陆面与大气之间的耦合过程存在于多时空尺度。局地陆面要素异常经过一定时间的累积，可通过陆气反馈对更大时空尺度的大气变化产生影响，与干旱的增强和维持有密切关系，干旱给人类的生活和农业生产造成了严重的危害。然而，陆气耦合特征随时间尺度如何变化？天气尺度陆-气之间的水汽热力反馈过程与季节尺度干旱事件有何联系？季节性干旱过程中逐日局地反馈诱发的地表热力异常如何影响更长时间尺度自由大气的热力、动力过程？该影响是否会导致更大范围的降水异常？这些问题都缺乏系统研究。鉴于此，本博士论文的主要研究目标是:揭示东亚区域多尺度陆气耦合特征，阐明天气尺度局地土壤湿度-蒸散发-边界层稳定度-降水的耦合过程与季节干旱之间的联系，探究局地天气尺度陆气耦合与大尺度环流的相互作用及其影响下游地区季节干旱的动力机制。围绕上述研究目标，本论文从多尺度陆气耦合变化规律，局地陆气耦合对大尺度准定常波的影响机理等方面开展研究。论文主要成果总结如下:
　　(1)揭示了东亚地区多尺度陆气耦合特征及其与季风雨带进退的联系，发现陆气耦合随时间尺度增长而增强，热点区（非热点区）的耦合敏感性在季风过境期（后）土壤偏湿（干）的情况下会变得不显著（显著）。利用ERA-Interim再分析资料中1981-2017年5-8月的土壤湿度、蒸散发、降水、气温及边界层要素，对比了土壤湿度-降水耦合及边界层相关变化特征在不同时间尺度（日、候、旬、月）上的差异。结果表明，时间尺度越长，陆气耦合越显著，且耦合显著性对土壤干湿条件的依赖性也越小。其中，土壤湿度-蒸发的日尺度耦合与季风雨带的进退密切相关。例如，华北、东北等半干旱半湿润地区为传统意义上的陆气耦合热点区域，但是在季风期土壤较湿的情况下，陆气间的反馈并不显著。而在被认为是非耦合热点区的华南地区，在雨季过后偏干的土壤条件下，也呈现显著的陆气反馈。
　　(2)以东北地区为例，阐明了局地天气尺度陆气耦合的气候态特征及其和跨季节干旱之间的联系，发现该地区4-7月“干耦合”事件的持续时间比“湿耦合”事件的持续时间更长，表层土壤湿度-边界层之间的逐日尺度“干耦合”对深层土壤的跨季节尺度干旱有很好的指示意义。利用一种可以描述土壤湿度和边界层之间水分反馈的度量方法和基于该方法的耦合干旱指数，将天气尺度陆气耦合和跨季节干旱相联系，分析了中国东北地区天气尺度陆气耦合的气候态演变及其在跨季节干旱过程中的特点。结果表明干、湿耦合事件均具有通过地表-边界层间的反馈使其自身得以持续的特性。耦合事件的类别取决于边界层的水汽初始条件，干（湿）耦合事件对应干（湿）的初始边界层。东北地区干耦合事件的持续时间明显长于湿耦合事件。长时间持续的表层土壤湿度和边界层之间的局地逐日“干耦合”对应着跨季节尺度的深层土壤干旱。
　　(3)提出了局地陆气耦合与行星波动相互作用从而影响下游跨季节干旱的动力机制，发现贝湖南侧的陆气耦合对上游罗斯贝波波列有锁相效应，被锁相的贝湖南侧反气旋东侧的北风异常是导致东北持续性干旱的直接原因。针对2017年3-7月东北地区的春夏连旱，分析了环流及陆气耦合特征，结合大气位涡方程诊断了热力和动力过程，并利用区域气候模式WRF和线性斜压模式对诊断结果进行了验证。结果表明，3月北极涛动正位相触发了此次干旱;4-7月，源自大西洋的准定常罗斯贝波列向下游传播，在贝加尔湖南侧区域形成了反气旋中心，该反气旋东侧的北风异常使其下游的东北干旱得以持续。贝湖南侧土壤湿度-边界层的逐日耦合状态在3月由湿耦合主导，4月则转变为由干耦合主导，且在4-7月期间干耦合不断增强。持续的干耦合使得大量感热通量进入大气，并在大气低层形成准定常热源;而在对流层中层，下沉运动导致的云量减少使大气吸收的地表长波辐射减少，形成了冷源。这种上冷下暖的非绝热加热垂直梯度使贝湖南侧反气旋在大气中低层得以维持，该现象可以被认为是贝湖南侧陆气耦合对上游波列的锁相效应。合成分析表明，上述陆气耦合对大尺度环流的作用机理同样适用于东北历年的春夏连旱事件。对贝湖南侧区域2017年3-5月的土壤湿度人为“加湿”，通过WRF模式开展陆气耦合模拟，发现后期5-7月贝湖南侧地表感热对大气低层的准定常加热效应被削弱，不利于反气旋异常的维持，故而下游东北地区的干旱将不能持续。利用与贝湖南侧地表热力异常相关的垂直热廓线驱动线性斜压模式，发现环流对热源的准定常响应和WRF模拟结果一致，进一步证实了贝湖南侧陆气耦合过程通过影响大气环流进而影响下游地区持续性干旱的动力机制。