青藏高原是亚洲众多主要河流的源头,为亿万人口提供生活必需的水源,被称为“亚洲水塔”。亚洲水塔的主要补给水源为青藏高原地区的降水,其中高原低涡是青藏高原上重要的降水系统之一。由于青藏高原地形复杂、观测资料匮乏,对高原低涡的气候和结构特征及其形成和变化机制的认识仍然存在很多不足之处。本文首先利用多套再分析资料和高原低涡的客观识别方法,得到了一套长时间序列高原低涡数据集,据此分析了高原低涡的时空分布、半径、强度、生命史和移动路径等特征,以及年代际尺度上的转折性变化及其与大尺度环流和海温的联系。基于泊松回归方法建立了新的高原低涡生成指数,给出了影响高原低涡形成的大尺度环流配置,以及高原加热影响高原低涡的概念模型,本文还定量地分析了高原低涡对青藏高原及其周边地区的降水和极端降水事件的影响。最后,本文还研究了高原低涡在不同增温情景下的可能变化,为高原低涡未来变化和青藏高原未来降水变化提供参考。本文得到了以下的主要结论:（1）利用客观识别方法从ERA-Interim、ERA-40、JRA-55、NCEP CFSR和NASA MERRA2等五套再分析资料得到的高原低涡数据集表明,不同再分析资料中高原低涡具有相似的时空分布特征。高原低涡年均数量为63.5个,主要起源于青藏高原中西部的高山区域,在低谷和山脉背风面消亡。高原低涡主要发生在5月至9月的温暖季节,夏季最活跃,冬季最不活跃。不到15%的高原低涡能够沿着三种主要路径移出高原:向东（6.9-7.8%）、向东北（2.3-3.4%）和向南（2.3-3.5%）。高原低涡在1990年代中期发生了由少变多的突变,这种突变与大西洋海温多年代际振荡（AMO）的相态变化导致的大尺度环流和高原加热作用差异显著相关。（2）大多数的高原低涡都是浅薄系统,只有20%能达到400 h Pa高度,能移出高原的高原低涡大部分是深厚的系统。高原低涡的倾斜方向与其斜压结构有关,从低到高的等压面向冷空气方向倾斜。青藏高原中部和移出高原的高原低涡具有不同的垂直结构。在高原上,高原低涡在低层（400-500 h Pa）为辐合,在高层（400 h Pa以上）有辐散,这导致强烈的上升气流和类似热带气旋的结构。移出高原的低涡,其低层辐合、高层辐散和上升气流相比于高原上明显偏弱,在整个对流层都为正涡度,呈现出类温带气旋的结构。高原低涡的垂直结构是决定高原低涡能否移出高原的重要因素,深厚的高原低涡是浅薄高原低涡移出可能性的5倍左右。因此,垂直结构是预测高原低涡移出高原的较好指标。（3）利用泊松回归方法,建立了高原低涡生成指数(GTPV)。GTPV很好地反映了高原低涡生成位置的时空特征。在构成GTPV的环流因子中,反映感热的环境因子（海拔和地气温差）在GTPV的空间分布中起着至关重要的作用,而反映潜热的环境因子（高层和低层辐散的差异和对流层中层湿度）则主要决定了高原低涡的年际变化特征;潜热和感热加热共同决定了高原低涡的季节变化。感热加热对高原低涡生成的影响随海拔高度不同而产生不同的作用:在高海拔地区感热加热有利于高原低涡生成,而在较低海拔地区感热加热则不利于高原低涡生成。同时,潜热加热都有利于高原低涡生成。（4）利用ERA-Interim、CPC和CMA站点观测等3套逐日降水资料,定量分析了由高原低涡对青藏高原及其周边地区降水和极端降水事件的影响。高原低涡对降水的影响在暖季（5-9月）更为显著。在青藏高原30%以上地区,高原低涡暖季降水占总降水量一半以上。在青藏高原20%左右地区,高原低涡冷季降水占总降水量的25%以上。高原低涡带来的极端降水事件主要发生在夏季,其占所有极端降水事件的比例比平均降水量占的比例更高。高原低涡对高原降水和极端降水事件都起着显著正贡献。青藏高原热力异常是影响高原低涡降水的重要因素。强（弱）高原低涡加热和由此产生的上升运动加强（减弱）高原近地面附近的辐合和对流层上部的辐散,从而产生更多（更少）的高原低涡和高原低涡降水。（5）为了预估在不同气候变化情景下高原低涡的可能变化,利用CESM Low-warming（CESM-LW）试验结果评估了全球气候稳定增暖1.5℃和2℃下的高原低涡活动。结果表明,CESM-LW试验能较好再现高原低涡的时空特征。与1.5℃增温情景相比,2℃增温情景下的高原低涡发生频率更高,其导致的降水占总降水量的比例更高。这意味着在气候变暖的情景下,未来高原低涡对青藏高原降水可能变得更加重要。具体而言,暖季高原低涡年平均数将增加15%。在不同增暖情景下高原低涡的变化是由青藏高原相对于周边地区的增暖强化作用导致的环流变化引起的。