大气边界层是地球不同圈层相互作用的关键区域，连接着地表和自由大气，影响地表和大气以及大气与其它圈层物质和能量的交换，包含了大多数的人类活动。沙漠具有独特的下垫面特征和边界层结构，对局地气候有重要的影响。巴丹吉林沙漠位于中国北部阿拉善地区，是我国第二大沙漠和主要的沙尘暴的源地之一，有世界上最高大的沙丘。因此，对巴丹吉林沙漠大气边界层的研究不仅可以改进干旱区天气、气候模式，还可以为沙尘暴预警、高大沙丘成因的研究等提供支持。　　利用2009年和2012年夏季在巴丹吉林沙漠开展的观测实验得到的地面和探空观测资料，研究了当地深厚边界层和深厚残余层的热力结构;同时利用WRF(Weather Research and Forecasting model)模式对该地区大气边界层进行数值模拟，得到了与观测相符的模拟结果。然后设计敏感性实验定量讨论了陆面热状况和残余层对边界层高度影响的一般作用原理。最后利用再分析资料，对更长时间、更大空间范围内对流边界层的影响因素进行了分析。主要研究结果概括如下:　　(1)从观测与模拟结果可以看出，白天在没有中性残余层的情况下，沙漠地区夏季晴天对流边界层呈现经典的3层结构;它的发展和地表温度、感热通量有较好的相关关系。夜间稳定边界层变化与地表温度、感热通量变化的相关相对不是很显著。边界层高度的变化滞后陆面热状况的变化约1小时。敏感性实验结果表明，白天对流边界层变化与地表温度、感热通量变化呈显著的正相关，表明陆面热状况对对流边界层发展和维持的影响较大。夜间稳定边界层变化与地表温度、感热通量变化的相关性不大，影响夜间稳定边界层发展的因素较多，陆面热状况仅是其中之一。　　(2)通过连续高频次的无线电探空资料证明残余层在沙漠边界层的发展中的重要程度不亚于甚至要超过地表感热加热。当边界层为5层结构的边界层时，对流边界层高度存在一个快速增长的阶段;在这种情况下即使感热通量相对不大，边界层仍可以发展到很高的高度。2009年在巴丹吉林沙漠观测发现残余层对对流边界层发展有决定性影响。这一结论在2012年7月的加强补充观测实验中得到了很好的验证。分析发现在感热通量相差不大的情况下，残余层的稳定度在很大程度上决定了当天对流边界层高度的最大值。　　(3)通过数值模式和敏感性实验证明残余层稳定度与边界层高度的负相关关系依然显著;同时说明了中性残余层会在边界层迅速发展的阶段放大地表感热加热对于大气边界层的强迫作用。残余层稳定度和对流边界层之间的负相关关系不仅体现在区域平均后的逐日变化上，还体现在二者的空间分布型上。敏感性实验结果还表明较为中性的残余层会放大感热通量对对流边界层的作用:在有中性的残余层存在时，较小的感热通量可能会激发较为深厚的对流边界层，而这种作用主要表现在对流边界层与残余层发生耦合的阶段。　　(4)利用3小时一次的20世纪再分析资料对东亚地区长时间不同时间尺度上对流边界层高度影响因素进行分析表明，在东亚地区，残余层与对流边界层发生耦合主要体现在夏季中国北部及蒙古地区。对流边界层高度气候态平均的季节分布不仅取决于地表感热，还受到残余层位温直减率的影响。尤其是在夏季(40°-50°N，90°-110°E)的区域范围内，对流边界层厚度与残余层位温直减率的相关甚至要强于其和地表感热通量的相关。　　论文将单点观测，区域模拟以及更大尺度的气候分析相结合，较为系统地讨论了巴丹吉林沙漠大气边界层的发展特征。但论文对于当地大气边界层的气候效用尚未有过多涉及;这使得巴丹吉林大气边界层的重要性还不能通过论文得到体现。后面的工作试图将巴丹吉林沙漠大气边界层与沙尘传输和东亚夏季风降水相联系，进一步探讨以巴丹吉林沙漠为代表的西北干旱半干旱地区陆气相互作用对于更大尺度气候变化的影响机理。