水汽是水循环中最活跃的成分，其相变调控着能量交换，对天气和气候的发展变化起着至关重要的作用。青藏高原是南亚水汽输送的关键区，对东亚洪涝干旱的形成有决定性作用。夏季，季风携带的低纬度海洋水汽主要通过喜马拉雅山脉南北向峡谷输送至青藏高原地区，并成为青藏高原南部水汽的主要外部来源。由于高原地区地面观测站较少，尤其是在南部水汽通道关键区。因此，高原南部水汽的时空分布（尤其是日变化）、峡谷的水汽通道作用和水汽输送过程亟待深入研究。本论文的研究内容主要包括:1）建立高原南部GPS(Global PositionSystem)观测网和高分辨率可降水量场;2）评估卫星产品、再分析资料及WRF(Weather Research and Forecasting)模拟水汽资料在高原南部的可靠性;3）定量化分析喜马拉雅南部、北部降水与水汽输送过程。取得主要结果如下: 首先，基于观测和重构的可降水量数据，揭示了高原南部可降水量的时空变化特征。利用青藏高原南部GPS观测网资料（9个沿雅鲁藏布江河谷东西向分布的GPS站点和5个新建的沿亚东河谷南北向分布的GPS站点），反演得到了大气可降水量。以MERRA(Modem-Era Retrospective Analysis for Research andApplications)水汽为背景场，以ITP-forcing（青藏高原研究所水文气象组建立的驱动数据）温、湿、压为协变量，在青藏高原地区建立了0.1°和三小时分辨率的大气可降水量场。分析发现:重构数据比MERRA更能表达高原南部水汽日变化特征;青藏高原边界的水汽日变化比高原中部强，在季风中期（7-8月份）青藏高原南部水汽日变化最强;高原南部水汽日变化分为三种类型:夜间极值型、傍晚极值型和双峰型。 其次，基于GPS观测揭示了主流卫星和再分析水汽资料的精度。基于沿雅鲁藏布江河谷分布的9个GPS站点在2007-2013年5-9月期间的观测资料，对MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)和AIRS(AtmosphericInfrared Sounder)卫星资料以及MERRA、ERA-interim(European Centre Reanalysisfor Medium Range Weather Forecasts)、JRA-55(Japanese55-year Reanalysis)和NCEP-final(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料的水汽产品进行评估。研究发现:AIRS卫星水汽，尤其是AIRS L2(AIRS Level2)产品，平均偏差小于0.5 mm，相关系数为0.9。MODIS红外水汽产品存在明显的干偏差，MODIS近红外产品存在明显的湿偏差。与卫星产品相比，四套再分析水汽资料精度(平均偏差:0.8-1.5 mm)的空间一致性更高，但它们在高原南部都存在系统性的湿偏差;并且对水汽日变化的描述仍有很大缺陷，包括振幅偏大，相位偏早等。 再次，基于三种分辨率的WRF模拟（分别为30 km、10km和2km）结果，定量分析了喜马拉雅山脉中段水汽输送的时空分布和水汽通道的作用，研究发现:WRF模式的分辨率越高，模拟得到的峡谷水汽通道作用越明显，地形对水汽的衰减作用越明显，进入高原的水汽通量越少。相对30 km分辨率的WRF模拟(WRF30)，10 km的WRF模拟(WRF10)进入青藏高原的南北向水汽输送量要低15％以上，而2km的WRF模拟(WRF2)要低25％以上。WRF30模拟水汽输送主要集中在低层，并在爬山过程中，低层（1km以下）水汽输送所占比重逐渐增强。而WRF10和WRF2模拟低层水汽通量所占比例在爬山过程中逐渐下降，说明小尺度地形不仅减小了大气底层风速，也明显调整了水汽通量的垂直分布。 最后，分析了喜马拉雅山南坡与北坡的降水特点和成因。研究发现:南坡地形降水在总降水中占很大比例，并对总降水的空间分布有很大影响;在水汽充沛的山腰以下地区，小的地形起伏会引起大的地形降水，并进一步触发深对流系统的形成，产生更多降水，影响着天气和气候过程。在喜马拉雅北坡有一个明显的少雨带，模拟发现其形成的主要原因不是北坡的焚风效应，而是水汽从南亚翻越喜马拉雅山脉的过程中严重衰减，不足以形成可观的降水。 综上，本论文通过在青藏高原南部组建GPS水汽观测网，为水汽传输的研究提供了基础数据，揭示了地形对降水与水汽输送特征的影响，可用于改进数值模式对地形降水与水汽衰减过程的模拟。
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