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土壤参数的精度对陆面过程模型的模拟具有重要意义。站点尺度的土壤参数调查，其空间代表性与陆面过程模型所需要的格点尺度不一致，而利用卫星遥感数据有可能估算模型格点尺度的土壤参数值，但需要有效的地面验证。青藏高原高寒草甸土壤有机碳含量高，可显著改变土壤水热力学性质，进而影响土壤温湿度状态和陆地表层水热收支。本论文的研究目标是使用低时间频率的土壤水分观测资料作为输入，估计土壤有机碳含量，为使用卫星土壤水分产品估计区域土壤参数值提供依据。论文首先在陆面过程模型SiB2中引入考虑有机碳含量影响的土壤水热参数化方案。然后通过最小化表层土壤水分观测值和SiB2模拟值的差值，估算土壤有机碳含量，并利用青藏高原中部那曲土壤温湿度观测网实测的土壤有机碳含量评估方法的有效性。最后探讨了估算的有机质含量对土壤状态和地表通量模拟的影响。
首先，论文建立了土壤参数优化系统，其主要组成部分为陆面过程模型SiB2和复合形混合进化算法(SCE-UA)。SiB2用于模拟土壤水分含量。为考虑有机质对土壤水分的影响，在SiB2里引入了有机碳含量对土壤水热参数影响的参数化方案。利用模拟的土壤水分和观测的土壤水分含量建立代价函数。SCE-UA被用于优化参数值，使得代价函数值达到最小。
然后，利用组建的优化系统开展敏感性分析，估算土壤有机碳含量。敏感性实验表明，估算结果达到稳定所需优化时间窗口不能少于3年，但对输入土壤水分数据频率要求不高，每天1次即可，与当前卫星反演土壤水分的频率相当。估计的有机碳含量可以反映实测值的空间分布，其体积含量的均方根误差为0.099m3m-3，平均偏差为0.043m3m-3，相关系数为0.695。当输入土壤水分数据时间分辨率（1天1次）与当前观测土壤水分的微波卫星重访频率接近时，其估算有机碳含量与输入高频（半小时分辨率）土壤水分数据的估算结果非常接近，因此，结合高质量的卫星土壤水分产品和陆面过程模型，将可能获取高寒区陆面模型所需的网格尺度的土壤有机碳含量等效参数值，从而避免费时费力的土壤性质调查。
最后，利用优化的土壤参数值、实测土壤参数值和模型缺省土壤参数值开展模拟，讨论有机碳优化对土壤水分、地表温度、地面热通量、净辐射、感热和潜热模拟的影响。结果表明，考虑有机碳（使用观测或优化值）和不考虑有机碳（使用缺省值）两种状况的模拟结果存在不可忽视的差异，主要体现在(1)考虑有机质后，土壤热容量和热传导系数减小，表面温度日变化更强烈，土壤热通量和净辐射更小;(2)考虑有机质后，土壤孔隙度增大，土壤饱和度减小，导致在夏季风后期潜热通量更小，而感热通量更大。
首先，论文建立了土壤参数优化系统，其主要组成部分为陆面过程模型SiB2和复合形混合进化算法(SCE-UA)。SiB2用于模拟土壤水分含量。为考虑有机质对土壤水分的影响，在SiB2里引入了有机碳含量对土壤水热参数影响的参数化方案。利用模拟的土壤水分和观测的土壤水分含量建立代价函数。SCE-UA被用于优化参数值，使得代价函数值达到最小。
然后，利用组建的优化系统开展敏感性分析，估算土壤有机碳含量。敏感性实验表明，估算结果达到稳定所需优化时间窗口不能少于3年，但对输入土壤水分数据频率要求不高，每天1次即可，与当前卫星反演土壤水分的频率相当。估计的有机碳含量可以反映实测值的空间分布，其体积含量的均方根误差为0.099m3m-3，平均偏差为0.043m3m-3，相关系数为0.695。当输入土壤水分数据时间分辨率（1天1次）与当前观测土壤水分的微波卫星重访频率接近时，其估算有机碳含量与输入高频（半小时分辨率）土壤水分数据的估算结果非常接近，因此，结合高质量的卫星土壤水分产品和陆面过程模型，将可能获取高寒区陆面模型所需的网格尺度的土壤有机碳含量等效参数值，从而避免费时费力的土壤性质调查。
最后，利用优化的土壤参数值、实测土壤参数值和模型缺省土壤参数值开展模拟，讨论有机碳优化对土壤水分、地表温度、地面热通量、净辐射、感热和潜热模拟的影响。结果表明，考虑有机碳（使用观测或优化值）和不考虑有机碳（使用缺省值）两种状况的模拟结果存在不可忽视的差异，主要体现在(1)考虑有机质后，土壤热容量和热传导系数减小，表面温度日变化更强烈，土壤热通量和净辐射更小;(2)考虑有机质后，土壤孔隙度增大，土壤饱和度减小，导致在夏季风后期潜热通量更小，而感热通量更大。