黑河流域是我国西北地区较大的内陆河流域，位于青藏高原的东北部，流域内地形复杂多变，地势南高北低，西高东低。黑河流域处于西风带和季风交汇的影响区域，降水呈现出与地形相一致的分布趋势。大气降水是黑河流域地表和地下水资源最主要的水分补给来源，对流域内社会-经济系统的可持续发展具有重要的科学和现实意义。降水是在地-气系统相互作用下形成的，不仅受到大尺度环流系统的影响，还受到地理地形等局地因子的影响，这使得黑河流域降水研究一直以来都是个重点和难点问题。黑河流域水资源利用率高达112％，远远高于全国20％的平均水平。干旱缺水成为制约社会与经济发展的主要障碍，同时也是造成生态环境极度脆弱的重要原因，因此迫切需要了解和掌握黑河流域降水特征及其精细化的时空分布。但由于黑河流域内地形地貌极为复杂，仅利用相对稀疏的常规气象站的观测资料无法解决降水精细化分布问题，而动力-统计分析相结合是解决该问题的有效方法。　　本文利用流域内12个气象常规测站逐日降水量资料、MODIS和TRMM卫星遥感产品、100m×100m高分辨率数字高程(DEM)数据和NCEP/NCAR再分析资料等资料研究了黑河流域降水的时空精细化分布问题。动力降尺度方面采用WRF模式为工具;统计降尺度方面采用多元线性回归的统计分析方法。针对黑河流域的降水问题，首先进行了地形敏感性试验，分析了上游山区高大地形对局地降水的影响。在此基础上讨论了水平空间分辨率对模式模拟效果的影响，选择5km作为模拟的水平空间分辨率。同时考虑到模式中下垫面默认的植被覆盖度数据较旧的问题，采用与模拟试验同时期的MODIS卫星遥感产品中的NDVI数据重新计算了流域内的植被覆盖度。接下来详细分析了模式中不同物理过程参数化力案对降水模拟精度的影响及其机理。并且通过相关分析等统计方法与观测资料和遥感产品的降水数据进行对比验证，选出模拟效果最优的参数化方案组合。最后，统计模式输出日降水量与局地地理地形因子的关系，建立了日降水量与地理地形因子的多元线性回归方程，该方程具有明确的地-气系统相互作用的物理意义。据此利用GIS空间分析技术拓展得到黑河流域上游地区的日降水精细化分布。为降水降尺度研究提供了一种新的思路和线索。主要研究内容包括：　　⑴黑河流域上游山区高大地形是引起黑河流域降水的主要原因。上游山区海拔较高，平均海拔大于4000米，高大地形的动力作用造成了山区多降水。西风带受山体阻挡形成南北两支，北支绕流因为侧向摩擦作用在山区东侧产生逆向东风，在地形与环流共同作用下形成辐合，导致局地水汽大量聚集。同时地形的阻挡激发出强烈的上升活动，强对流和强水汽辐合的共同作用导致了山区强降水的发生。去除上游山区地形后，山前平原地区对流活动明显减弱，山区上空的强对流运动基本消失，这也对应着山区降水极大减少的现象。　　⑵WRF模式的水平分辨率选取对模拟精度有很大的影响。对于黑河流域地区来说，较高的水平空间分辨率能提供更为详细的下垫面信息，从而使得模拟结果更为准确。研究表明随着水平空间分辨率的提高，模拟的降水中心极值区范围不断扩大，降水中心量值也有一定程度的增强。同时发现这种增强现象并不总是显著的，随着水平空间分辨率的提高，10km分辨率到5km分辨率降水量级有显著增加，而5km分辨率到3km分辨率时这种显著性则表现不明显。对于黑河流域上游地区来说，模式模拟的单站降水量值普遍偏低。对站点而言，并没有出现随分辨率的提高降水量值极大增加的现象。　　⑶近年来研究区内生态环境变化明显，最主要的体现就是植被覆盖度的变化。原模式中默认的数据反映是的80年代的植被覆盖平均水平，且空间分辨率较低。本文采用与模拟试验同时期的MODIS卫星遥感产品中的NDVI数据重新计算得到研究区的新植被覆盖度数据。对比新旧数据发现流域内植被覆盖度有了很大程度的改变，新数据中上游山区有一定程度的减小，而张掖等中游地区则有了不同程度的提高，新植被覆盖度区域平均值较旧数据增加近2个百分比。同时研究表明植被覆盖度对降水模拟精度有一定程度的影响，这种影响作用主要通过影响下垫面的能量收支过程，进而影响对流活动。对于短期降水模拟研究来说，植被覆盖度对单站降水量值的影响作用微弱。　　⑷WRF模式中提供了众多的物理过程参数化方案，不同参数化方案模拟的降水量值及分布差异明显，与观测站点降水量的相关系数由最高的0.99降低至0.13，因此选择适合的方案对模拟效果的提升尤为重要。本文在参考前人研究工作的基础上选择了常用的几种参数化方案进行组合敏感性试验，着重分析了模式中不同的物理过程参数化方案对黑河流域降水模拟精度的影响及其机制。对于微物理参数化方案来说，定义的参数化过程相对简单的WSM3和WSM5方案比更为复杂的Ferrier和Lin方案能得到更好的模拟效果;局地湍流动能边界层方案MYJ比非局地闭合方案YSU的模拟效果接近实测。组合试验表明，选用WSM3微物理参数化方案和MYJ边界层参数化方案基础上配合使用Noah陆面过程参数化方案，对研究区域的降水量值模拟效果最佳。同时发现，对于黑河流域地区来说，积云对流参数化方案和微物理参数化方案对降水模拟同等重要。数值模拟研究时，应根据不同的研究区域和研究目的，有针对性的选取适用的参数化方案。　　⑸降水精细化分布主要是进行降水的降尺度研究，降尺度主要分为动力降尺度和统计降尺度。本文在WRF模式动力降尺度的基础上，结合统计降尺度的方法，得到黑河流域上游地区100m×100m分辨率的降水精细化分布。研究发现，模式输出的日降水和纬度，海拔，坡度三个地理地形因子存在很高的相关性，均通过了显著水平α=0.01的相关性检验。据此建立的多元线性回归方程能较好拟合观测降水与模拟降水。按照黑河流域上中游面积为5.08万km2计算，黑河流域上中游一次降水过程的日降水总量约为151.2亿m3，约占整个流域内年降水总量的1％。