青藏高原平均海拔4000余米，是世界上平均海拔最高、面积最大的高原，被称为“世界屋脊”和地球“第三极”。由于其高大的地形特征，青藏高原可以通过其动力作用和热力作用影响大气运动。高原地表的感热可以影响夏季季风的发展和冬季西伯利亚高压的生成，并且对大气环流的季节变化至关重要。青藏高原是许多大江大河的发源地，被称为“亚洲水塔”。青藏高原的水资源养育着东亚及南亚地区数十亿的人口。然而，作为全球气候变化的敏感区域，青藏高原地区温度明显上升，辐射明显减弱。青藏高原地表要素变化尤其是地表感热和潜热通量的变化成为人们研究的焦点问题。由于青藏高原严酷的自然环境条件，青藏高原的观测站点大多集中在高原东部和东南部地区，而对于面积广大的中部和西部地区观测尤为匮乏。因此，卫星遥感数据为青藏高原地区物质和能量交换的观测与模拟提供了可能性。　　首先，论文基于中国科学院珠穆朗玛大气与环境综合观测研究站（珠峰站）、纳木错圈层相互作用综合观测研究站（纳木错站）、那曲高寒气候环境观测研究站（那曲站）、藏东南高山环境综合观测研究站（林芝站）的陆面站点观测数据分析了站点不同下垫面的气象要素、辐射平衡和能量平衡的区域分布和年际变化规律。陆面站点的观测数据为ITPCAS驱动数据的评估、辐射模型模拟结果的对比以及地表能量平衡系统(Surface Energy Balance System，SEBS)模型地表通量结果的验证提供了基础的数据支撑。　　其次，为了使SEBS应用于青藏高原的湖泊下垫面，我们添加了湖泊大气界面的能量通量交换模块。我们利用纳木错湖气相互作用观测研究站（纳木错小湖站）的观测资料，分析了纳木错小湖的湖气界面通量交换特征并对湖气界面通量传输模型进行了验证，为湖气界面能量通量的卫星遥感估算提供依据。研究发现:纳木错小湖湖面的动力学粗糙度长度大概为3.35×10-4m;风速在水气界面通量交换过程中至关重要;湖气界面水汽的交换效率要高于热量的交换效率而且自由对流状况会明显加大湖气界面通量的交换能力;另外，论文确定了湖面动力学粗糙度的查诺克数和粗糙雷诺数，分别取值为0.028和0.56;动力学粗糙度优化后的总体传输模型被用来实现青藏高原湖气界面能量通量的卫星遥感估算。　　然后，为了使SEBS应用于青藏高原的复杂山区，论文考虑到青藏高原不同的山地地形条件，选取了包含太阳直接辐射和散射辐射的晴空辐射传输模型来计算不同坡度坡向条件下的太阳向下短波辐射通量。辐射模型模拟结果与站点观测数据的验证显示出较为一致的散点分布特征并且辐射模型在卫星过境时刻不会给SEBS模型带来较大的输入误差。　　最后，论文利用MODIS卫星遥感数据、ITPCAS驱动数据结合复杂地形条件下的辐射传输模型、湖气界面通量传输模型和地表能量平衡系统模型(SEBS)得到了青藏高原2001年至2010年的地表感热和潜热通量的空间分布特征及其年际变化趋势，并利用陆面站点观测数据对SEBS模型遥感估算结果进行了对比验证。研究发现:青藏高原地表的感热和潜热通量显示出与观测一致的空间分布特征和季节变化规律;感热通量呈减弱的趋势而潜热通量呈增强的趋势;MODIS地表温度数据和ITPCAS风速数据的误差会给遥感估算的地表通量趋势变化结果带来极大的不确定性。