从气候演化角度出发，取植被温度、土壤温度、土壤湿度为状态变量，根据热力学平衡原理和经验公式，提出了模型的基本方程如下：

树冠温度方程

 （1）

式中，为地表净辐射；为树冠层热容量、树冠层表示植被层，与取作

 （2）

 （3）

式中，和分别为树冠层的气温与水汽压；为温度时的饱和水汽压；为树冠层的大气湿度；为等压比热；为湿度计常数；为汽化潜热；项表示了显热流与潜热流。

地面温度方程

 （4）

式中，下标标注地表量，为时长；为土壤有效热容量；是深部土壤温度，这个模型将土壤划分为两层．显热流与潜热流分别为

 （5）

 （6）

式中为贴地表空气相对温度。

深部土壤温度方程

 （7）

树冠截流水分方程

 （8）

式中，为降水量；为溅落量；为蒸发(蒸腾)量。则：

 （9）

土壤湿度方程

 （10）

 （11）

 （12）

式中，为第层土壤湿度；为第层与层交换的地量；为层厚；为深层土壤潜热因子；为渗水量；为土壤体积含水率。

 （13）

上述关系中为阻尼因子，需要参数化；为与植物根系有关的量。

 （14）

式中是在第层土壤中的根长。此外，作为一个系统，树冠层内，气温与水汽压由能量平衡条件决定

 （15）

 （16）

建立的模型可以与描述大气圈运动的模式耦合，构成陆地环境与气候系统模型，进而对气候系统进行模拟，特别是可对陆地环境生物圈-土壤圈系统模拟。