非均匀地表-非均匀大气耦合辐射传输是目前大气辐射领域有待解决的前沿问题。青藏高原可作为研究三维辐射传输问题的代表区域。本文主要以青藏高原区域为研究对象，采用地面观测、卫星产品、三维蒙特卡洛辐射传输模式I3 RC-community-montecarlo模拟和气候模式模拟结果等多种手段，研究三维云和地表对短波辐射传输的影响作用。本文的主要内容如下:　　(1)青藏高原地区特殊的三维云分布可引起短波通量透过率异常现象（透过率大于1）的频繁发生。羊八井站一年中有一半以上的天数出现透过率异常现象，主要集中在当地中午时段。夏季出现透过率异常现象的概率最大，其次为春季。透过率异常现象最易发生在云块破碎边缘和晴空的交界处。短波辐射通量透过率随着太阳天顶角的增大而减小。短波通量透过率和天顶反射率不是随着云分辨率单调变化的。　　(2)地表地形结构越复杂，卫星产品FLASHFlux/CERES与地面观测的日平均向下短波辐射通量(DSSR)之间的差异越大，且差异随着月份波动明显。基于对晴空时SSF/CERES轨道资料的分析，复杂地表特性对DSSR空间差异的增大作用具有显著的季节变化，冬半年的增大作用整体大于夏半年的。这种季节变化在陆地上主要是由于地形遮掩作用随太阳高度角的变化导致的，而在海洋上主要是由于不同季节海浪强度差异引起的海面非均匀程度不同导致的。青藏高原地区地表特性对DSSR空间差异的增大程度约是同纬度其它区域（中亚、华东-西太平洋和北太平洋副热带区域）的2倍。同时，模式模拟结果显示，地表反照率的增大会相应地引起地面DSSR的增加;而且云的性质空间变化越复杂，地表反照率的增大对DSSR值的增加作用越显著。　　(3)改进了国际上广泛使用的I3RC-community-montecarlo三维辐射传输模式，在此模式中耦合了两种非均匀地表模型:一种是单纯根据格点上地表反照率的变化所定义的复杂地表;一种是双向反射率分布函数(BRDF)模型—RPV模型。同时，更多的BRDF模型可以轻松地加入到改进后的模式中，使模式有了更好的适用性，推动了三维耦合辐射传输模式的发展。　　(4)利用改进后的模式进行非均匀地表与云的影响作用的综合研究。云的光学性质可决定天顶反射率和短波通量透过率的大体分布格局，非均匀地表分布对它们空间结构的影响比较小。在区域平均地表反照率均为0.25的情况下，地表反照率分布的不同可引起平均天顶反射率和短波通量透过率的量级为10-3的改变。在非均匀地表分布下，云分辨率对模拟区域平均短波通量透过率的改变程度大于均匀地表。12种不同地表覆盖下，灌溉期小麦对短波通量透过率和天顶反射率的增大作用最显著，然后依次为热带雨林、常绿林、草地、针叶树、砂壤土、热带草原、阔叶林作物、稀疏密闭林、耕地、冬季阔叶林，平地时增大作用最小。这是地表反照率和地表结构共同作用的结果，目前还难以划分出两种作用的大小比例。　　(5)青藏高原地区CMIP5气候模式模拟的日平均DSSR平均偏高于卫星资料SRB/GEWEX，但是低于再分析产品NCEP/DOE。气候模式与SRB卫星产品、NCEP/DOE的DSSR之间的差异都表现出季节变化特征。夏季时差异最大，春秋次之，而冬季差异最小。这种季节差异显示出云对CMIP5模拟DSSR精度的显著降低作用。CMIP5气候模式DSSR的不确定性显示出明显的区域分布，青藏高原的特殊性是气候模式对DSSR模拟效果的巨大挑战。