土壤湿度的气候效应是陆气相互作用研究的重点和热点。与冻融过程相关的北半球春季土壤湿度的异常，通过影响地表的水分循环和能量收支，对北半球降水变化以及大气环流有重要的影响，研究土壤湿度—降水之间的相互作用及其内在物理过程对认识全球气候系统有重要意义。本文通过统计诊断方法，分析了北半球春季土壤湿度异常和降水的时空变化特征，并选取了两个关键区(北美中部和欧亚西南部)分析了北半球土壤湿度年际变化的异常特征。在此基础上，利用SVD和相关分析等方法分析了北半球春季土壤湿度与春、夏季降水之间的相关关系，分析了春季土壤湿度对同期以及后期降水的影响；并探讨了北半球春季土壤湿度对春、夏季大气环流影响的可能物理机制。得出了以下主要结论：
　　(1)北半球年、季节平均的土壤湿度的低值区主要分布在非洲北部、中国西部、蒙古高原等中低纬地区(20°N-40°N)。北半球春季土壤湿度存在明显的年际变化，土壤湿度年际变化的大值区与北半球季节性冻融区有着较好的对应，说明土壤湿度的年际异常受土壤冻融过程影响。土壤湿度的变化存在较大的空间差异，中国西南地区和北美北部等地区的土壤湿度有增加趋势，而在中国东北以及阿拉伯半岛地区的土壤湿度存在下降趋势。
　　(2)北半球土壤湿度异常变化存在明显的季节差异，春季土壤湿度与冬季土壤湿度变化的空间型分布在中高纬度地区具有相似性。在中国东北等地区土壤湿度在不同季节变化趋势不同，春、冬季的土壤湿度存在有一定的增加趋势，而在夏、秋季的土壤湿度呈现出减少趋势。
　　(3)北半球近30年年降水在北美南部地区、东欧平原、中国东部等地区表现为减少的趋势，而北美北部地区、东欧平原以西、青藏高原等地区的年降水有增加的趋势。降水年际变化的大值区基本都在中低纬地区，而这些降水的变化和土壤湿度的变化有很好的对应。
　　(4)北半球大部分地区的春季土壤湿度和春季降水表现出明显的局地正反馈关系。春季降水与春季土壤湿度空间分布基本呈同步变化。北半球春季土壤湿度和夏季降水的空间异常模态在过去30年的演变具有较好的一致性，当北半球中、低纬春季土壤湿度减小(增大)，而西伯利亚高纬度地区土壤湿度增大(减小)时，对应的夏季降水变化在中、低纬地区也是减少(增加)，降水在西伯利亚地区增加(减少)。
　　(5)春季土壤湿度异常和春季500hPa位势高度异常基本呈反向变化，500hPa位势高度负异常对应土壤湿度正异常。季节性冻融区春季土壤湿度与春季500hPa位势高度场、200hPa纬向风场存在显著相关，土壤湿度异常增加时，季节性冻融区偏北的对流层高层存在东风异常，偏南存在西风异常时，气旋性环流异常导致局地的上升运动，有利于局地降水，进一步导致局地土壤湿度维持较湿的水平。
　　(6)春季土壤湿度与夏季大气环流在季节性冻融区存在较好的滞后关系。当春季土壤湿度为负异常时，夏季500hPa位势高度为正异常，春季土壤湿度与夏季200hPa纬向风的关系与春季相似，当季节性冻融关键区春季土壤湿度异常增加时，夏季的局地对流层高层存在气旋性环流，上升运动导致局地降水增加，而春季土壤湿度较小时，反气旋性环流导致的下沉运动抑制局地降水。