La conservación ecológica y el desarrollo de alta calidad de la Cuenca del Río Amarillo (YRB) han sido declarados como una estrategia nacional importante de China. La disponibilidad de agua superficial (precipitación menos evapotranspiración, PME) plantea desafíos para la sostenibilidad de los ecosistemas de la YRB. Es notable que la sección mongola de la YRB (IMYRB) es una barrera ecológica crítica en el norte de China. Los cambios en la humedad del suelo (SM) son altamente sensibles a la PME y son importantes para la seguridad ecológica regional. Sin embargo, las interacciones entre SM y PME y los mecanismos relevantes dentro de la IMYRB son poco comprendidos. Encontramos disminuciones significativas en SM y PME en el este de la IMYRB (r = 0.7, < 0.05). Durante las temporadas húmeda (julio, agosto y septiembre) y seca (abril, mayo y junio), así como durante todo el año, la disminución de SM impulsa un aumento de PME a través de interacciones tierra-atmósfera en más del 90% de la IMYRB. La reducción de SM disminuyó la evapotranspiración en más del 80% de la IMYRB, aumentó la temperatura superficial en más del 79% de la IMYRB, impulsó el ascenso vertical atmosférico en más del 75% de la IMYRB y mejoró la convergencia de humedad y PME. Este estudio destaca las interacciones tierra-atmósfera en la IMYRB, implicando impactos a escala de cuenca de los cambios climáticos en los recursos hídricos.