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陆面能量交换是联系陆地和大气两个系统之间的关键纽带，驱动着陆地上的大气运动，是理解天气和气候变化的重要方面。夏季风影响过渡区是我国夏季风向中纬度西风带过渡的区域，是冷干与暖湿气团的频繁交汇地带；该区气候变化的影响因素复杂，气候的动态性最明显，但是夏季风对该区域的影响无疑是最为重要的因素之一。最近几十年我国夏季风总体处于持续减弱的阶段。在此背景下，夏季风影响过渡区面临着干旱化和荒漠化的压力，并且这种气候环境变化趋势也正在驱动该地区的陆面能量交换特征发生显著变异。因此，十分有必要深入研究陆面能量交换对夏季风的响应。本文首先构建了用于描述夏季风过渡区夏季风活动的季风湿润指数，接着分析了该区域陆面能量通量的时空特征；在此基础上研究了陆面能量通量交换对夏季风的响应特征及其响应机制。得到以下主要结论：
(1)夏季风活跃度的定量描述。本文基于比湿阈值构建了一个能够反映过渡区内夏季风活跃度的夏季风湿润指数(HI)。这些比湿阈值能够描述东亚夏季风的季节性迁移。新构建的HI指数可以准确表征过渡区内与东亚夏季风相关的大气湿度状况，而且还能够捕捉到我国夏季降水的主导模态。因此，HI能够准确衡量夏季风过渡区内的夏季风活跃度。从年代际看，1980s夏季风过渡区内夏季风活跃度偏低(即HI偏小)，之后1990s活跃度有所增加，但是2000年后，夏季风活跃度再次处于较低的状态。
HI能够反映夏季风环流的异常，与西太平洋副热带高压和东亚副热带西风急流的显著异常之间存在显著相关性，而西太平洋副热带高压和东亚副热带西风急流控制着过渡区内夏季风水汽输入。从更大尺度而言，这些环流异常与ENSO有关。相关分析表明，高(低)HI往往发生在ENSO的冷(暖)期，伴随着暖向冷(冷向暖)的状态转变。HI和ENSO之间的联系可以通过两种可能的机制解释。一种是高层纬向风异常波列传播。通过热成风平衡和涡动驱动的平均经向环流，纬向风异常波列能够将与ENSO相关的纬向风异常向北传播到过渡区。另一种机制涉及印度夏季风和中纬度环球遥相关。当印度夏季风与ENSO之间的相互作用活跃时，ENSO可以通过印度夏季风和中纬度环球遥相关对过渡区的湿度产生影响。
(2)夏季风影响过渡区陆面能量交换的时空特征。首先，夏季风影响过渡区内潜热通量在空间上表现出明显的过渡特征，由过渡区之外的相对均衡状态进入到过渡区内的‘快速转换’，而且这种过渡特征在夏季更加突出。但是感热通量的过渡特征较弱，且仅在夏季出现。其次，陆面能量交换在东西和南北方向都表现出“阶梯型”的变化特征，表明陆面能量交换具有明显的区域特征。从年际尺度而言，夏季风过渡区内潜热通量总体上表现出上升趋势，而感热通量表现出减弱趋势。在20世纪末陆面能量通量经历了一次显著的年代际波动；在波动之前，潜热和感热通量的变化与夏季风活动的强度密切相关，之后则更多受人类活动的影响。
(3)陆面能量通量对夏季风湿润指数HI的响应特征。感热通量对HI的响应空间特征为东西向的“+-+”型，表现出纬向的空间差异，即黄土高原区、华北区以及东北区三大气候区域之间的差异，表明感热通量对夏季风湿润指数的响应带有气候背景的烙印。潜热通量对HI的响应空间特征为“±”型，表现为经向的空间差异，即过渡区北部和南部之间的差异，这跟夏季风影响程度的空间分布是一致的。从这个角度而言，潜热通量对夏季风湿润指数的响应最为直接。而且，这种响应空间型与陆面能量通量的主导EOF空间模态、强弱季风年的差异空间型一致。
(4)陆面能量通量响应夏季风湿润指数的主要机制。响应机制涉及净辐射和土壤湿度、近地层温度和比湿垂直梯度dt和dq以及生物物理特性参数三个方面。HI首先会影响土壤湿度，这一方面直接影响陆面能量交换，另一方面会影响植被生态系统，植被生物物理特性随之变化。土壤湿度和植被生物物理特性的改变会调节陆面能量交换的限制因子；这使得陆面能量交换与近地面垂直温湿梯度和植被生物物理特性的关系发生变化，最终改变陆面能量通量。
在净辐射一定情况下，植被生态物理特性显著相关于土壤湿度以及dt和dq，即土壤湿度的变化会引起植被生态物理特性的变化，进而影响dt和dq。但是在土壤湿度一定的情况，植被生物物理特性与dt和dq的关系很弱；即净辐射的变化，并不能引起冠层物理特性的规律性变化。但是，土壤湿度对植被生态物理特性变化的解释度以及植被生态物理特性对dq的解释度都受到夏季风强度(即HI)的调控；夏季风湿润指数越大，解释度也就越低。在强夏季风年，夏季风过渡区内降水增多，土壤湿度偏高；此时，冠层耦合指数Ω偏大，大气与冠层之间的耦合强度减弱，使得陆面能量交换更多依赖于净辐射，陆面能量通量表现出能量限制型的特征，与植被特性参数的关系减弱。反之，降水减少，土壤偏干；此时，冠层耦合指数Ω偏小，冠层与大气之间的耦合加强，陆面能量通量对饱和水汽压差(土壤湿度)的依赖增强，陆面能量交换表现出土壤湿度限制的特征，与植被特性参数的关系增强。因此，陆面能量通量通过土壤湿度以及冠层物理特性的变化来响应HI。
(1)夏季风活跃度的定量描述。本文基于比湿阈值构建了一个能够反映过渡区内夏季风活跃度的夏季风湿润指数(HI)。这些比湿阈值能够描述东亚夏季风的季节性迁移。新构建的HI指数可以准确表征过渡区内与东亚夏季风相关的大气湿度状况，而且还能够捕捉到我国夏季降水的主导模态。因此，HI能够准确衡量夏季风过渡区内的夏季风活跃度。从年代际看，1980s夏季风过渡区内夏季风活跃度偏低(即HI偏小)，之后1990s活跃度有所增加，但是2000年后，夏季风活跃度再次处于较低的状态。
HI能够反映夏季风环流的异常，与西太平洋副热带高压和东亚副热带西风急流的显著异常之间存在显著相关性，而西太平洋副热带高压和东亚副热带西风急流控制着过渡区内夏季风水汽输入。从更大尺度而言，这些环流异常与ENSO有关。相关分析表明，高(低)HI往往发生在ENSO的冷(暖)期，伴随着暖向冷(冷向暖)的状态转变。HI和ENSO之间的联系可以通过两种可能的机制解释。一种是高层纬向风异常波列传播。通过热成风平衡和涡动驱动的平均经向环流，纬向风异常波列能够将与ENSO相关的纬向风异常向北传播到过渡区。另一种机制涉及印度夏季风和中纬度环球遥相关。当印度夏季风与ENSO之间的相互作用活跃时，ENSO可以通过印度夏季风和中纬度环球遥相关对过渡区的湿度产生影响。
(2)夏季风影响过渡区陆面能量交换的时空特征。首先，夏季风影响过渡区内潜热通量在空间上表现出明显的过渡特征，由过渡区之外的相对均衡状态进入到过渡区内的‘快速转换’，而且这种过渡特征在夏季更加突出。但是感热通量的过渡特征较弱，且仅在夏季出现。其次，陆面能量交换在东西和南北方向都表现出“阶梯型”的变化特征，表明陆面能量交换具有明显的区域特征。从年际尺度而言，夏季风过渡区内潜热通量总体上表现出上升趋势，而感热通量表现出减弱趋势。在20世纪末陆面能量通量经历了一次显著的年代际波动；在波动之前，潜热和感热通量的变化与夏季风活动的强度密切相关，之后则更多受人类活动的影响。
(3)陆面能量通量对夏季风湿润指数HI的响应特征。感热通量对HI的响应空间特征为东西向的“+-+”型，表现出纬向的空间差异，即黄土高原区、华北区以及东北区三大气候区域之间的差异，表明感热通量对夏季风湿润指数的响应带有气候背景的烙印。潜热通量对HI的响应空间特征为“±”型，表现为经向的空间差异，即过渡区北部和南部之间的差异，这跟夏季风影响程度的空间分布是一致的。从这个角度而言，潜热通量对夏季风湿润指数的响应最为直接。而且，这种响应空间型与陆面能量通量的主导EOF空间模态、强弱季风年的差异空间型一致。
(4)陆面能量通量响应夏季风湿润指数的主要机制。响应机制涉及净辐射和土壤湿度、近地层温度和比湿垂直梯度dt和dq以及生物物理特性参数三个方面。HI首先会影响土壤湿度，这一方面直接影响陆面能量交换，另一方面会影响植被生态系统，植被生物物理特性随之变化。土壤湿度和植被生物物理特性的改变会调节陆面能量交换的限制因子；这使得陆面能量交换与近地面垂直温湿梯度和植被生物物理特性的关系发生变化，最终改变陆面能量通量。
在净辐射一定情况下，植被生态物理特性显著相关于土壤湿度以及dt和dq，即土壤湿度的变化会引起植被生态物理特性的变化，进而影响dt和dq。但是在土壤湿度一定的情况，植被生物物理特性与dt和dq的关系很弱；即净辐射的变化，并不能引起冠层物理特性的规律性变化。但是，土壤湿度对植被生态物理特性变化的解释度以及植被生态物理特性对dq的解释度都受到夏季风强度(即HI)的调控；夏季风湿润指数越大，解释度也就越低。在强夏季风年，夏季风过渡区内降水增多，土壤湿度偏高；此时，冠层耦合指数Ω偏大，大气与冠层之间的耦合强度减弱，使得陆面能量交换更多依赖于净辐射，陆面能量通量表现出能量限制型的特征，与植被特性参数的关系减弱。反之，降水减少，土壤偏干；此时，冠层耦合指数Ω偏小，冠层与大气之间的耦合加强，陆面能量通量对饱和水汽压差(土壤湿度)的依赖增强，陆面能量交换表现出土壤湿度限制的特征，与植被特性参数的关系增强。因此，陆面能量通量通过土壤湿度以及冠层物理特性的变化来响应HI。