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本文首先利用美国大气研究中心(NCAR)研发的通用气候系统模式4.0版本(CCSM4)和一套合理的初始化方案进行了1981～2010年夏季的回报试验，并对回报结果进行了初步分析;考虑到全球耦合模式对东亚地区夏季降水模拟能力有限，本文又利用区域气候模式WRF3.2进行了动力降尺度试验，初步考察了动力降尺度方法在短期气候预测中的作用;最后，利用大气所九层大气环流模式(IAP9L-AGCM)对未来一种可能的气候情景——蓝色北极情景下东亚地区的气候作出模拟。论文的主要结果总结如下:
(1)虽然CCSM4的一步法预测系统对夏季平均气候的模拟还存在一定偏差，但基本可以把握夏季气候的主要特征。分析发现，即使耦合模式所使用的是混合层海洋模块，但是对于夏季海温的预测能力仍然高于持续性预报，并且对于全球大部分海洋地区的海表面温度异常(SSTA)具有较高的预测能力，尤其对于ENSO关键区的SSTA的幅度与年际变化都有较高的回报能力。进一步的分析表明，模式对夏季气候的预测性能高值区主要位于低纬地区，尤其是海洋区域。对流层中、高层位势高度场的可预测性最大，而降水最小。虽然模式对热带地区具有相对较高的预测性能，且在典型ENSO年的预测能力高于多年平均水平，但对于东亚地区的预测性能有限，对东亚地区的夏季降水则基本不具备预测能力。通过合成分析表明，模式对印度洋和北半球中高纬地区环流预测能力不足，制约了其对东亚地区夏季气候的预测性能的提高。本文进一步选取了我国夏季短期气候预测中常用的西太平洋副热带高压指数、西伸脊线和两个夏季风强度指数进行了简要分析，结果表明虽然模式对于东亚地区夏季降水的预测结果不理想，但是对于这四个指数的年际变化还是具有较高的预测能力，这个结果有利于未来模式结果在实际预测中的应用。为了全面考察模式的预测性能，我们选取了模式对中东太平洋地区SST异常回报完全失败的两年进行分析，发现模式中SST的持续性强于观测，这可能是由于试验所采用的混合层海洋模式中缺少了海洋中的波动过程所致。通过对比有无土壤初始异常的10年回报结果发现，土壤初始异常的作用可以在一定程度上提高模式的预测能力，但具有很大的地区差异和变量差异;对于东亚地区，考虑土壤初始异常在本文的回报试验中是十分有必要的。通过对1998年夏季回报结果的分析可以发现，模式能够较好地回报出1998年夏季气候的主要特征，但对北半球中高纬大气环流的预测能力不足。在对模式回报性能进行评估后，我们利用该模式尝试性开展了2013年夏季气候的实时预测试验，以便在实际预测中对模式的性能进行进一步的检验。
(2)全球模式对夏季气候表现出一定的预测能力，但对东亚地区的预测水平低于全球平均水平，尤其是对东亚降水几乎不具备预测能力。本文在全球模式回报结果的基础上，利用区域气候模式WRF进行了3个年份的动力降尺度试验来评估动力降尺度方法在我国夏季气候预测方面的能力。结果表明:WRF对我国夏季降水的改进较大，空间分布和量值都更加接近观测，均方根误差也普遍减小，其中全球模式在青藏高原东侧的系统性降水偏差在区域模式中得到很好的消除，但在华北地区和东北地区的系统性偏差在区域模式中依然存在;该降尺度方法对环流场改进不明显，区域模式的850 hPa环流场与全球模式基本一致，而与观测存在较大偏差;WRF降尺度方法对我国夏季降水的年际增量改进效果不及降水基本态，其中1997年和1998年相对前一年的降水增量在我国江南和华南地区有比较明显的改进，但1999年的结果改进不明显。就1997～1999年来说，WRF对我国夏季降水和环流的预测性能很大程度上依赖于全球模式。
(3)本文利用IAP9L-AGCM预估了未来的一种可能情景——蓝色北极情景下东亚气候的可能变化。结果表明，在蓝色北极情景下，由于陆地增暖幅度大于海洋，导致夏季海陆热力差异增大，东亚夏季风环流增强，并且与东亚地区降水密切相关的水汽输送也增强，东亚地区夏季降水增多;冬季海陆热力差异减小，东亚冬季风环流减弱，但由北极海冰融化引起的北半球高纬地区水汽含量增加的效应超过了冬季风环流减弱的效应，最终结果是东亚地区冬季来自中高纬的水汽输送增加，综合蓝色北极情况下东亚地区的热力状况，我国北方冬季降雪将增加;西北太平洋地区的海洋和大气状况也会发生改变，影响台风活动的主要环境要素:纬向风垂直切变和向外射出长波辐射空间分布的变化分别有利于台风源地向偏西、偏北转变;与台风频数有密切联系的关键区中上述量的变化且皆利于台风频次的减少。热带气旋生成潜力指数的变化表现为西北太平洋东部减小，而西部增大，因而呈现了非常复杂的变化格局。