云是大气的重要组成部分,可以通过平衡辐射收支、调节水循环、影响大气环流等方式作用地气系统。云宏观物理性质是影响气候变化的不确定因素,其中,水平方向上的云量和垂直方向上的云垂直结构,是改进气候模式中的云参数化方案并提高其模拟能力的重要方面。对云量而言,云重叠特征如重叠云量等是辐射传输的计算关键;对云垂直结构而言,云层特征如云顶高度等是影响地表辐射效应的关键。目前,云的观测可以通过地面和卫星的主动或被动遥感仪器开展,考虑其观测平台、仪器性能和检索方法的差异,不同来源数据产品的差异不可避免。为了减少云检测的不确定性并提高研究结果的可靠性,有必要结合不同仪器的观测结果并对其进行验证比较。具体地,本文主要研究了以下方面:利用兰州大学半干旱气候与环境观测站（SACOL）的新一代地基毫米波云雷达（KAZR）提供的云垂直廓线资料,分析云重叠特征受季节变化及云类改变的影响;结合主动遥感卫星,量化不同数据的云重叠特征及云垂直结构的差异;考虑顶层云厚和云层结构的影响,比较地面云雷达和主被动卫星仪器观测的云顶高度差异。本文关于不同观测平台之间云宏观物理性质的定量分析,能够为区域气候模式的评估提供可靠的观测依据,不仅有利于改进模式中的云参数化方案,而且对其适用性的提高具有参考意义。本文研究表明:（1）采用KAZR的连续廓线资料,考虑模式和观测数据对垂直分辨率的限制,及时间分辨率对云量误差和样本量的影响,量化了不同分辨率条件对云重叠特征的影响,确定了参与研究的分辨率为1小时和360米。在此基础上,分析不同季节的总云量和云重叠特征,发现其存在显著的周期变化。通常总云量的最大、最小值分别出现在冬春、夏秋,云重叠参数季节变化和总云量基本同步,抗相关厚度的季节变化会落后一个季度。通过分析不同云类的云重叠特征发现:对高中低云、中高云、中低云而言,其随机重叠云量误差最小;对低云、中云而言,其最大重叠云量误差最小;对高云而言,其随机和最大重叠云量误差均最小。（2）结合卫星主动遥感观测（包括:Cloud Sat、CALIPSO及Cloud Sat-CALIPSO联合数据产品）,通过统计来自不同数据的总云量和样本量的情况,确定参与研究的具体案例样本。在此基础上,对比分析了不同数据检索的云重叠特征,研究表明,云层重叠随机性随云层间距增加呈现先增强再减弱趋势。此外,对低于和高于1km的云层间距而言,最接近真实重叠云量的重叠方式分别为最大重叠和随机重叠。当云层间距对应的云重叠参数为负值时,不同数据统计的随机重叠的云量误差最小。在考虑不同云类的影响时,随机重叠模拟云量的效果对样本量较多的高中低云和中高云较好。（3）利用地面观测数据评估不同卫星仪器（包括:MODIS/Terra,MODIS/Aqua,MISR、Himawari-8（HW8）、Cloud Sat及CALIPSO）检索云顶高度的可靠性。研究表明,在0.5°×0.5°的空间区域和40分钟的时间范围内,来自地面和卫星观测的总云量和总云发生率等方面的差异最小。当考虑顶层云厚的影响时,卫星仪器检索厚云云顶高度的可靠性更高,而薄云则反之。对CALIPSO而言,由于受到低层薄云的影响,其检索到的云顶高度比KAZR略高;对MODIS/Terra、MODIS/Aqua、MISR、HW8、Cloud Sat而言,其检索到的云顶高度比KAZR更低,且误差主要来自于高层薄云。（4）依据KAZR资料中单层云廓线比例区分非重叠云层和重叠云层,并分析卫星和KAZR的云顶高度差异。研究表明,被动遥感卫星对云顶高度的低估在重叠云层条件下更加显著,其检索的云顶高度和KAZR之间的平均差及相关性更容易受到云层不均匀性的影响,尤其对MISR和HW8而言变化范围更大,这可以通过控制总云量的增加来适当改善。对主动遥感卫星而言,Cloud Sat和CALIPSO检索到的云顶高度与KAZR的一致性相对较好,受季节改变和云层不均匀性的影响也更小。此外,Cloud Sat在重叠云层条件下对云顶高度的低估更显著,CALIPSO在非重叠云层条件下对云顶高度的高估更显著。