青藏高原是世界上地形最复杂、海拔最高的高原,平均海拔超过4,000米,也被称为“世界屋脊”和“地球第三极”。青藏高原的热力和动力作用不仅调控着亚洲与全球能量和水分循环,而且也对全球气候和环境产生深远的影响。青藏高原的热力作用主要通过地表和大气之间相互作用过程逐步影响到自由大气。高原地形地貌复杂多样,不同下垫面上地气之间水热交换规律具有明显的差异,进而对其上层大气的边界层发展、水汽场和温度场的变化产生不同的影响。因此,深入分析青藏高原复杂下垫面地气相互作用过程对揭示青藏高原动力和热力作用具有十分重要的意义。由于受到青藏高原环境恶劣,地形复杂的影响,高原西部和复杂山区的观测仍然受到很大的限制,而现有的野外综合观测数据往往空间代表性有限,难以满足青藏高原地表热源状况和地气相互作用过程研究需求。因具有完备物理过程以及较高的时空分辨率,区域气候模式已经成为研究青藏高原多时空尺度地气相互作用规律的有力工具,并利用陆面过程模拟研究初步揭示了青藏高原地表热源状况及其对高原和周边地区能量和水分循环的机制。但当前区域气候模式中的参数化方案对青藏高原非均一下垫面准确表征能力不足,青藏高原地气相互作用过程模拟仍有较大不确定性。因此,为了揭示地气相互作用过程影响降水机理,需要有效地提高青藏高原降水模拟的准确性,针对高原复杂非均匀下垫面状况改进地气耦合关键参数化方案。据此,本论文从以下四个方面开展相关研究:首先,为了减少模型嵌套网格区域大小的影响,并防止模式场和驱动场之间的偏差累积,评估和发展了谱逼近不同参数设置对WRF（Weather and Research and Forecasting）模拟高原降水的影响。研究结果显示使用默认的谱逼近方案并不能很好地减少降水模拟高估的偏差。当不逼近模式场中温度和比湿,仅逼近水平风场和位势高度的方案可以有效地提高WRF模式对高原降水的模拟能力。与传统连续积分模拟和默认的谱逼近方案相比,该方案减少了高原南坡水汽通量以及南坡上升运动强度的高估,进而减少进入高原内部的水汽,由此提高了模式对青藏高原降水强度、日降水峰值和空间分布的模拟能力。其次,揭示了 CLM4、Noah-MP和PX三种陆面过程参数化方案对高原降水模拟的影响及其差异。基于对降水落区的分析,Noah-MP方案减少了降水空报率并更加准确地模拟了无降水事件的频率,因而有效地减少了高原中西部地区降水落区偏大的误差。研究进一步通过对土壤湿度—能量通量—降水之间反馈机制的分析,发现Noah-MP模拟了较低的土壤湿度,从而有效减小了地表和大气之间的潜热通量交换以及大气水汽含量,进而减小湿静力能,有利于抑制模式对青藏高原降水频次与强度模拟的高估。第三,使用地形湍流阻力TOFD（Turbulent Orographic Form Drag）方案揭示了青藏高原复杂地形对降水模拟的影响。结果表明使用TOFD方案有效地提高了高原南部近地层风速空间模态的准确性,增强了喜马拉雅山脉北侧近地层风速,减少了珠峰地区感热通量的低估。通过更明确地解析复杂地形的湍流阻力,TOFD方案减少了高原南部的水汽传输,从而改善了对高原南部降水模拟的高估。此外,高原东部非均一下垫面上地表粗糙度空间异质性大,使用TOFD方案能够更明确地模拟由于地表粗糙度空间异质性而产生的湍流阻力对近地层风速和降水的影响。最后,实现了地表热力学粗糙度参数化方案的耦合,改善了 Noah-MP对青藏高原复杂下垫面地气水热交换过程和降水的模拟。研究结果表明,改进后的方案降低了地气水热交换强度和感热通量的高估,减少了地表温度的低估,并且更准确地模拟了高原地表植被覆盖复杂地区的地表加热场空间异质性。研究进一步分析了高原地表加热场变化与降水的关系,发现高原东部潜热通量增强,地表蒸发增大,会使得高原东部地区对流有效位能增加,进而导致高原东部边界层内湿静力能增大,对流降水增多。在高原南坡,当感热通量和潜热通量减少,地表加热场强度减弱,其上层大气形成水汽通量辐散减弱,则会导致降水量增加。