本文用卫星遥感的SWI(土壤水指数)资料和农业气象站观测的土壤湿度资料反演东亚区域不同层次的土壤湿度，并用于模拟98年夏季的暴雨以及97/98年的极端气候事件。同时，为了揭示土壤湿度在气候变化中的重要性，SWI反演的土壤湿度作为“真实”的土壤湿度分布进行敏感性试验，并分析其对能量、水分和环流的影响。另外，我们还建立一个4D-EOF检验模式模拟气候及其变化的能力。 (1)土壤湿度分布特征及其反演 观测资料表明土壤湿度具有很显著的时空变化和垂直变化，表层的土壤湿度与日降水变化高度相关，97年和98年的土壤湿度分布也有明显的差异。由于测站分布不均匀，边远地区测站稀少，观测的土壤湿度不能真正的反映土壤湿度的多变性的特点，有必要找到异于常规观测的方法反演土壤湿度的分布。 SWI资料和土壤湿度观测资料反演得到东亚区域大尺度、不同层次土壤湿度资料克服了其大尺度观测上的困难，在模拟区域土壤湿度具有高分辨率，不但反映了土壤湿度与各个土壤参数之间的线性关系，同时也反映了其非线性关系。NCEP再分析资料的土壤湿度比观测值偏大，而SWI反演的土壤湿度能客观的反映出观测中不同测站土壤湿度的波动，与实际观测更为接近。同时，SWI反演的土壤湿度能客观的反映出97年和98年的与极端气候特征对应的土壤湿度变化。 (2)SWI土壤湿度模拟98年夏季暴雨 SWI反演的土壤湿度资料被用于MM5V3模式中替代NCEP再分析资料的土壤湿度场，并对模拟结果进行比较，NCEP再分析资料和SWI资料的土壤湿度都能够很好的模拟出降水雨带的分布，但是，与NCEP再分析资料的模拟结果比较，SWI资料模拟的降水强度和分布与实况更为接近，土壤湿度的更新能提高降水的模拟能力。6月13-14日的暴雨模拟显示：SWI资料模拟能为增强的降水提供更多的水汽，并有利于中尺度系统的发展，这对暴雨很重要。相对于NCEP再分析资料模拟，SWI模拟的在强降水区域土壤湿度增大、温度降低以及降水增加，并对能量、水分和环流产生影响。对流降水和非对流降水均增加，但是非对流降水的差异大于对流降水。SWI反演的土壤湿度影响陆-气相互作用并对大气环流产生影响。与NCFP再分析资料模拟的土壤湿度比较，SWI反演的土壤湿度模拟的土壤湿度与实况更为接近。 (3)SWI土壤湿度模拟97、98年极端气候事件 97年干旱而98年洪涝，与NCEP再分析资料的模拟结果比较，SWI资料模拟的位势高度场、温度场、海平面气压场和相对湿度场更接近实况，说明用反演的SWI土壤湿度资料替代NCEP再分析资料的土壤湿度是可行的。与97年比较，98年的模拟结果与实况更为一致。97年环流和温度场的分布对土壤湿度的改变更为敏感。干早年和洪涝年SWI资料与NCEP再分析资料的土壤湿度模拟的高度场有明显的差异，也许洪涝年的环流场对于土壤湿度的改变能够有更长的记忆性。土壤湿度的改变对温度场的影响大于对应的高度场，对低层的影响大于高层。 与NCEP再分析资料模拟结果比较，SWI资料的土壤湿度能改善降水模拟能力及温度场、高度场以及水汽场的模拟，并能客观的模拟出洪涝年与干旱年的差异，SWI模拟结果与实况更为接近。 (4)SWI反演的土壤湿度模拟气候极端事件的敏感性分析-初始土壤湿度影响 模拟的整个区域的土壤湿度与初始土壤湿度正相关，97年对初始土壤湿度的变化比98年敏感。不同区域受初始土壤湿度的影响是不一致的，西南地区与土壤湿度正相关。 局部区域的土壤湿度改变的模拟结果分析显示，华北地区土壤湿度加倍，有利于华北大部和东北部分区域的夏季的土壤湿度增大，对于长江中下游地区的影响有相反的结果。长江中下游土壤湿度减半，该区域和华北地区夏季的土壤湿度均减少。局部区域的初始土壤湿度改变，不但对该区域产生影响，还通过环流、能量及水汽对其它区域产生影响。97年对于初始土壤湿度的敏感性比98年强。97年(98年)华北地区(长江流域)初始土壤湿度加倍(减半)，对华北地区(长江流域)模拟的夏季土壤湿度的改变是长江流域(华北地区)的6倍，华北地区对非对流降水的影响大于对流降水，而长江流域的对流和非对流降水的影响相差不大，但是非对流降水的净增减值强于对流降水。 (5)SWI反演的土壤湿度模拟暴雨及气候极端事件的敏感性分析-分辨率影响 模式分辨率的改变对雨带的形态分布模拟有影响，同时积分初始条件的更新能改善雨带区域分布的模拟，SWI资料的模拟结果比NCEP再分析资料的模拟结果更接近实况。地形和模式分辨率对暴雨过程及气候极端事件的模拟均有影响。 (6)4维EOF分析检验数值模式模拟气候及其变化能力研究 这里提出一个所谓4维经验正交函数(4D-EOF)方法检验数值模式模拟气候及其变化能力研究，并用于分析我们参加的东亚季风国际区域模式比较计划(RMIP)MM5V3模拟的1989-1998年10年月平均100hPa、500hPa、700hPa、1000hPa 4个位势高度场的模拟结果及其距平场；同时分析对应的NCAR/NCEP再分析资料，进而对比两者检验模式模拟东亚季风气候及其变化能力。结果表明：对于月平均高度场的第一特征向量场，模式能比较准确地模拟出平均气候场的分布及其垂直相当正压性的结构特征；对于月平均高度距平场第一、二特征向量场，模式对于距平场的模拟也较成功，垂直方向有明显的相当正压性特征；月平均高度场及其距平场相应的月际变化和年际变化特征也在模拟中得到较好的反映。4D-EOF具有综合检验数值模式模拟气候及其变化的能力，而MM5V3模拟90年代东亚气候及其变化能力是令人满意的。 因此，利用SWI土壤湿度资料和观测资料不但可以得到大尺度的土壤湿度分布，而且可以不同层次上的土壤湿度分布，并将SWI反演得到的土壤湿度资料用于模式中。SWI反演得到的土壤湿度资料与NCEP再分析资料的土壤湿度模拟结果比较表明，SWI反演的土壤湿度不但能改善对极端气候事件的模拟，而且能改善对天气过程的模拟，模拟的降水的强度和分布更接近实况。土壤湿度不但对气候变化有影响，而且对天气过程也有影响。
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