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陆地生态系统在全球气候与环境变化中的作用日益得到重视。一方面，全球植被分布主要由气候和环境因素决定，并随气候变化发生演变;另一方面，植被通过影响地表反照率和蒸散发等，对陆表和大气之间的能量和水分循环起举足轻重的作用。本论文利用地球系统模式研究植被-气候的这两方面相互作用特性，主要包括两部分内容:首先，完成全球植被动力学模式IAP-DGVM和陆表模式CoLM的耦合，并进行初步评估，为进一步完善模式做铺垫;其次，研究地表植被状态变化（如改变植被覆盖度、叶面积指数的季节及年际变化特性）对模式模拟的地表蒸散发、感热、地表温度和降水等因素的影响，探讨植被对气候的可能反馈机制。 论文首先将中国科学院大气物理研究所新发展的全球植被动力学模式IAP-DGVM1.0和北京师范大学陆表模式CoLM耦合。在大量的代码工作和几十组参数调优试验之后，我们最终做了两组试验，分别为CoLM模式和其自带的DGVM模拟试验，标记为CoLM-LPJ;另一个是CoLM和IAP-DGVM耦合的模拟试验，标记为CoLM-IAP。另外，为评估两组试验模拟结果的质量，我们参考观测数据，标记为OBS以及IAP-DGVM和CLM3耦合模拟的结果，标记为CLM-IAP。我们使用大气数据循环驱动模式直至它们达到平衡状态，选取最后50年结果进行评估。结果显示CoLM-IAP试验显著的提高了CoLM-LPJ对落叶树覆盖度的模拟能力。除此之外，CoLM-IAP增加了亚马逊地区和非洲中部常绿树的覆盖度，减小了CoLM-LPJ的模拟误差。但是，一些很显著的误差仍然从CoLM-LPJ继承下来。比如，热带常绿树扩展到南美洲稀树大草原以及西非等地区。寒带常绿树和灌木被C3草取代等。但是这些误差在CLM-IAP试验中并不存在，因此，还需进一步的探讨其中可能的原因，从而在此基础上进一步的优化IAP-DGVM。另外，CoLM-IAP试验模拟的LAI最大值或者最小值出现的月份与观测较接近，尤其是在南美洲、非洲中南部以及萨哈撒沙漠南部边缘地区。再者，CoLM-IAP模拟的全球总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)无论是空间分布形态还是数值都与观测一致。 为了理解探索气候系统中植被对气候的反馈作用，我们暂时使用了美国国家大气研究中心的地球系统模式(CESM)。首先我们将30°-90°N每个月植被LAI替换成冬季(DJF)平均的LAI，以此来研究植被LAI变化对气候的影响。结果显示植被LAI增加导致地表蒸散发，尤其是其中的冠层蒸腾显著增加，进而引起降水增加，地表温度降低。另外，加强的蒸散发有利于云的发展，进而反射更多的太阳辐射，导致地表净短波辐射降低。基于能量平衡原因，地表潜热通量增加，感热通量减少。另一方面，由于蒸散发的增加引起变化的气候变化因子反过来以不同的方式影响蒸散发。例如，地表温度和入射太阳辐射的降低导致蒸散发降低，而降水的增加引起蒸散发的加强，特别是在LAI相对较低的区域。 然后，我们使用观测的具有年际变化的植被LAI作为模式的地表输入场，研究植被年际变化对气候的影响。结果显示在离线模拟中蒸散发、感热和地表温度和植被LAI年际变化具有显著的相关关系。所以，植被LAI年际变化对它们的气候态分布影响不大，但是它们随LAI变化而变化的年际震荡却不容忽视。 但是耦合模拟中植被LAI年际变化对陆表大气状态影响较大，例如，地表蒸散发和地表温度的差异是离线模拟的5-10倍。这说明在耦合模拟中，陆表大气通过非线性的相互作用过程加强了植被LAI年际变化的影响。另外，它们对应的空间分布也存在很大差异。在耦合模拟中，标准差和极值在全球分布都比较大，并不像离线模拟中只局限在植被生长区域。例如地表温度在中高纬度地区年际变化较大，而在低纬度地区较小，恰好与离线结果相反。这说明在耦合模拟中，植被变化通过植被和大气相互作用导致局地地表状态有较大变化，并通过大气的传输作用等，其影响可以延伸到全球陆表。耦合模拟中植被LAI变化直接导致地表蒸散发和反照率的变化，它们是引起陆地大气水热能量变化主要因素。结果显示在热带低纬度地区，相比反照率，地表蒸散发是影响地表温度的主导因素。在北半球中高纬地区，相比地表蒸散发，反照率是影响地表温度的主导因素。