陆气相互作用是气候系统重要的物理过程,陆气相互作用的关键参量是土壤湿度。北半球陆气相互作用是否存在关键区,关键区的土壤湿度与大气环流之间存在怎样的关系,一直是人们关注的问题。本文使用ERA5、GLEAM和GLDAS2.1 Noah三种再分析资料,分析了北半球土壤湿度的时空变化特征,揭示了北半球季节性冻融区是北半球各季陆气相互作用的关键区。作为从冬季到夏季的过渡季节,春季是北半球季节性冻融区土壤湿度变化的敏感时段。在此基础上,分析了季节性冻融区春季土壤湿度的记忆性,明晰了春季土壤湿度异常与前期秋季和后期夏季土壤湿度异常之间的联系。通过在数值模式中纠正季节性冻融区春季土壤湿度偏差,揭示了季节性冻融区春季土壤湿度对春、夏季大气环流的重要影响;从动力和能量转换角度,诊断分析了季节性冻融区春季土壤湿度异常影响春、夏季大气环流的机理。利用数值试验,验证了季节性冻融区春季土壤湿度的异常持续性及其对春夏季大气环流影响的机制。得到的主要结论如下:1、季节性冻融区是北半球陆气相互作用的关键区。使用ERA5、GLEAM和GLDAS2.1 Noah的土壤湿度资料分析得出,在春、夏、秋、冬四个季节中,北半球土壤湿度年际变化最显著的区域均与北半球季节性冻融区相吻合,季节性冻融区是北半球陆气相互作用的关键区,其存在两个主要区域:北美中部（NA）和欧洲-中亚（EA）区域。NA和EA区域四个季节的土壤湿度年际异常均呈反相变化。春季是冬季环流向夏季环流转换的过渡季节,因此本文确立了以北半球季节性冻融区春季土壤湿度为对象开展研究。2、季节性冻融区前年秋季的土壤湿度异常通过土壤冻融过程的水分存储作用持续到次年春季,春季土壤湿度异常能够持续到夏季。由于土壤冻融过程具有土壤水分的“存储”能力,前年秋季降水引起的同期土壤湿度异常,通过冻融过程可以持续到次年春季,这是前年秋季与次年春季NA和EA区域的土壤湿度年际异常反相变化存在联系的主要原因,且春季NA和EA区域反相变化的土壤湿度年际异常能持续到夏季。春、秋季NA和EA区域土壤湿度反位相变化的年际异常与西风带平均槽脊即定常波活动密切相关,表现为春、秋季NA区域处于500 h Pa脊前槽后,而EA区域由500 h Pa槽控制,即控制NA和EA区域的环流形势是相反的;当NA区域处于纬向三波正负年际异常之间时,EA区域由纬向三波年际负异常控制,纬向三波年际变化使得控制两区域的槽脊强度也呈相反变化,这与从前年秋季到次年春季NA和EA区域反位相土壤湿度异常的持续性相联系。3、季节性冻融区春季土壤湿度持续性异常通过引起地表非绝热加热特别是感热异常,进而影响北半球春、夏季中高纬大气环流的异常。再分析资料中的土壤湿度存在着偏差,因此,形成的模式的初、边界场也存在偏差。通过同化季节性冻融区春季的土壤湿度,可有效纠正季节性冻融区春、夏季土壤湿度的模拟偏差,从而纠正了春、夏季地表非绝热加热模拟偏差,尤其是感热的模拟偏差,进而改善了北半球春、夏季中高纬位势高度及夏季陆地降水的模拟,这表明季节性冻融区春季土壤湿度的异常对北半球中高纬大气环流存在显著影响,统计结果也得出了与之一致的结论。4、季节性冻融区春季土壤湿度异常会造成NA和EA区域大气的斜压性异常,进而引起北半球Rossby波列及其波源的异常。NA区域春季土壤湿度偏干（湿）而EA区域春季土壤湿度偏湿（干）会造成春季NA区域感热偏强（弱）,EA区域感热偏弱（强）,进而引起了春季对流层中低层斜压性和斜压增长率在NA区域南部附近减弱（增强）、北部附近增强（减弱）,而春季EA区域南北部斜压性和斜压增长率异常分布与之相反,且两个区域春季南北部不一致的斜压性和斜压增长率异常的分布导致两个区域的对流层中层的波源异常呈不一致的正异常或负异常分布;夏季,在NA和EA区域春季土壤湿度异常的持续影响下,NA区域夏季感热偏强（弱）、潜热偏弱（强）,EA区域夏季感热偏弱（强）、潜热偏强（弱）,造成了NA和EA区域夏季对流层中低层斜压性和斜压增长率均减弱（增强）,进而使得夏季NA和EA区域对流层中层波源相应减弱（增强）。NA和EA区域波源的变化通过波动能量频散使得整个北半球中高纬的波源发生变化,进而激发了春夏季北半球中高纬的波列。从能量转换角度看,NA和EA区域春季土壤湿度异常引起的平均有效位能向扰动有效位能（扰动有效位能向平均有效位能）转化造成大气扰动增强（减弱）,从而有利于波源增强（减弱）。5、验证了北半球季节性冻融区的土壤湿度异常跨季节持续性特征及其气候效应和机理。通过设计NA和EA区域土壤湿度异常配置的数值试验,对全文的统计和诊断结果进行了检验,验证了季节性冻融区前年秋季的土壤湿度异常可以持续到次年春季,并能激发出相应的次年夏季的波源和波列,且模拟的波源和波列与统计结果基本一致,表明季节性冻融区前年秋季土壤湿度的异常“信号”可以作为次年夏季气候的预测因子。