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随着世界各国经济的不断发展，空气污染已经成为当今世界广泛关注的环境问题之一。严重的空气污染事件对自然环境和人类社会产生重要的影响，危害人们的健康乃至生命。本文分析了中国东北地区冷季空气污染变化特征及其与气温、风速和相对湿度等地面气象要素的关系，进一步利用经验正交函数(EOF)方法、相关分析和线性回归方法研究了中国东北地区冷季平均气温和平均风速的变化特征及其与大尺度环流指数的关系。本文的主要结论如下: (1)中国东北地区冷季空气污染变化特征及其与地面气象要素的关系。本文中，我们定义了10-4月为中国东北地区的冷季，这正好与中国东北地区的采暖时期较为一致。对冷季空气污染变化特征的研究结果表明，沈阳、长春和哈尔滨三个市出现空气污染的天数各占统计天数的49％、40％和48％。冷季内的空气污染天数呈现出先增加后减小的变化趋势，其中空气污染天数在12月和1月达到最多。进一步研究结果表明，沈阳、长春和哈尔滨三个市的空气质量指数(AQI)与冷季月平均气温大致为反向关系，当月平均气温越低时，对应的空气污染天数越多。通常来讲，三个市的AQI指数的大小随着平均风速的增加而减小。三个市相对湿度与AQI指数的变化存在着耦合关系，但是这种耦合关系可能与平均风速对两者的影响有密切相关。 (2)中国东北地区冷季气温变化特征及其与大尺度环流指数的关系。中国东北地区冷季气温前两个主模态的空间分布表现为全区一致型和南北反位相型，相对应的时间系数具有明显的年际和年代际特征。中国东北冷季气温的变化与北极涛动(AO)和极地/欧亚型(POL)指数存在着显著的正相关，正AO和POL位相通常导致西伯利亚中部地区的上空500hPa位势高度为正异常控制，这给中国东北地区带来更多的晴朗天气，有利于向下太阳短波辐射的增加，从而加热地面。被加热的地面会产生更多向上的感热通量，从而起到加热地表大气的作用，因此有利于中国东北地区冷季气温的异常增暖。另一方面，东北上空异常的反气旋有助于南面的暖空气输送至西伯利亚中部地区，形成西伯利亚中部地区异常的暖中心。之后，再由基本风向南向东输送至中国东北地区，从而使得中国东北地区冷季气温异常增暖。AO和POL对中国东北地区冷季气温的影响可能主要是通过西伯利亚中部地区上空500hPa位势高度上的异常反气旋实现的。除此之外，虽然AO和POL相关的环流形势相似，但是还是存在一些差异性。AO正位相时期，东亚冬季风以及东半球和北半球的极涡强度均弱于POL正位相时期，因此中国东北地区冷季平均气温的增暖程度在AO正位相时比POL正位相时强。 (3)中国东北地区冷季平均风速变化特征及其与大尺度环流指数的关系。利用线性回归分析了1981-2016年中国东北地区冷季平均风速的变化趋势，结果表明，其呈现为显著的下降趋势。中国东北地区冷季平均风速的EOF分析表明其前三个主模态的空间分布表现为全区一致型、南北反位相型和东西向正-负-正的三极型，相对应的时间系数具有明显的年际和年代际特征。进一步研究表明中国东北地区冷季平均风速的变化与AO和东大西洋/西俄罗斯型(EAWR)指数存在着显著的负相关。在正AO和EAWR位相时，北太平洋地区的海平面气压显著升高，而东亚大陆北部地区的海平面气压降低，这使得东亚大陆北部地区和北太平洋地区之间的海陆气压差减小，从而造成由东亚大陆吹向海洋的冬季风强度减弱，进而导致中国东北地区冷季平均风速减弱。 中国东北冷季空气污染与地面气象要素，包括气温、风速和相对湿度等密切相关。AO、POL和EAWR大尺度环流指数能够对中国东北冷季气温和风速产生重要的影响，进而对东北冷季空气污染产生重要的影响。为理解中国东北空气污染的时空分布特征及其季节预测的开展具有一定的参考价值。