由于多年冻土在地气能水交换中的特殊作用，把多年冻土陆面过程模式纳入区域气候模式是目前相关学科研究的焦点之一，揭示多年冻土区陆面能水平衡过程和机理对陆面模式和全球气候模式的发展具有重要意义。本论文以中国科学院青藏高原冰冻圈观测研究站的西大滩、唐古拉两个综合观测场为研究区域，利用气象梯度塔、涡动相关系统及活动层的观测数据，围绕多年冻土区活动层水热过程研究开展。首先以西大滩(青藏高原多年冻土北界)为研究为区域，分析活动层中净热量变化状况；计算冻融过程中的相变热、活动层内部的对流热并分析活动层中各部分能量的分配状况，为青藏高原多年冻土区陆面模式改进、水文和生态研究提供科学依据；然后以唐古拉(青藏高原多年冻土腹地)为研究区域，考察了该地区小气候环境特征；计算感热、潜热通量，利用10cm土壤热通量估算地表热流，并分析了地表能量通量状况；利用SHAW模型模拟地表能量通量、土壤温度和土壤未冻水含量，初步分析该地区地-气能水交换机理。通过以上研究，得到如下主要结论：　　 1、西大滩能量通量的计算结果表明，多年冻土上限(活动层底部：1.6m)的能量通量与地表土壤热通量的季节变化趋势一致，但变幅较小，年平均值为1.0 W·m。2，2009年11月到2010年9月总热量为241.54MJ。三种不同计算方法的对比分析显示，外推法所得结果较为准确。　　 2、西大滩地区冻融过程中活动层内部的传导性热量(传导热和热容)占总热量的绝大部分，为89％，相变热和对流热共占11％，其中对流热仅占0.5％。　　 3、唐古拉地区气温较低，月变化范围呈现出冬春季节大，夏秋季节小的趋势；该地区风速相对稳定，冬季风速较大，夏季较小。向下短波辐射、向上/向下长波辐射、净辐射都有明显的季节特征。受季风和活动层融化的影响，相对湿度的变化呈现明显的季节特征；降水主要集中在5-9月份；浅层土壤未冻水含量5-10月整体较高，与活动层融化过程相对应；不同深度地温的变化趋势具有一致性，但土壤剖面温度最低值的出现时间随深度的增加而滞后。　　 4、唐古拉地区地表能量通量的变幅较大，季节变化明显。地表热流一年变化呈抛物线趋势，暖季呈现正值，冷季呈现负值。感热与潜热随季节呈交替变化：春季净辐射较低，主要转化为感热，到春末由于土壤未冻水含量和降水量的增加，潜热与感热逐渐相当；夏季的净辐射非常强，主要转化为潜热，潜热占主导地位；秋季净辐射开始变小，潜热与感热再次逐渐相当；冬季净辐射较低，感热重新占据主导地位。这主要与高原季风活动、活动层冻融过程以及净辐射的年内变化有关。　　 5、利用SHAW模型模拟了唐古拉地区的地表能量通量、土壤温度和土壤未冻水含量。在模拟过程中，对土壤水力学参数进行了修正，并利用三种不同地表反照率的选取方案进行模拟试验。结果表明，SHAW模型能够较为成功地模拟多年冻土区地表能量通量、活动层土壤温度特征，而对土壤含水量模拟不太理想，但对其变化趋势模拟较好；在模拟试验中，模型输入参数地表反照率取1-12月份各自月份的月平均地表反照率后，模型对地表能量通量、活动层土壤温度和湿度的模拟效果有了明显的提高；而用一种地表反照率的参数化方案对模型进行修正后，模型对活动层土壤温度和湿度的模拟效果有了明显的提高，对地表能量通量的模拟效果提高不明显。总体上，SHAW模型对高原多年冻土区土壤冻融过程的模拟具有优势，是研究高海拔多年冻土区活动层土壤水热过程较为理想的陆面模式。