绿洲是我国西北干旱区生态环境的核心，绿洲的发展、维持与退化对该地的人民生活水平及生存条件有着重要的影响。目前国际上开展的大型研究计划较少关注绿洲系统这类小尺度生态环境系统，人们对绿洲系统水热循环特征及其与气候变化的关系还缺乏统一的认识。由于绿洲依存于特殊的自然环境，绿洲系统的能量和水分的循环也会有其独特的规律。了解绿洲系统能量和水分循环过程，有助于研究绿洲的维持和退化机理，认识绿洲系统演化过程。 本文首先分析了额济纳绿洲与戈壁两种典型下垫面小气候特征的差别，表明绿洲具有调节近地层大气及地表温度、降低风速、提高大气湿度等重要的生态作用。根据额济纳绿洲取得的湍流观测资料，讨论了无量纲湍流方差与稳定度的关系，计算了空气动力粗糙度、动量总体输送系数CH和动量总体输送系数CD，研究了湍流总动能及湍流强度随风速和稳定度的变化。利用梯度资料、Bowen比观测系统资料，针对目前通量的计算方法进行研究。将几种经典普适函数(Businger,Dyer,Pruitt函数)应用到空气动力学方法中来求解近地层通量值，并与涡动相关结果进行了对比。 论文接着根据额济纳绿洲不同类型下垫面的观测资料，研究了该地区不同生态系统的辐射状况以及热量平衡规律，计算了地表热量平衡各分量的变化特征。另外，还对比分析了额济纳绿洲与戈壁夏季地表能量特征，研究表明绿洲的存在具有明显的生态环境调节能力。 然后利用波文比能量平衡法计算了柽柳及芦苇蒸散变化特征，分析结果表明影响蒸散的环境因子主要为净辐射、土壤温度的升高值、空气温度等。柽柳、芦苇蒸散量随着地下水位的下降呈现下降趋势，降水与蒸散平衡关系的试验结果表明降水不能满足蒸散的需要，蒸散主要来源于地下水。 论文最后以观测资料作强迫驱动，利用LSM模式对绿洲陆面过程特征进行模拟。结果显示模式能够模拟绿洲下垫面的陆面过程日变化特点，模拟的近地层通量及各层土壤温度同观测值比较一致。另外，通过改变模式土壤含水量初值，研究了LSM陆面过程模式的敏感性，试验表明当增加土壤含水量后，陆面特征均有较强的变化。