水汽是大气的重要组成部分,是降水产生的基础。它不仅能影响局地的天气与气候,还能通过大气环流和相变过程影响全球的水循环与能量平衡。此外,水汽还是大气中含量最多的温室气体,对温室效应有重要的贡献。青藏高原(以下简称高原)因独特的地形被称为“世界屋脊”和“第三极”,高海拔使其可以直接加热对流层中上层大气,将水汽往高层输送。青藏高原位于南亚季风区的北部和东亚季风区的西部,同时受到南亚季风、东亚季风以及中纬西风等大尺度环流的影响,其水汽输送情况较为复杂。高原还是亚洲重要河流的发源地,它的水汽收支情况对其周边乃至整个亚洲地区的旱涝情况都有重要的影响。因此研究高原地区大气水汽含量及水汽输送的特征对理解高原及周边地区的气候变化有十分重要的意义。而目前对大气水汽含量缺乏长时间尺度的变化趋势研究,且针对水汽的水平输送和垂直输送特征认知不足。因此,本文将基于ERA5再分析资料、JRA55再分析资料和GPS观测资料探讨高原地区大气水汽含量长时间尺度的变化特征及其与降水、辐射关系,并定量揭示水汽的三维输送特征。首先,基于JICA探空数据对ERA5再分析资料计算的大气水汽含量进行了验证工作。结果表明4个站点的大气水汽含量相关系数为0.93,均方根误差为3.78 mm。且二者的月际变化也较为一致。总体而言,高原大气水汽含量明显低于周边地区,季节变化特征明显。SVD分析的结果表明大气水汽含量同降水量有明显的正相关关系,当水汽含量增加(减少)时,降水量也随之增加(减少)。高原地区大气水汽含量与地表下行短波辐射(DSWR)呈负相关,与地表下行长波辐射(DLWR)为正相关。SBDART模式的结果表明,当水汽增加为原来的5倍,0.8 μm、1 μm和2 μm的DSWR分别减少了 5.39%、1.58%和46.81%;而10 μm、12 μm、和 14 μm的 DLWR 增加了 313.23%、454.29%和 0.94%。其次,利用ERA5和JRA55再分析资料分析了青藏高原1979-2013年水汽水平输送的特征,结果表明两者的空间模态,量级及时空变化特征都具有良好的一致性。水汽从西部和南部边界流入高原,从高原东部边界流出。整个高原是一个水汽辐合区,净水汽收入为11.85 × 106 kg·s-1。受季风活动影响,夏季南部边界输入的水汽大幅度增加,其净水汽收入为年均的3倍,约为29.60 × 106 kg·S-1。过去40年,高原水汽收入有显著增加趋势,主要是由于南部边界的输入增多和东部边界的输出减弱所导致。夏季净水汽收支的变化更加显著。用拉格朗日后向轨迹模式Hysplit模拟的结果表明高原主要有两个水汽通道:与中纬西风相联系的西通道;与南亚季风相联系的南通道。过去40年里中纬西风对高原水汽的贡献有所增加,南亚季风对高原水汽的贡献有所减弱。最后,探讨了青藏高原地区水汽垂直输送的特征,并定量地揭示了高原对流层-平流层的水汽交换通量。夏季,高原整体为水汽辐合区,高原中部为强上升运动区,水汽可以被输送到200hPa以上;冬季,高原整体为水汽辐散区。1979-2018年,中低层(300hPa以下)向下的水汽输送有所减弱,高层(300hPa以上)向上的水汽输送增强。夏季高原上空为对流层向平流层的水汽输送,春季、秋季和冬季都为平流层向对流层的水汽输送。夏季,对流层向平流层输送的水汽通量为2·51 × 10-9 kg·m-2·s-1;冬季,平流层向对流层输送的水汽通量为10.01×10-9kg·m-2·s-1。在全球变暖的背景下,水汽垂直交换有明显的增强趋势。