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本文通过台站观测资料、再分析资料和卫星观测资料，从多年平均气候态、季节循环、年际变化和年代际变化的角度分析了东亚季风区和南亚季风区降水及云系的时空分布特征，重点研究了东亚季风区与南亚季风区降水和云系时空变化的差异特征；并且用IPCC-AR4多个气候模式资料分析了当前气候模式对东亚季风区和南亚季风区降水和云系的模拟现况，指出了数值模式在模拟亚洲季风区降水时空变化方面存在的不足；此外，基于当前气候模式模拟降水和云系存在的地区差异特征，提出一种滑动窗区空间相关系数加权集合平均法来改进多模式对降水和云系的模拟和预估能力，并基于这种集合平均方法，对IPCC-AR4未来A1B排放情景下亚洲季风区的降水和云系的变化趋势进行预估。得出以下结论：
1、多年平均气候态降水时空结构特征是，东亚季风区降水空间分布主要表现为东北-西南走向的带状分布特征，并且降水雨带分布从东南向西北方向逐渐递减，降水主要位于东西走向地形南侧迎风坡地区；而南亚季风区降水空间分布主要表现为南北走向的带状分布特征，降水主要位于南北走向的地形西侧迎风坡地区。在多年平均降水季节循环方面，东亚季风区江淮以北地区表现出显著的干湿季特征，而华南地区由于早春雨的存在使得干湿季不明显；而南亚季风区则表现为显著的干湿季季节变化特征，其纬向平均降水呈现出单峰型结构特征。并且，东亚季风区降水表现出显著的随季节向北跳跃式推进和迅速向南撤退的变化特征，而南亚季风区降水则表现为随着夏季风雨季的开始全区降水比较一致且迅速增加的特征。
2、在年际时间尺度上，东亚季风区夏季降水异常主模态表现为从南到北“+，-，+”经向三极子结构和从南到北“+，-”经向偶极子结构特征，并且经向三极子结构不仅表现出显著的准两年周期振荡的年际变化也有明显的年代际变化周期特征，而经向偶极子结构则表现为主周期年代际变化特征；南亚季风区夏季降水异常主模态则表现为全区一致的单极型结构和从西南到东北方向“+，-，+”的三极子结构特征，单极型结构表现出显著的准两年周期振荡的年际变化和明显的年代际变化周期特征，而三极子结构则表现为显著的年代际变化特征，且东亚季风区夏季降水经向三极子结构与南亚季风区夏季降水单极型结构之间存在显著的正相关关系。在年代际时间尺度上，东亚季风区夏季降水主模态仍然保持着经向三极子结构和经向偶极子结构特征，并且经向三极子结构在1977年左右和1992年左右两次发生年代际转变，而经向偶极子结构则是在1977年左右发生显著的年代际转变；而南亚季风区夏季降水主模态在年代际时间尺度上发生了变化，主要表现为东西向“+，-，+，-”纬向四极子结构特征和南北向“+，-”经向偶极子结构特征，其中纬向四极子结构在1970年前后和1984年前后发生两次年代际转变，而经向偶极子结构的年代际转变则主要发生在1964年左右和1975年左右。
3、在多年平均降水云系气候态分布上，东亚副热带季风区降水方式以层云降水为主，并且随着纬度增加层云降水比例逐渐增加，东亚热带季风区降水方式以积云降水为主，并且积云降水比例表现为全区比较一致的空间分布特征；而南亚季风区降水方式以积云降水为主，积云降水比例由于受地形影响而表现出微弱的纬向梯度特征。在季节时间尺度上，东亚副热带季风区以层云降水为主，并且降水云系表现出显著的季节变化特征，在冬季层云降水比例最高达到85％左右，而在夏季7、8月份层云降水比例达到全年最低50％左右，东亚热带季风区以积云降水为主，在夏季风爆发之前积云降水比例占55％以上，而在夏季风爆发后积云降水比例降低到50％-55％左右，并维持到年底。在冷季节，东亚季风区层云(积云)降水比例表现出显著的南低(高)北高(低)的经向梯度特征，而在暖季节尤其是7、8月份，积云降水比例和层云降水比例表现为南北都趋于一致50％的特征。而南亚季风区降水云系表现出较弱的季节变化特征，主要表现为在夏季风爆发之前的1-5月份积云降水比例(60％-65％)显著大于层云降水比例(35％-40％)，在5月份之后积云降水比例减少到55％左右而层云降水比例增加到45％左右并维持到年底，并且南亚季风区降水云系的季节变化在空间分布上表现为南北较为一致的特征。
4、在年际变化时间尺度上，东亚副热带季风区降水云系一年四季都有比较显著的年际变化，且东亚热带季风区降水云系的年际变化幅度冷季节大于暖季节，在夏季风雨季期间，东亚季风区降水云系年际变化幅度表现出北强南弱的南北梯度特征。而南亚季风区降水云系年际变化主要发生在冷季节，并且表现出南北一致变化的空间分布特征，冷季节降水云系年际变化幅度明显大于暖季节。
5、基于动力因子和热力因子对亚洲季风区积云降水和层云降水的时空分布成因分析结果表明，亚洲季风区积云降水和层云降水的时空分布主要受季风环流的风场垂直切变动力因子所支配，而温度、水汽、相当位温和对流有效位能等热力因子对积云降水和层云降水的强度和范围及其持续时间也起着一定的作用。
6、IPCC-AR4气候模式模拟结果分析表明，当前气候模式基本能够再现亚洲季风区降水的平均气候态特征，而模式模拟的亚洲季风区降水的年际变化则存在普遍偏弱的现象；并且气候模式对亚洲季风区降水的年代际时空变化的模拟存在着明显的不足，主要表现在降水空间结构和年代际突变时间点方面模拟不好。此外，大部分气候模式能够模拟出亚洲季风区降水准两年周期振荡特征，并且大部分模式能够模拟出东亚副热带季风区夏季降水异常的主模态空间结构特征，而对于南亚季风区夏季降水异常主模态空间结构的模拟较差。相对而言，气候模式对东亚副热带季风区降水云系的模拟效果要好于对南亚季风区降水云系的模拟效果，因为大部分模式模拟的热带季风区积云降水比例严重偏大。多模式集合平均方法在降水和云系平均气候态模拟方面表现出明显的优势，但这种方法在降水和云系的年际变化模拟方面表现出明显偏弱的特征。
7、由于IPCC-AR4中不同气候模式对亚洲季风区降水及云系的模拟能力表现出较大的空间差异，本文提出一种滑动窗区空间相关方法来量化表征这种空间差异特征，结果表明此方法所得的相关系数能够较为细致地捕捉不同模式对较小区域模拟性能的差异特征；基于此提出一种滑动窗区空间相关系数加权集合平均法，并利用此方法对IPCC-AR4中22个耦合模式所模拟的20C3M(1979-1999年)亚洲季风区夏季降水进行加权集合平均，结果表明此方法明显优于其他集合平均方法。并且，鉴于此原因，本文利用此方法对在A1B排放情景下IPCC-AR4中22个耦合模式所模拟的21世纪亚洲夏季风降水演变趋势进行集合预估，结果表明：在A1B排放情景下，21世纪中期开始南亚夏季风降水将比20世纪晚期明显增强；而东亚夏季风降水相对于20世纪晚期的变化呈现出从南到北经向三极子异常分布特征，即华南和华北地区夏季风降水增多，而长江流域夏季风降水相对于20世纪晚期没有太大变化。并且这种变化趋势可能延续到21世纪晚期。对亚洲夏季降水云系的加权集合平均结果表明，21世纪早期(2010～2030年)积云(层云)降水比例在南亚季风区有减弱(增强)的趋势，而在东亚季风区积云(层云)降水比例有增强(减弱)的趋势；在21世纪中期(2045～2065年)南亚季风区积云(层云)降水比例比20世纪晚期将有一个明显的减弱(增强)的趋势，而东亚季风区尤其是25°N以北的副热带季风区积云(层云)降水比例比20世纪晚期将有一个明显的增强(减弱)的趋势。并且亚洲季风区积云(层云)降水比例在南亚季风区减弱(增强)而在东亚季风区增强(减弱)的变化趋势可能延续到21世纪晚期。