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四川盆地位于青藏高原以东，云贵高原以北，秦岭高地以南，地形复杂多样，暴雨频发，常诱发山洪、滑坡和泥石流等灾害，相关暴雨过程机理和预报方法研究意义重大。本论文针对复杂地形背景下的四川暴雨过程，观测分析和数值模拟相结合，围绕地形降水的主要影响因素（大尺度环流、周围环境流场与地形的相互作用以及云微物理过程），并以“水汽→云→地面降水”为主线，研究了四川地形的复杂特征，复杂地形背景下四川盆地暴雨过程的水汽来源特征、云微物理特征和过程以及地面降水过程等。 首先，利用二维离散余弦变换对四川地形高度场进行谱分解，讨论了四川地形的复杂性及其与暴雨的可能联系，并从地形角度出发，探讨了中尺度数值模式水平分辨率的选择问题。结果显示:二维离散余弦变换能较好地表现出研究区域地形明显各向异性的复杂特征;雅安地区和四川盆地西北部的地形谱与暴雨降水谱有较好的同相关系，而盆地东北部和盆地中部的地形谱与暴雨降水谱在波长较大处出现反相关系;针对某个区域的地形特征和降水特征，可以通过计算模式能分辨的地形方差与总地形方差的比值来帮助确定合适的中尺度模式水平网格分辨率。 其次，从水汽来源的角度入手（丰富的水汽是暴雨发生的必要条件），通过典型个例分析以及多年个例统计分析，利用拉格朗日轨迹追踪法，揭示出夏季四川暴雨过程的主要大尺度水汽输送途径，同时考虑气块在行进途中的水汽变化，较合理地定量估计了每个水汽源区对四川暴雨过程的水汽贡献，揭示出四川暴雨的主要水汽源地。结果显示，四川盆地不同区域的暴雨过程均具有两个主要的水汽源区:孟加拉湾区域和四川盆地区域;相应地，存在两条主要水汽输送路径:阿拉伯海→孟加拉湾→中南半岛→四川盆地暴雨区，以及四川盆地附近地区向暴雨区的水汽输送和集中。 接着，通过对四川暴雨个例的高分辨率数值模拟，分析研究了四川暴雨的主要云微物理特征和过程，揭示出四川盆地暴雨区丰富的水汽通过哪些主要的微物理途径（过程）形成雨滴，并最终形成地面降水。研究发现，水汽、云水、雨水、霰及它们之间的微物理转化与相变过程在暴雨的产生中起到主要作用;两次暴雨过程中云中雨滴均主要通过两条途径生成:丰富水汽凝结成云水，云水一方面主要在零度层以下被雨滴碰并收集转化成雨滴（QCLcr或PRACW），另一方面主要在零度层以上被霰碰并收集转化成霰，随后在零度层以下通过霰粒子融化成雨滴的微物理过程（QMLgr或PGMLT）转化为雨滴;云中水凝物（尤其是云水、雨滴和霰）含量在不同强度降水中显著不同;不同强度降水中与雨滴生成直接(QCLcr或PRACW和QMLgr或PGMLT)或间接（水汽凝结成云水和云水被霰碰并收集）相关的主要云微物理转化过程和雨滴生成的主要途径相似，伴随降水强度增大，上述主要云微物理转化过程也明显增强，但雨滴生成主要途径不变;随着降水强度增强，QCLcr(PRACW)单调递增比QMLgr(PGMLT)要快，在很强的降水中QCLcr(PRACW)对雨滴增加的贡献要比QMLgr(PGMLT)大，上述差异与大尺度垂直运动分布密切相关。 最后，宏观水汽收支和微观云中水凝物（云水、雨水、云冰、雪、霰和雹等）收支相结合，将基于二维云模式的地面降水方程成功拓展到三维空间，建立了基于WRF模式的三维地面降水方程，并将其应用于四川暴雨个例的地面降水过程分析中。研究发现，水汽相关过程(QWV)在暴雨地面降水过程中起主导作用，但云相关过程(QCM)也起到不可忽视的调节作用;水汽通量辐合（QWVA）在水汽相关过程中起主导作用，而水汽局地变化(QWVL)和地面蒸发（QWVE）也起到重要调节作用;云中水凝物的局地变化率在云相关过程中起主导作用，此外，水凝物平流，尤其是固相水凝物平流，也在云收支和地面降水中起到重要作用;敏感性试验揭示，地面蒸发对短期强降水事件有重要影响，其变化会影响水汽相关过程和云相关过程，从而影响地面降水强度和空间分布;不同类型降水对比分析显示，对流降水中，地面降水主要来自QWV的贡献，QCM基本为负值，水汽相关过程不仅供应了地面降水，还供应了云系的发展，而层状降水中，QWV和QCM均为明显正贡献，水汽相关过程不足以供应地面降水，还需要云相关过程的补充。