长江黄河源区位于青藏高原腹地，是我国两大河流长江与黄河的发源地，在区域气候和水循环过程中发挥着重要作用。由于长江黄河源区特殊的高寒生态系统和广泛分布的多年冻土，使该地区在全球变化背景下表现的极为敏感。在区域的气温和降水发生显著变化的同时，该地区的土地覆被格局和多年冻土分布都发生了显著的变化，从而对区域的气候变化、水文过程、生态保护以及碳储量变化等都会产生显著的影响。因此研究该地区土地覆被变化的时空特征以及陆面过程机理成为了人们广泛关注的科学问题。　　为研究长江黄河源区土地覆被格局的时空变化特征以及其与各环境因素之间的关系，本研究从宏观和微观两个层面对该问题进行探究。在宏观上，利用1969年航片数据、1986年、2000年、2007年以及2013年的TM影像数据建立长江黄河源区高寒生态系统空间数据集，对比分析出长江黄河源区的高寒草地和高寒湿地两大生态系统的时空变化特征，结合该地区近50年的气候资料和人类活动状况，分析长江黄河源区土地覆被格局在全球变化背景下的变化趋势，并统计分析该变化与各气候因素和环境因子的关系。在微观上，利用风火山试验站长期的气象观测数据以及地下温湿度的观测，选择适当的陆面过程模型进行单点的适应性研究和参数化方案的改进，通过陆面过程模型模拟多年冻土区的地表水热通量过程。本论文得出的研究成果如下:　　1、近45年长江黄河源区高寒草地呈现以覆盖度降低、破碎化与干旱化加剧为主的退化趋势，长江黄河源区高寒草地退化的速率在20世纪80年代后期呈迅速增加趋势，2000年后退化速率逐渐降低;气温升高引起的区域的暖干化是导致长江黄河源区高寒草地生态系统退化格局的形成主要原因。过度放牧和人类不合理的开发是导致长江黄河源区高寒草地退化加剧的重要因素。　　2、1969-2013年间，江河源区的高寒湿地面积减少了19.16％，各湿地类型的斑块分离度不断增大;空间上，高寒湿地的退化区主要分布在长江源区的东北部以及黄河源区的北部地区，与该区域冻土的退化有显著的一致性;1969年以来，江河源区的气候呈气温显著上升、相对湿度降低以及降水量微弱增加的暖干化趋势，湿地的退化与气候变化在时间上有明显的同步性，其中气温升高是形成湿地退化格局的主要原因，降水量和相对湿度的变化会对湿地的变化产生重要影响，尤其是对河流和湖泊的影响更为显著;此外，载畜量的变化是影响湿地变化最重要的人为因素。　　3、经过参数校正后的Noah LSM模型能够有效的模拟出该地区的土壤温度和土壤水分动态过程，土壤的温度的模拟精度在85％以上，土壤水分的模拟精度在89％以上，因此将Noah LSM用于多年冻土区水热通量过程的模拟是可行的。在土壤温度的模拟方面，随着土壤深度的增加，土壤温度的模拟精度增加，模拟对浅层土壤温度的日内波动性模拟效果不佳;在土壤水分的模拟方面，随着土壤深度的增加，土壤水分的模拟精度逐渐降低，而且下层模拟结果对植被生长期的土壤水分明显低估。此外，经过参数校正后的Noah LSM对该地区土壤冻融期的土壤温度和土壤水分的模拟效果较差，因此还需要进一步进行参数化方案的改进。