近年来，土地荒漠化、持续干旱、全球变暖以及水资源短缺等一系列重大的全球环境问题和气候异常已引起世界各国政府及科学界空前的重视，也构成当代气候学研究包括陆气相互作用研究所面临的紧迫问题之一。正确认识各种下垫面的陆面过程特征，提高陆面模式的模拟能力是完善气候模式或气象模式的重要途径。黄土高原横跨干旱、半干旱区及湿润地区，下垫面情况十分复杂，该复杂下垫面上的陆-气相互作用不仅直接影响到黄土高原地区的气候和环境变化，而且对东亚、乃至全球的气候和环境变化都可能产生重要影响。因此对黄土高原陆气相互作用的研究有其必要性和紧迫性。　　 本文利用“黄土高原陆气相互作用观测试验研究”外场试验( LOPEX04、LOPEX05和LOPEX06)资料，分别研究了黄土高原塬区(以平凉白庙塬为例)不同下垫面不同天气背景下的辐射平衡和能量平衡特征；不同下垫面土壤水热状况的变化特征：研究了CoLM陆面过程模式对黄土高原的数值模拟，分析了误差产生的原因，并尝试对该模式进行改进，使之适用于黄土高原地区。主要研究结果如下：　　 不同天气条件、不同下垫面下辐射平衡和能量平衡有很大的不同。晴天时，由于作物的存在，降低了地表反照率，使白天地面向上短波减小，同时向上长波也减小，增大了地表净辐射。辐射通量变化规则，向下短波太阳辐射、净辐射、反射太阳辐射的变化趋势一致，中午达最大值。阴天和降水天时辐射通量变化规律远没有晴天时规则，辐射各分量除大气向下长波辐射外都有不同程度的减小，地面向上长波辐射晴天、阴天、降水天时依次减小，到达峰值时间约滞后向下短波太阳辐射峰值到达时间1个小时左右；大气向下长波辐射相反，晴天时量值最小，阴天和降水天时依次增大。阴天和降水天时的能量通量变化与晴天时也有很大不同，冬小麦下垫面下潜热是能量通量的主要消耗项，在夜间也大于零，夜间感热则为负值。土壤热通量达到峰值时间滞后于净辐射峰值到达时间约一个半小时，其日平均晴天为正，阴天约为零，降水天时则为负值。日平均波文比阴天时大于晴天和降水天时的值。　　 由于云和降水的扰动，使多日平均的地表总辐射、反射辐射、和净辐射与晴天时相比明显削弱，向下长波辐射比晴天时略有增长。感热通量比晴天时明显减弱，地热流量减弱幅度比感热略小但大于潜热减弱的幅度。　　 在冬小麦不同的生长过程中，能量通量有很大的变化。在冬小麦返青初期，日平均感热值大于潜热值，随着冬小麦的生长，植被覆盖度加大，地表能量通量中潜热逐渐占据主导地位，呈逐渐上升的趋势，感热略有减小。当小麦含水量逐渐变小，植株变干变黄，感热量值逐渐升高，潜热通量迅速减小。在小麦收割完毕后，感热通量明显高于潜热通量。反照率在植被生长旺盛、植被覆盖度高的时期，明显低于植株刚开始返青时期以及小麦成熟时期，更低于小麦收割完毕后的裸土时期，植被覆盖度高时，土壤植被系统截留的总辐射也高。　　 土壤温度具有明显的日变化特征，且明显滞后于净辐射，随着深度的增加，温波振幅明显减小。就全年的土壤温度而言，在12月到次年2月有一个低温中心，冻结深度大概在20cm；7月到8月间有一个暖中心。与土壤温度不同，土壤湿度日变化不明显，仅在10点以后随温度的升高表面湿度降低。在平凉地区，20cm土壤湿度全年低于其余各层。降水对土壤温度和土壤湿度都有明显的强迫作用，随着降水的发生，土壤温度迅速下降，表层湿度迅速上升。土壤温度梯度也具有明显的日变化特征。随着下垫面的不同和土壤物理性质的不同，土壤温湿度的日变化和土壤温度梯度的日变化也有明显的差别。　　 利用LOPEX试验资料驱动CoLM模式对黄土高原塬区的陆面过程特征进行了模拟。结果表明，CoLM模式能够较好地模拟出裸地下垫面感热通量、潜热通量以及部分辐射分量，但对农田下垫面模拟能力较差，需要进一步改进。