青藏高原平均海拔在4000 m以上,其独特的动力和热力作用对中国、亚洲乃至全球的大气环流和天气气候均产生了重要影响。同时,青藏高原作为亚洲重要河流的发源地和我国气候变化的启动区,其地-气相互作用的变化影响着其周边及下游地区的供水安全和生态安全,因此对该地区能量与水分循环过程的深入研究和定量理解显得尤为重要。地表蒸散发是地-气系统水量平衡和热量平衡的重要组成部分,由于受到众多因素控制且随环境多变,蒸散发还是陆面过程中最具不确定性的要素之一。相较于空间离散的地面观测方法,利用光学遥感能够实现空间连续的大尺度地表蒸散量估算。然而,卫星遥感估算得到的蒸散量在研究区域的适用性需要地面观测数据的验证,且光学遥感探测在多云时往往存在误差较大或数据缺失的问题。尽管前人已开展了一定探索,但由于青藏高原恶劣的自然环境和观测的困难性,迄今为止对于该地区蒸散发的研究尚不系统。现有的卫星遥感蒸散发产品仅针对晴空条件且在青藏高原地区估算精度不足,因此不能很好地满足实际应用需求。为了排除云对地表特征参数遥感估算的干扰,探究青藏高原地表蒸散发的时空格局,以期为地-气相互作用研究和气候变化研究提供可靠依据,本论文将地基与星载观测、光学与微波遥感相结合,估算了青藏高原全天空条件下的蒸散量。首先,为了探究青藏高原各气象水文因子如何影响蒸散发过程,并克服湍流通量观测资料稀缺的困难,利用“全球协调加强观测计划（CEOP）亚澳季风之青藏高原试验”（CAMP/Tibet）近地层气象参数的梯度观测资料,确定了利用常规气象观测估算蒸散发的方法,为卫星遥感估算提供了丰富的地面验证资料。研究发现藏北高原地区蒸散发的主要影响因子为辐射和温度等能量要素,而非动力要素或水分要素。其次,进行了蒸散发卫星遥感估算模型的比较研究。使用SPOT/VGT数据和时间序列谐波分析法（HANTS）重建了无云影响的植被指数与地表比辐射率时间序列资料集,改进了青藏高原宽带地表反照率估算方程。在此基础上,结合MODIS数据、气象驱动数据和地面观测资料对比了不同遥感估算方法（半经验、单源模型）的估算效果,确定了物理过程更完备的TESEBS模型在高原估算效果更优。为了保证模型输入参数不受云的影响,还需要发展针对青藏高原的全天空地表下行辐射通量和地表温度反演算法。为此,研究移植并改进Heliosat参数化方案,将云反照率作为描述云对辐射影响的综合因子,得到了基于极轨卫星的青藏高原全天空地表辐射通量。研究首次发现并提出穿透深度（Penetration Depth,PD）能够作为综合影响因子描述微波信号在土壤传输中的衰减,由此建立了基于穿透深度的地表温度微波反演模型。最后,估算了全天空地表蒸散量并分析了高原蒸散发的时空分布特征。综合以上研究成果,本研究进一步建立了全天空地表蒸散量遥感估算模型,包含地表特征参数去云处理、全天空地表温度反演、全天空下行辐射估算、全天空地表能量通量和蒸散量计算四大模块。结合多卫星、多传感器观测（MODIS、VGT、OMI、CERES、AMSR-E）和大气驱动数据,对地表特征参数进行去云处理。再将去云后的变量结果输入TESEBS模型中计算出地表能量通量和蒸散量,由此对青藏高原全天空地表蒸散发的时空分布特征进行了深入分析。结果表明,模型估算结果与站点实测相比具有较好的一致性;青藏高原地表蒸散发的时间变化基本上满足“单峰型”变化,具有冬季低-夏季高的特点,而空间上具有西北低-东南高的特点,其中存在一个低值中心和一个高值中心,分别位于塔里木盆地和藏东南水汽通道。