干旱是一种频繁发生的自然灾害,长时期、大范围观测资料尤其是土壤湿度资料的缺乏制约着人们对干旱问题的认识和监测与评估。近年来,陆面模式结果作为一种资料替代正受到越来越多的重视和应用。而在我国,能够利用陆面模式进行实时监测干旱的工作还较为缺乏。因此,本文利用CABLE(Community Atmosphere Biosphere Land Exchange)陆面模式,在对模式模拟效果检验基础上,建立基于CABLE模式的干旱监测技术和方法。通过从干旱定义和物理过程复杂性方面与SPI、SPEI和PDSI指数进行对比分析并验证模式监测效果。并分区域、分季节,从干旱演变趋势、受旱面积、累积发生月数、持续时间和影响机理方面,探讨我国过去60年干旱演变特征。主要结论包括:(1)模式模拟能力评估。CABLE模拟的蒸散发和总径流量与GSWP-2多模式结果和全球主要河流观测值一致性高。在热带地区,CABLE与GSWP-2对蒸散发的低估由降水强迫资料误差引起。与VIC模拟结果和通榆站观测资料比较显示,CABLE能够再现我国地表径流和蒸发的基本特征。对我国中东部土壤(0~173.8 cm)湿度缓变趋势模拟效果好。在西北地区,春季积雪融化对模拟土壤湿度影响明显。(2)准实时强迫资料构建和基于CABLE模式的干旱监测技术开发。应用原有1948-2000年NCC(NCEP Corrected by CRU)强迫资料构建方法,利用CMAP周平均降水强迫资料替代原CRU降水资料,将NCC资料从2001年延伸到准实时(滞后7 d左右)状态。延伸后与延伸前及观测降水资料比较,资料偏差、均方根误差和相关系数均表明延伸后资料的可靠性。华南地区误差较大由CMAP资料造成。并综合运用Shell语言、NCO和GrADS软件,完成基于CABLE陆面模式的干旱监测技术开发,并实现从强迫资料生成到监测产品绘图各流程自动化。(3)对我国近年来重大干旱事件监测效果检验。对河南省2001-2002年典型干旱事件分析显示,模式能够有效监测河南省干旱事件的发生和发展过程,与各区域站点对比显示出模式对干旱起止时间和等级的监测能力。对2009-2011年西南(贵州)分析显示,模式监测干旱发生时间滞后于K和CI指数,干旱持续时间较两个指数短。西南地区土壤雨季得到充分补充能够延滞干季土壤水分流失速度和K与CI指数侧重监测气象干旱是造成差异原因。(4)与标准化降水指数(SPI),标准降水蒸发指数(SPEI)和帕尔默旱度指数(PDSI)的对比分析,揭示出不同干旱指数定义和物理过程复杂性对干旱监测效果的影响。对由同一套NCC强迫资料得到的干旱指数对比显示,我国大部分地区春、秋季SPI和SPEI空间分布相似,表明干旱主要受降水影响。由于西北春、秋季温度对蒸发影响强于降水,所以PDSI和CABLE对蒸发影响因素的更全面考虑使春、秋季两者分布特点相似。夏季,PDSI和CABLE在南方的分布差异由该季节地表能量对蒸发起主导作用、蒸发计算方法不同、植被覆盖度和土壤蒸散和冠层传输差异共同造成。通过对1997/1998年和2009/2010年两次干旱个例的分析表明,模式与观测土壤湿度结果一致、与PDSI监测效果接近。CABLE还能够反映出不同土壤层的变化和深层土壤需要更多降水和时间补充植被根区水分流失这一现象。(5)揭示了过去60年的干旱演变特征。1990s中期开始,东北、华北和西南显著变干,干旱发生次数增多;西北和西藏2000年后略微增湿,干旱发生次数减少。1970s中期和1990年左右是全国受旱面积较少时期。2000年后,受旱面积显著增长。1954-2013年,我国轻-特旱年均受旱面积分别占占国土面积15.01%、10.02%、5.02%和5.07%,年均受旱面积为35.12%。东北、西南和华中受旱面积2000年之后显著增加,华北1995年后表现为增加趋势。西北和西藏地区无明显变化,华东略有增加。前(1954-1983年)后(1984-2013年)两个时期,干旱累积发生月数分析显示,干旱增幅度最大在100°E以东北方地区。区域性重旱发生次数由多到少依次为:东北、华中、华北、华东、西南和西藏。且东北、西南和华东发生在2000年之后。(6)揭示了影响我国干旱演变的主要因素。春季,各区域土壤湿度与降水均为正相关,相关系数为0.44~0.67。东北和西藏由于温度较低,引起模式中土壤结冰、土壤孔隙度减小,降水下渗减少,土壤水分补充减少,加之冻融过程影响,造成降水与土壤湿度变化相关性低。短波辐射与土壤湿度在大部分地区呈负相关。东北、西北和西藏春季气温低并常有积雪,地表反照率高,接收能量减少,造成辐射与土壤湿度相关性不高。秋季与春季类似,但受“华西秋雨”和东北秋季降水偏多影响,西藏和东北土壤湿度与降水相关性高于春季。且秋季由于生长旺盛的植被能够阻止土壤水分流失,造成大部分地区土壤湿度与短波辐射相关性不如春季显著。夏季,南方土壤水分呈饱和状态与多云天气影响太阳辐射能量传输和吸收是造成南方土壤湿度与降水和辐射相关性低于北方的主要原因。