冰冻圈泛指地球表层中水体以固态保存的圈层，主要包括冰川、积雪、冻土等，是气候系统五大圈层之一，对全球和区域气候变化具有重要的影响。冻土作为冰冻圈的主要组成部分，具有极其敏感的气候效应。我国是世界上第三大冻土国，约占世界多年冻土分布面积的10％，而且主要分布于青藏高原。冻土作为一类特殊的土壤，冰的存在导致了土壤水热传输过程的复杂性，同时对降水和雪融水的入渗产生影响，从而对地—气间能量和水分循环起到调节作用。此外，冻土中存储着大量的有机碳，气候变暖会引起多年冻土退化，使原本储藏在多年冻土中的碳物质经过微生物的降解作用释放温室气体到大气，增强大气的温室效应，对生态系统碳循环以及全球气候变化产生巨大的影响。因此，研究藏北高原土壤的冻融过程及其地表水热交换特征具有重要的意义。　　为了研究藏北高原土壤冻融过程特征及其对地表水热特征的影响，本文主要从以下三个方面进行了研究。首先，利用中国科学院寒区早区环境与工程研究所那曲高寒气候与环境观测研究站BJ站和Amdo站的气象和土壤资料分析了藏北高原土壤的冻融过程特征。其次，利用大气强迫资料驱动CoLM、Noah-LSM和Noah-MP陆面过程模式对藏北高原冻融过程进行了数值模拟，并利用土壤温湿度、地表能量通量等观测资料对模拟结果进行了检验。最后，鉴于冻土参数化方案在冻融过程模拟中的重要性，评估了冻融参数化方案的敏感性，探讨了冻融相变项的敏感性。主要研究结论如下:　　(1)藏北高原季节性冻土区和多年冻土区活动层表层土壤最先发生冻结和融化，然后随着时间推移向下冻结和融化。冻结过程中冻结界面上侧土壤发生冻结，土壤水势减小，而下侧土壤并未冻结，因此在冻结锋面两侧形成一个水势梯度，在这个梯度作用下土壤液态水从冻结锋面下部向冻结锋面运动并冻结成冰。　　(2)三个模式均能够很好的模拟出藏北高原土壤温度和湿度的季节变化趋势。能较好的模拟出形成于表层并向深层入侵的冻结锋面和融化锋面（0℃等温线），再现土壤的冻融过程。地面长波辐射的模拟效果最好，其次为净辐射，地表反射辐射的模拟效果最差。模式对地表能量通量的模拟效果整体上较好，能够模拟出冻融各个阶段地表能量通量的日变化特征。　　(3)对于土壤温度的模拟，冻土渗透参数化方案引起的模拟偏差远远大于过冷水参数化方案，过冷水参数化方案引起的差异主要表现在冻结过程和融化过程。过冷水参数化方案选择Koren99SW方案模拟的土壤液态水含量要大于NY06PM方案。对于总含水量的模拟，冻土渗透参数化方案选择Koren99PM方案模拟得到的表层总含水量要远远大于选择NY06SW方案的模拟值，能够模拟出土壤水分在冻融期间的运移特征。不同冻土参数化方案对模拟的土壤热通量和感热通量在冻结过程和完全冻结期差异较大，潜热通量在冻结过程和融化过程差异较大，而净辐射在每个阶段差异都非常小。　　(4)忽略冻融过程会导致模拟的土壤温度偏低，特别是表层土壤温度，然而对深层温度的影响较小，模拟的深层土壤温度在冬季偏差较大并不是由于计算冻融相变热不够精确导致的，可能是冻土热传导率参数化方案不够精确引起的。