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青藏高原以其特殊的地理位置和地形地貌，不仅对青藏高原及其邻近地区的地-气相互作用过程和气候格局有重要影响，而且对东亚大气环流、亚洲季风以及全球气候变化产生深远影响。地表温度和气温是地-气相互作用过程中两个重要参数。研究藏北高原地区地、气温度的时空变化特征一方面对于深入认识高原区域面上能量通量过程有重要意义，另一方面为高原地-气相互作用过程研究提供基础。 本文利用野外气象台站和业务气象台站地面观测资料、卫星遥感产品和驱动数据，以及中国1km分辨率数字高程模型数据集提供的DEM数据，对藏北高原2001～2013年地表温度、气温、风速、土壤湿度等气象要素的时间变化特征及地表温度对气候变化的响应进行了分析，并对藏北高原和青藏高原区域面上的气温和地气温差的空间分布特征进行了深入探讨。首先，利用藏北高原野外气象台站的地面观测资料，分析了该地区2001～2013年各站地表温度、气温、风速和土壤湿度等气象要素的时间变化特征，并对各站这些要素的变化特征进行比较。其次，基于以上讨论，统计分析了地表温度对气温、风速、土壤湿度等因子变化的响应，初步揭示了藏北高原地表温度对气候变化的响应特征。最后，分析了各个野外气象台站和业务气象台站MODIS地表温度值和气温观测值的时序变化规律及其相关关系，建立了基于多年月平均地表温度、植被指数、海拔等因子的地理加权模型(GWR)，并对该模型进行了精度评估和验证，之后结合MODIS产品和DEM数据对藏北高原气温地气温差进行了估算。基于上述研究，得到如下主要结论: 1)2001～2013年藏北高原各站年平均地表温度和气温随时间均呈缓慢上升趋势，其偏北地区的地表温度上升趋势明显，而偏南地区的气温上升趋势显著。地表温度在冬春季增加趋势最为明显，而气温在夏秋季上升趋势较为显著。该地区地表温度和气温的日变化明显，而且气温日变化滞后于地表温度。此外，纬度偏北、下垫面较为干燥的地区两者日变化更为明显。 2)藏北高原地表温度对气温、风速和土壤湿度的变化响应显著，其中，对气温变化全年响应显著，在冬春季对风速响应明显，而在夏季对土壤湿度的响应特征突出。 3)利用精度较高的GWR模型(Adjusted R2=0.79～0.94，RMSE=0.51～1.12℃)对藏北高原气温和地气温差进行估算，得到如下空间分布特征:1月和7月气温变化范围分别为-29.28～-5.0℃和-0.53～14.0℃。夏半年(5～10月)，海拔4000～5000 m地区的气温值可以达到10℃（特别在7月）;而在冬半年（11～4月），海拔3200 m左右地区的气温值可降至0℃。唐古拉山以南地区气温明显高于其以北地区，由西北向东南，气温呈逐渐上升趋势。此外，1月和7月地气温差变化范围分别为-6.52～6.0℃和-6.32～6.0℃。冬半年，除了东南地区之外，大部分地区地气温差值在0℃以上。