北方干旱化已成为我国最严峻的生存环境问题之一，而半干旱区处于从湿润的季风气候到干旱大陆性气候之间的过渡带，具有对人为扰动和气候变化响应的敏感性特征，也是干旱化的表现最为剧烈的地区。但限于观测资料的匮乏，目前对半干旱区的陆气相互作用的认识还远远不够，区域气候模式在干旱/半干旱区的偏差也是最大的，作为区域气候模式的下边界条件的陆面过程可能是一个重要因素。随着CEOP观测计划的逐步展开，长期连续的观测资料的积累，为半干旱区的长期数值模拟与对比提供了资料基础。　　 本文以典型半干旱区通榆站的长期连续的观测资料为基础，首先系统比较不同陆面过程模式在半干旱区的模拟性能，以期得到在半干旱区表现较好的陆面参数化方案；然后构建区域柱状模式，作为均匀下垫面下的陆气相互作用的模拟工具，将不同的陆面过程与区域柱状模式耦合，对半干旱区进行耦合模拟：最后利用构建的区域柱状模式探讨人类活动对半干旱区陆气相互作用的影响。论文分三步展开：(1)不同陆面过程模式BATS、LSM和CoLM在半干旱区长期的offline模拟对比验证；(2)利用区域柱状模式对各陆面过程进行耦合模拟与对比，并利用观测资料对区域柱状模式的模拟性能进行检验；(3)利用构建的区域柱状模式对半干旱区不同土地利用下的陆气相互作用进行模拟试验。得到的主要结果如下所述。　　 利用CEOP在半干旱地区通榆站的资料对多个陆面模式进行了长达2年的模拟检验，各不同的陆面模式在半干旱区的模拟性能差异较大。对于地表温度和地表出射长波辐射来说，BATS的模拟效果要好于LSM和CoLM；对于反射短波辐射的模拟，CoLM的模拟结果与观测非常接近，要明显好于其它两个模式；对于地表感热和潜热通量，CoLM和LSM要好于BATS，CoLM表现最好，BATS对夏季感热的模拟出现了明显的偏差，另外，三个模式都没能很好地模拟冬季的潜热；CoLM对土壤温度和土壤湿度的模拟在三个模式中相对较好。陆面模式的模拟性能随季节不同而不同，一般情况下，夏季的模拟要好于冬季。模式对物理过程处理方法的不同造成了模拟结果的较大差异，从整体的模拟效果看，CoLM在半干旱区的模拟性能最好。　　 以现有的区域气候模式RIEMS为基础，构建了用于研究半干旱区陆气相互作用的区域柱状模式，它可以看作是准一维的陆气耦合模式。利用CEOP观测资料和美国通量资料验证了区域柱状模式对不同区域半干旱区的模拟能力，模式具有较好的模拟效果，可以作为研究干旱化的一个定量的工具。通过将BATS和CoLM分别与区域柱状模式进行耦合，分别检验了两个模式在耦合情况下对半干旱区的模拟能力。耦合后BATS对感热的偏差被明显放大，潜热的偏差略有减小，CoLM在耦合和非耦合两种情况下的偏差变化不大，其在耦合情况下的模拟效果仍较BATS要好。陆面模式的模拟效果对区域柱状模式模拟性能起着重要的作用，感热的模拟与地表气温的模拟效果之间关系较为密切，耦合了CoLM后的区域柱状模式对地表气象要素的模拟得到了较大的改进。　　 运用改进的区域柱状模式，对北方半干旱区不同土地利用下的陆气间能量通量的交换进行了模拟，并探讨了不同土地利用对陆气相互作用的影响。结果表明，森林下垫面和荒地下垫面是对陆气相互作用改变最大的。森林下垫面对太阳辐射的吸收作用最大，增大了陆气之间的感热交换，使得地面温度上升，虽然降水最多，但潜在蒸发也是最大的。荒地下垫面对辐射的净吸收能力最弱，对地表的感热和潜热交换以及地面气温均有降低趋势，其蒸发和潜在蒸发量也是各种下垫面下最小的。对于感热和潜热的分配，农田和农田/林地两种下垫面下感热最低，而潜热最高，更趋向于将净辐射分配给潜热通量的形式。