随着大气、海洋数据同化系统的完善和发展，陆面过程模式对地表复杂过程描述能力的不断提高，陆面数据同化系统的研究也开始受到越来越多的关注，是近年来同化方法应用到地球表层科学和水文学中而迅速发展起来的热点问题。本世纪初，随着北美(全球)陆面数据同化系统、欧洲陆面数据同化系统的建立，利用卫星、雷达数据同化地表土壤水分、地表温度、能量通量等工作正逐步展开。 本文就立足于目前比较流行的CLM模型，美国通量网不同下垫面的地表观测数据和小汤山野外实验数据，以及对应站点的MODIS地表温度，利用集合卡曼滤波算法搭建了陆面数据同化系统，并在不同的下垫面验证了该系统的模拟效果。CLM模型综合了LSM、BATS、IAP94等模型的优点，涵盖了对植被、土壤、冰雪、冻土、湿地及湖泊等过程的参数化。美国通量网包含的植被类型丰富，数据质量可靠，连续性强，观测的参数超过40个，每个站点的类型比较均一并且范围大，并且很多站点都是MODIS产品的验证点。MODIS地表温度产品的精度很高，是定量化研究陆地表面和大气相互作用的重要依据。 首先分析了验证同化算法的不同下垫面的能量通量变化和闭合情况。接着通过模型参数的敏感性分析，得出CLM在不同下垫面(农作物、草地、森林、裸地等)的参数化方案和适用性。然后引入集合卡曼滤波数据同化算法，结合MODIS得到的地表温度产品，综合考虑观测和模型的不确定性，构建了融合从遥感数据提取出的信息到地表动态模型中的陆面数据同化系统，将得到的地表蒸散在不同下垫面进行了单点验证。 通过实验数据分析，模型模拟和同化系统的运行，可以得出以下几点结论： 1.每个站点都采用涡度相关技术测定地表能量通量，但测量结果都偏低，不同下垫面存在不同程度的能量不闭合情况，这些在模型模拟和进行同化实验的时候都应该特别注意。 2.利用不同下垫面的气象资料和地表参数驱动CLM模型，考察模式对陆面过程季节变化特点的模拟能力。发现CLM模型可以很好的模拟净辐射和感热通量，不同下垫面，不同季节对潜热通量和地表温度的模拟存在不同的偏差。不同下垫面存在不同程度的能量不闭合。 3.检验地表能量通量对陆面模型中不同重要参数的敏感性。表明土壤质地的改变会对模型模拟的能量通量产生比较大的影响。相比较而言，农作物和裸地下垫面对地表温度比较敏感。比辐射率变化对农作物下垫面生长季之外和裸土的能量通量和地表温度影响比较大。农作物下垫面比辐射率变化0.4，会引起感热通量变化9.722W/m2，潜热通量变化7.881W/m2，分别占感热和潜热通量的11.7％，11.2％。而在森林和草地下垫面，比辐射率的变化不会引起能量通量和地表温度发生太大变化。指出在接下来的同化实验中，农作物下垫面和裸土的比辐射率就要根据地表实测，结合遥感资料，提高模型输入比辐射率的精度。 4.实验表明，地表气温，空气动力学温度，辐射计测得的温度，亮度温度，CLM模型模拟的地表温度和遥感反演的地表温度之间存在差异，这在模型和遥感数据结合是非常需要慎重考虑的问题。 5.利用卡曼滤波算法对土壤的热扩散方程进行离散化，定量化模型误差和观测误差，分别同化实验观测的地表温度和MODIS的陆面温度产品到模型中，设计不同的同化实验方案，将同化结果跟观测和模型模拟，并在不同的下垫面验证了同化得到得到感热和潜热通量。结果表明同化算法在短时间或者季节到年的变化周期内都可以提高模型对温度的预报能力。