土壤湿度作为陆面过程的重要因子,对局地及邻近地区的大气环流和天气气候有重要影响。青藏高原(简称高原)的土壤湿度观测站点稀少,时间较短,给高原的气候效应研究带来了困难。本文首先利用观测资料对再分析、陆面模式和卫星反演等8种替代资料进行适用性评估,在得到最优替代资料的基础上,对高原土壤湿度的时空特征进行分析,并重点探讨了其对周边区域,特别是我国东部的气候影响,得出以下主要结论:(1)各站点高原土壤湿度在表层、中层、深层的变化均具有很好的一致性,相关系数均在0.8以上。基于此,将8种替代资料分别在各测站和大范围区域与观测资料进行对比,发现卫星反演资料SSM/I RETRIEVALS在大部分站点都与观测资料的年际变化上升/下降趋势一致。同时,基于逐日资料计算的评估指标显示,该替代资料在所有站点都与观测值呈显著正相关,其标准差在高原东南和中部与观测较为接近,适用于高原的大范围地区。因此,SSM/I RETRIEVALS是研究高原土壤湿度的一套相对较好的替代资料。(2)高原各季节平均的土壤湿度空间分部特征与降水和温度的分布相似,在南部边缘最大,由东南向西北递减。整个高原区域平均的土壤湿度在各个季节平均都有显著的增加趋势,相对应的高原降水和温度也有增加的趋势,春季土壤湿度主要受前期温度影响,夏季土壤湿度主要受前期降水影响,秋季土壤湿度则由前期降水和温度共同决定。去除线性趋势后,春季土壤湿度的年际变化周期为4a和2.5 a,夏季和秋季土壤湿度的年际变化主周期分别为5 a和7 a。(3)高原春季土壤湿度在东部和西部各有一个年际变率大值区,这两个区域的土壤湿度年际变化近似独立,由表层到深层变化一致,并能从春季持续到夏季。两者均与长江流域夏季降水有密切联系,且关系恰好相反,它们构成的东-西“偶极型”模态对长江流域夏季降水有着显著的影响,相关系数高达0.72。定义东部关键区减去西部关键区土壤湿度指数TPSMI,发现春季与夏季的TPSMI相关系数为0.56,即春季表层土壤湿度的异常信号能够稳定持续到夏季。(4)当TPSMI偏大时,即高原东部土壤湿度偏大,而西部偏小时,夏季在高原东部(西北部)存在一个潜热(感热)热源,诊断分析和数值模拟都表明,二者共同作用能在对流层中高层从高原西部经我国大陆直至东北地区激发出一个气旋(C)—反气旋(A)—气旋(C)波列,该波列呈相当正压结构,有利于东北冷涡的加强及冷空气向南侵袭;与此同时,南亚高压加强东伸,西太副高西伸加强,低空南方暖湿气流与北方干冷气流在长江流域汇合,低层辐合,伴随着上升运动加强,从而有利于夏季长江流域降水增多;反之,当TPSMI偏小时,夏季长江流域降水偏少。(5)利用WRF模式分析高原春季土壤湿度影响长江流域夏季降水的物理过程。数值试验结果进一步验证了上述观测分析的结论,即初始时刻高原土壤湿度的异常,能够持续到后期整个夏季,当高原东部土壤偏湿,而西部土壤偏干时,长江流域东部降水偏多,西部降水偏少;当高原东部土壤偏干,而西部土壤偏湿时,整个长江流域降水偏少。