全球气候变暖背景下青藏高原气候变化显著,湖泊作为青藏高原重要的下垫面之一,对高原气候与生态系统有着重要的影响。科学评估青藏高原湖泊热力过程时空变化特征,合理预测青藏高原湖泊未来热力过程变化,可为青藏高原气候研究与生态建设提供理论支撑。针对目前青藏高原湖泊热力过程变化及预测研究存在的不足,本文选择青藏高原湖泊为研究对象,以陆面模型Community Land Model（CLM）中一维湖泊模型为理论基础及工具,基于长时间序列气象及遥感观测数据,评估CLM湖泊模型在青藏高原湖泊上的模拟表现,探究影响湖泊数值模拟的关键物理过程和因子,针对模型中参数化方案存在的问题和不足,对CLM湖泊模型进行发展改进,利用改进后的湖泊模型探究高原湖泊透明度变化对水体热力过程的影响,分析1985?2015年近31年高原湖泊热力过程的时空变化趋势,最后利用未来全球气候模型数据对高原湖泊2070?2100年热力过程变化进行预测分析。得到以下主要结论:（1）CLM湖泊模型对高原湖泊温度的模拟存在一定误差。湖表温度模拟结果与遥感观测数据Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer（MODIS）反演的湖表温度相比,发现CLM湖泊模型基本可以模拟出年平均湖表温度空间分布状况;但CLM湖泊模型无法合理表现湖表温度的季节变化。对三个典型湖泊青海湖、扎陵湖、纳木错模拟结果进行分析发现,其中纳木错湖表温度模拟结果表现最差,模拟结果与观测数据相比在时间序列上明显有位相上的偏差,湖泊温度廓线的模拟也存在较大误差。通过修正输入数据与敏感性试验,发现影响湖泊温度模拟的关键物理过程（因子）是辐射传输过程（消光系数）和水体混合过程（扩散系数）。通过修正消光系数和增强扩散系数可以提高湖泊模型对纳木错湖表温度和湖温廓线的模拟。但是简单地调整扩散系数大小从而增强混合程度无法合理地表现湖水真实的混合过程,也无法从物理机制上满足对高原湖泊的模拟需求。（2）基于海洋模型中的水体混合方案,发展改进了湖水的混合过程参数化方案,以水体内边界层发展理论为基础,更全面地考虑了影响水体混合的多个因子,包括边界层内热力与动力强迫、边界层深度,边界层下考虑了剪切不稳定及内波等因素。与改进前模型相比,改进后的湖泊模型对湖水混合过程的刻画更加合理,显著提高了湖表温度和温度廓线的模拟。无需在原始CLM湖泊模型中人为地调整混合系数,改进后的湖泊模型由于考虑了边界层的发展,结合大气热力与动力强迫,可以再现湖泊混合过程和温度廓线。（3）以透明度变化显著的青海湖为例,利用改进后的模型探究了湖泊水体透明度变化对湖泊热力过程的影响。该湖2005年后透明度减小,消光系数增加,通过设置湖泊消光系数无变化及消光系数增大试验,发现湖泊透明度变小,消光系数增大,湖内吸收的短波辐射上层增多,中下层减少,湖泊在4月份到8月份湖表温度增加,湖泊与大气湍流通量增加;其他月份湖表温度减小,结冰提前,湖冰厚度增加,湖气间湍流通量减少。（4）青藏高原湖泊热力过程在三个时间段1985?2015、1995?2015、2005?2015年趋势变化特征存在明显不同。在1985?2015和1995?2015年,湖泊温度基本呈现升温趋势,极端热事件增强,极端冷事件衰弱;2005?2015年高原西部和西北部的部分湖泊温度呈现下降趋势,极端热事件变化不明显,极端冷事件加剧。1985?2015年,湖泊热力过程变化趋势与向下长波辐射、气温、气压、空气比湿变化趋势相关性较强;在1995?2015年,湖泊热力过程变化趋势与气象要素变化趋势相关性减弱;2005?2015年,气温、气压、风速是影响湖泊热力过程变化的重要因子。（5）利用未来全球气候模型数据General Circulation Models（GCMs）预测了高原湖泊2070?2100年湖泊热力过程变化,发现在气候情景Representative Concentration Pathways 8.5（RCP8.5）下,青藏高原湖泊热力过程在2070?2100年与1985?2015年相比有明显变化,高原湖泊温度明显增加,湖冰厚度大幅减少,湖泊冰期显著缩短。本研究基于一维CLM湖泊模型,以青藏高原湖泊数值模拟为主线,评估了湖泊模型在青藏高原湖泊上的应用模拟,明晰了湖泊辐射传输与水体混合是影响湖泊数值模拟的关键过程,基于此发展改进了湖泊垂直混合方案,改进后的湖泊模型提高了湖泊热力过程的模拟,分析了水体透明度变化对湖泊热力过程的影响,进一步理清了高原湖泊历史阶段1985?2015年间湖泊热力过程的时空变化特征,对未来31年2070?2100年高原湖泊热力过程进行了预测。研究结果可为青藏高原湖泊可持续生态环境建设提供科学依据,为区域气候与水资源研究提供理论支撑。