环境预报中心再分析数据(National Centers forEnvironmental Prediction Reanalysis，NCEP)和高级微波扫描辐射计(AdvancedMicrowave Scanning Radiometer-EOS，AMSR-E)反演土壤湿度进行了对比分析，并讨论了土壤湿度的时空变化特征及其对气候变化的可能响应。结论如下:1)CLM4.0模拟结果可以反映出中国区域观测土壤湿度的时空变化特征，但东北、江淮和河套三个地区模拟值相对于观测值在各层次均系统性偏大。模拟与NCEP再分析土壤湿度的空间分布基本一致，与AMSR-E的反演值在35°N以北地区的分布也基本一致;2）从1961～2010年土壤湿度模拟结果分析得出，各层土壤湿度空间分布从西北向东南增加。低值区主要分布在新疆、青海、甘肃和内蒙古西部地区。东北平原、江淮地区和长江流域为高值区。土壤湿度数值总体上从浅层向深层增加。不同深度土壤湿度变化趋势基本相同。除新疆西部和东北部分地区外，土壤湿度在35°N以北以减少趋势为主，30°N以南的长江流域、华南及西南地区以增加为主。在全球气候变暖的背景下，CLM4.0模拟的夏季土壤湿度在不同程度上响应了降水的变化。中国典型干旱区和半干旱区土壤湿度减小，湿润区增加，其中湿润区土壤湿度对降水的响应最为显著，其次是半干旱区和干旱区。 ⑵为了将陆面模式的物理过程信息和观测资料的实测信息最优化结合，提高模式的模拟精度，利用中国科学院青藏高原研究所1981-2010年中国区域地面气象要素数据集，驱动公用陆面模式（Community Land Model3.0，CLM3.0）获得了2003-2010年中国区域土壤湿度数据集，并驱动LDAS-IAP/CAS-1.0得到了2003-2010年中国区域土壤湿度同化数据集。将模拟、同化与观测、NCEP再分析、基于主动和被动微波传感器的全球土壤湿度数据(global Soil Moisture data recordbased on active and passive MicroWave sensors，SM-MW)进行了对比验证。并分析了2003-2010年LDAS-IAP/CAS-1.0同化土壤湿度的时空变化特征。分析结果表明:1）LDAS-IAP/CAS-1.0同化的2005-2010年4-10月土壤湿度空间分布与CLM3.0模拟的土壤湿度空间基本一致。相对于CLM3.0的模拟结果，同化土壤湿度在西北地区、青藏高原西部和内蒙古地区偏湿，在中国其它地区偏干。模拟土壤湿度的变化趋势较之同化土壤湿度更加明显。模拟、同化及观测土壤湿度在内蒙古的变化趋势较为一致。在陕西、甘肃、宁夏和青海地区，观测土壤湿度以增加趋势为主，而模拟和同化土壤湿度在该地区则以减少趋势为主。西北地区同化土壤湿度较之于CLM3.0的模拟结果有了一定的改善。2）将CLM3.0模拟、同化、NCEP再分析和SM-MW遥感反演土壤湿度进行空间分布的比较。4种土壤湿度产品的空间分布基本一致。CLM3.0模拟和同化土壤湿度产品相对于另外两种产品在35°N以南地区对土壤湿度空间分布的细节刻画更为细致。3）2003-2010年同化土壤湿度四季和年平均空间分布基本一致。2003-2010年同化土壤湿度四季和年变化趋势各不相同。 ⑶由于CLM4.0在中国区域对土壤湿度的模拟结果存在偏大的误差，需要通过模式参数化改进，提高模式的模拟能力。通过模式饱和水导率和最大次表层径流参数改进，并利用Princeton1961-2010年的全球大气强迫场资料，驱动CLM4.0模拟，获得了中国区域1961-2010年的土壤湿度数据集。将参数改进前后模拟值与观测值进行时空分布上的对比。具体结论如下:1）通过与1981-1999年观测土壤湿度进行对比，参数改进前后的模拟土壤湿度基本上可以反映出观测土壤湿度的空间分布特征。在改进饱和导水率和最大次表层径流之后，模式模拟的土壤湿度在中国区域普遍减少。其中西北、内蒙古、华北和西藏西部土壤湿度减小最多。在0-9.06cm和0-49.3cm层次上，中国部分地区土壤湿度模拟精度有所改进。参数改进后模式对土壤湿度长期线性变化趋势的模拟能力在中国部分地区有所提高。2)参数改进后的CLM4.0模拟的土壤湿度较之改进前在内蒙古和西北地区明显减小。通过与2005-2010年观测土壤湿度进行对比，参数改进前后均能较好再现观测土壤湿度的空间分布特征。通过参数改进，能够在西北和内蒙古部分地区提高土壤湿度的模拟能力。 ⑷为了得到更高精度的土壤湿度数据集，利用Princeton1961-2010年的全球大气强迫场资料，驱动改进后的CLM4.0模拟，获得了中国区域1961-2010年的土壤湿度数据集。分析了土壤湿度的时空变化特征及其对气候变化的响应。结论如下：用CLM4.0模拟得到了1961-2010年不同深度年土壤湿度的时空变化。各层土壤湿度呈现出从西北向东南逐渐增加的空间分布格局。中国区域总体上土壤湿度随土壤深度增加有所增加。不同深度土壤湿度年线性变化趋势基本相同。新疆和青藏高原土壤湿度的增加趋势随着土壤深度增加变的更为明显，华北土壤湿度减小趋势随着土壤深度增加也变的更为明显。在中国气候变暖的背景下，参数改进后CLM4.0模拟的土壤湿度响应了降水的变化；用CLM4.0模拟得到了1961-2010年四季不同深度（0-9.06cm、0-49.3cm层）土壤湿度的时空变化。四季各层土壤湿度呈现出从西北向东南逐渐增加的空间分布格局。四季土壤湿度从浅层向深层有所增加。四季中冬季土壤湿度值相对最低，夏季土壤湿度值相对最高。同季节不同深度土壤湿度变化趋势基本相同，但较深层次土壤湿度变化趋势更为明显。四季土壤湿度变化趋势各不相同。