骤发干旱往往由一波高温或热浪导致，且伴随土壤湿度的减少和强蒸散作用，其发生发展迅速、强度大，可能会对作物产量和水资源供给造成严重影响。近年骤发干旱发生十分频繁，然而与此相关研究工作目前还处于起步阶段。骤发干旱是否会随着近百年全球气候变暖而增多或加强，其年代际变化特征及成因如何，其发展演变过程中会给生态系统带来怎样的影响，这些都需要进行系统地研究。为此本博士论文的主要研究目标是:阐明中国区域骤发干旱的变化特征与可能的控制因子，量化气候变化和人类活动（温室气体等）对骤发干旱变化的相对贡献，探讨骤发干旱对陆地生态系统的影响机制。围绕上述研究目标，本论文在骤发干旱的变化、成因与影响等方面开展研究。论文主要成果总结如下:　　(1)揭示了中国区域骤发干旱的时空变化特征及其控制因子，发现近30年中国的骤发干旱增加了一倍以上。利用2000多个气象站的气温观测和3套全球再分析资料的土壤湿度和蒸散发的候平均数据，针对中国区域骤发干旱的演变特征和长期趋势展开研究。结果表明，骤发干旱的爆发主要受气温驱动，高温热浪极大地增强植被蒸散发作用，引起土壤湿度的快速减少。此外，前期降水不足也为骤发干旱的发生提供有利条件。骤发干旱主要发生在湿润半湿润地区，如中国南方和东北地区，这与当地植被茂盛且水汽充足，蒸散发主要受能量控制有关。在气候变暖的背景下，1979-2010年中国区域骤发干旱增加了109％，其增长主要由温度升高引起(55％)，土壤湿度和蒸散发对骤发干旱变化的贡献基本相当。1997/98强El Ni(n)o事件以后，中国区域升温减缓，但其对骤发干旱的影响被土壤湿度减少和蒸散发增加的作用相抵消，导致骤发干旱在增温停滞期间上升趋势增加三倍。　　(2)评估了CMIP5多模式对骤发干旱的模拟性能，表明CMIP5模式能够合理再现中国骤发干旱显著增长的趋势，其中人类活动的可能贡献率约131％。利用观测和CMIP5同时包含所有外强迫和自然外强迫试验的10个耦合模式的降水和温度场驱动陆面过程模式CLM4.5，通过最优指纹法对骤发干旱进行归因。结果表明:CMIP5考虑所有外强迫因子的历史试验能够合理再现中国区域骤发干旱的空间分布，并模拟出中国及各地区的骤发干旱在1961-2005年期间显著增长的趋势。Mann-Kendall趋势分析表明，历史试验模拟的骤发干旱趋势除在东北地区有所低估外，其他地区的中位数均与观测十分接近。而自然强迫试验下多模式集合平均的骤发干旱频次分布远小于观测和历史试验，且模拟的骤发干旱无明显的变化趋势。最优指纹法的检测结果显示，人类活动能够很好地解释近50年中国区域气温和骤发干旱的变化，贡献率分别约为110％和131％，但对降水和蒸散发的影响并不显著。而土壤湿度的年际变化受气候系统内部变率影响较大，外部强迫作用并不明显。　　(3)探讨了典型骤发干旱事件对生态水文过程的影响，发现骤发干旱会严重减弱生态系统碳吸收，并引起碳水耦合强度的增强。针对2013年夏季中国南方的一场严重骤发干旱，基于涡度相关观测以及陆面模式CLM4.5的多组数值试验，探讨了骤发干旱条件下陆地碳水循环的变化机制。结果表明:2013年夏季，在百年一遇的干旱和热浪影响下，当地的生态系统的碳吸收受到严重影响，总初级生产力(GPP)减小至1979-2013年的最低水平。在土壤水分充足的条件下，生态系统呼吸(Reco)随气温升高呈指数增长，但当土壤湿度小于0.14 m3 m-3时，Reco随GPP的减少而减少，当地生态系统在8月下旬甚至由碳汇变为碳源。CLM4.5对土壤湿度和蒸散发有很好的模拟能力(相关系数r＞0.88)，但无法合理再现碳通量对高温和水分胁迫的响应，以及干旱期间Reco和GPP的非线性关系，因此对植被/大气间净二氧化碳交换(NEE)的模拟有所高估。长期模拟表明，植物可利用水分的减少严重限制了生态系统的碳吸收，碳水耦合强度显著增强，水分利用率uWUE和IWUE均达到历史最大值。