地表是地球系统各圈层（如大气圈、岩石圈、水圈、生物圈和冰冻圈）进行物质与能量交换的直接作用层。近地表土壤冻融过程及其水热状况对全球以及区域气候、地气之间能水循环、地表水文过程及生态环境等均有巨大的影响。青藏高原（以下简称高原）是中、低纬度地区海拔最高、面积最大的冻土区，高原地表土壤经历着频繁的冻融循环，土壤在冻结和消融状态下其热量和水分与大气之间的交换存在巨大差异。高原通过地表的感热加热、潜热释放、辐射等非绝热加热过程与其上和周边的大气发生相互作用，这种过程深刻地影响着其后的季风行为和气候变化过程。　　 监测结果表明，近几十年来气候变化和人类活动已经引起了高原冻土的区域性退化和土壤水热状况的改变，这已经对植被生长、河川径流系数、地表水文过程和线性工程的稳定性产生了不可忽视的影响。在气候变暖的背景下，全面、深入地认识高原土壤冻融过程及其水热状况在不同时空尺度的分布特征和变化规律不仅对气象学、水文学、大气科学等方面的研究有重要的科学意义，还可以为当地生态环境保护、工程建设及可持续发展提供一定的现实依据。　　 本文利用青藏高原中部BJ站(31.37°N，91.90°E;4509ma.s.l.)、NMQ站(31.54°N，91.38°E;4590ma.s.l.)和D105站(33°N，92°E;5020ma.s.l.)观测的高分辨率土壤温度和含水量资料，通过空间对比的方法分析了高原中部不同下垫面（多年冻土和季节冻土）、不同时间尺度（日、季节和年际）和不同空间尺度（水平地带与垂直剖面）的土壤冻融过程及其水热状况的变化特征，阐明了土壤在不同冻融状态（完全冻结、完全消融和存在日冻融循环）下温度和含水量的变化规律，揭示出不同站点及不同深度土壤水热状况对气候变化的响应。最后利用NMQ站2010年7月29日至2011年7月26日的观测资料作为水热耦合模式(SimultaneousHeatandWaterModel，SHAWModel)的强迫场，模拟了NMQ站土壤温度和含水量的动态变化特征。文章的主要结论如下所述。　　 (1)青藏高原中部土壤冻融过程及水热状况存在明显的区域差异。不同站点土壤冻结及消融的起讫时间、持续时段差异显著。在土壤垂直剖面上，不同深度的土壤冻结及消融的起讫时间、持续时段及水热状况亦呈现出微观层面的垂直差异性。影响土壤水热状况的因素具有复杂性和多样性，与土壤温度相比，土壤含水量的差异性更复杂。　　 (2)60cm深度以上土壤温度的日变化近似正弦曲线，60cm深度以下土壤温度的日变化比较微弱。土壤日最高温度和最低温度分别随土壤深度增加呈指数函数减小和增大，土壤温度日振幅随土壤深度增加呈指数函数减小。土壤温度的年内变化近似正弦曲线，年内最高温度和最低温度分别随土壤深度增加呈指数函数减小和增大，且出现时间随土壤深度的增加存在滞后效应，土壤温度季节振幅随土壤深度增加呈指数函数减小。在年尺度的冻融循环周期内，土壤分别于3～4月和9～10月出现2次温度梯度转换。　　 (3)土壤在一定深度表现出相应的高含水层和低含水层。60cm深度以上土壤与大气之间的水分交换比较频繁。在夏季消融期，4和20cm深度土壤含水量对降水具有明显的响应，且因降水频率和强度而异。冻结过程有利于土壤维持水分，土壤的消融和冻结过程促使土壤未冻水含量在高原季节转换期出现急增和锐减，这为夏季风爆发前其通过蒸发向大气输送水分和热量提供了有利条件。由于水的热容量较大，其冻结和消融过程中会释放和吸收大量的相变潜热，土壤含水量对土壤冻融过程及温度的分布有显著影响。　　 (4)在土壤完全消融期，土壤含水量、地表蒸散发和大气降水之间存在相互反馈的效应。在冻融过程中，土壤通过导水系数和土壤水容量的变化改变土壤渗透参数和地表径流，进而影响地表水文过程。冻土退化对气候变化是一个缓慢的响应过程，青藏高原中部土壤水热状况对气候变化的响应敏感且迅速。　　 (5)SHAW模式较好地模拟了NMQ站土壤温度和含水量的动态变化特征。模式对土壤温度的模拟效果较好，且深层土壤温度的模拟效果优于浅层土壤;模式对土壤含水量的模拟效果欠佳，模拟值与观测值的差异较大，这也是目前模型研究在高原冻土环境下普遍存在的问题。由于影响土壤水热状况的因素复杂且多样，加之水分本身亦有复杂的相态变化，陆面过程模式中要对其进行详细地刻画和准确地模拟仍是一个挑战;另外，由于高原特殊的地理环境特征必须对陆面过程模式的冻融参数化方案做适当的改进。