太阳辐射是地球上最主要的能量来源,它决定着地表气候环境因子,影响着地-气系统物质与能量的迁移和传输,驱动着地球系统中碳、热、水和营养物质等的循环。由于区域地表太阳辐射观测台站相对稀疏,构建地表太阳辐射估算方法和模型是获取数据的重要手段。近些年世界范围内观测到的地表太阳辐射呈现显著的年代际变化,但区域地表太阳辐射的变化特征具有明显差异性,并且其潜在的变化原因也十分复杂。因此,获取高精度地表太阳辐射数据、分析区域地表太阳辐射变化特征及其潜在影响因子等对区域地表太阳辐射研究和应用、区域和全球气候变化研究具有重要意义。本文基于1994-2013年间地面观测资料和2004-2013年间卫星遥感数据,改进和发展多个高精度的地表太阳辐射估算模型;选取最优估算模型构建中国大陆地区1961-2013年间的地表太阳辐射数据集,并分析中国大陆地区地表太阳辐射时空变化特征;基于1980-2013年间的天气资料,揭示中国大陆地区气溶胶光学厚度、低云云量、总云量及水汽含量的时空变化特征,并探索这些因素的变化对中国大陆地区地表太阳辐射的影响。主要内容如下:(1)分析中国大陆地区592个气象台站1961-2013年平均气温、总降水量、日照时数和平均相对湿度数据的空间分布特征,并参考地理行政区范围将研究区划分为七大区域;选取区域内8个代表台站1961-2013年太阳总辐射数据及气象数据资料(气温、降水、日照时、相对湿度)进行区域气候与辐射变化分析。结果表明,中国大陆地区在53年里气温逐渐升高,总降水量不断增加,日照时数、相对湿度和地表太阳总辐射量则出现减少的变化趋势。(2)利用中国大陆地区1994-2013年间40个台站的气象和辐射数据,通过引入日照时数、相对湿度、总降水量等常规气象因子对“Bristow-Campbell”(BC)模型进行改进和标定(IBC);对包含物理意义的“Yang”混合(YHM)模型进行系数标定以提高其模型精度(IYHM);选取最优输入变量组合结构,构建自适应神经模糊推理系统(ANFIS);根据2004-2013年MODIS遥感产品,构建月尺度地表太阳总辐射的反演方案,并对模型进行验证分析。结果显示,BC模型的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)值整体高于IBC模型;YHM模型的统计误差高于IYHM模型;MODIS反演模型统计误差偏高;ANFIS模型的统计误差最小,RMSE在1.42～2.82MJm-2之间,MAE在1.06～2.04MJm-2之间。研究表明,改进后的经验/物理模型(IBC模型和IYHM模型)优于其原始模型(BC模型和YHM模型),在多个模型中,基于卫星遥感产品的反演方案模拟精度相对较低,ANFIS模型模拟精度最高。(3)采用ANFIS模型构建中国大陆地区552个台站1961-2013年间地表太阳总辐射日值数据集,并分析中国大陆地区地表太阳辐射时空变化特征。ANFIS模型构建的数据与DAM构建的数据集比较得出:月尺度的均方分误差在0.40MJm-2～2.56MJm-2之间,平均绝对误差在0.31MJm-2～2.26MJm-2之间。由此可见,ANFIS模型构建的地表太阳总辐射数据集精度很高。根据地表太阳辐射时空变化分析得知,中国大陆地区地表太阳总辐射空间分布不均匀,以大兴安岭-太行山-秦岭-四川盆地西侧-云南贵州交界处划线,该线以西、以北地区太阳辐射丰富,该线以东、以南地区太阳辐射相对较少。青藏区一年四季的地表太阳辐射量均较高,西南区和东南区地表太阳辐射相对较少。就时间变化而言,整个中国大陆地区地表太阳总辐射呈现减少的趋势(-0.1 MJm-2 decade-1)。七大区域地表太阳总辐射在1961-1990左右均出现减少的情况,西北、青藏、西南、内蒙、华南区1990年后趋于平稳,而中原区和东北区则在1990年后仍延续减少的趋势。(4)基于420个台站的天气资料分析中国大陆地区1980-2013年间气溶胶光学厚度、云量、水汽含量的长期变化特征及其对地表太阳总辐射变化的影响。结果显示,气溶胶光学厚度、低云云量、总云量和水汽含量在34年间整体表现为增加的趋势,它们与地表太阳总辐射相关系数分别为-0.79、-0.48、-0.75、-0.18和-0.75。研究表明,气溶胶光学厚度的增加对西北区和中原区地表太阳辐射减少具有重要影响;低云云量和总云量在西北区、中原区、内蒙区和东北区显著增加直接导致这些地区地表太阳辐射减少,尤其总云量的显著增加是辐射减少的主要原因;水汽含量变化与西北区、内蒙区、中原区、东北区和青藏区地表太阳辐射的变化有着密切联系。