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本论文系统分析了与东亚季风密切相关的一些年代际气候变化特征。首先考察了大尺度背景的长期变化特征，包括20世纪全球地表气温和陆地降水的变化及主要大气遥相关型的变化，同时考察了IAP AGCM4对以上现象的模拟情况。在此基础上，分别分析了中国东部夏季降水和冬季气温的年代际变化特征及模式模拟。最后结合模式结果研究了太平洋年代际振荡(PDO)的位相转变特征。论文主要结论如下: 一、20世纪全球地表气温、降水的年代际变化及模拟 利用20世纪全球气温、降水观测资料，分析了IAP AGCM4模式对20世纪全球地表气温和降水的模拟情况。全球地表气温的EOF分解第一模态时间序列(PCI)主要反映了全球变暖的趋势，及1940年代至1960年代的降温期。EOF2模态则主要反映出ENSO（El Ni(n)o-Southern Oscillation）信号的影响。IAP AGCM4基本上能够模拟出20世纪全球普遍升温的趋势，以及ENSO信号对地表气温的影响。模式对20世纪的升温趋势模拟较好，但是对1940年代开始的降温期模拟结果不理想。在对降水的模拟方面，模式能够较好地模拟出全球降水的时间序列，模拟的年平均降水时间序列同观测相关达到0.5以上。 二、20世纪主要大气遥相关型的模拟 使用大气环流模式IAP AGCM4的20世纪模拟数据，对比观测及再分析资料，着重在年代际时间尺度上对北半球冬季主要大气活动中心、大气涛动及阿留申低压、冰岛低压之间的反位相振荡进行研究。结果表明，冬季北半球三个主要的大气活动中心阿留申低压、冰岛低压、西伯利亚高压的年际变化较为显著，而在20世纪没有明显的趋势变化。大气活动中心的空间范围也有显著的年代际的伸缩变化。IAPAGCM4能够模拟出大气活动中心的基本变化特征。大气涛动方面，IAP AGCM4能较好地模拟出年代际尺度上NAO、AAO的变化趋势。阿留申低压和冰岛低压的年际反相关关系构成了东西向“跷跷板”振荡结构，这种反相关变化关系在20世纪不是稳定的，表现出显著的年代际变化。通过分析表明，太平洋海气耦合系统的年代际位相转变可能是阿留申低压和冰岛低压相关关系的年代际变化的主要原因。 三、20世纪中国东部夏季降水的年代际变化同太平洋年代际振荡(PDO)位相转变的关系及模拟 本章首先分析了20世纪中国东部夏季降水的年代际变化情况，及其同太平洋年代际振荡(PDO)的关系，并进一步分析第五次耦合模式比较计划(CMIP5)气候模式对PDO、中国东部夏季降水的年代际变化及它们之间联系的模拟结果。中国东部夏季降水EOF分解第一模态主要为以30°N为界，南北反位相变化模态;EOF2为以30°N为中心的长江流域同华北、华南反位相变化的三极模态。20世纪中国东部夏季降水年代际转折点同PDO的年代际位相转变的转折点基本一致。CMIP5模式的20世纪模拟试验(historical)对PDO及中国东部夏季降水的模拟能力有较大差异。模式对PDO及降水气候态空间型的模拟好于时间变化。 四、20世纪我国冬季气温的年代际变化及模拟 本章首先使用观测资料考察中国东部冬季气温的年代际变化同PDO、大西洋多年代际振荡(AMO)、ENSO等主要的影响因子之间的关系，然后评估IAP AGCM4的模拟结果。中国东部冬季气温在20世纪经历了1930年代和1980年代后两次变暖，气温的两次升高对应了西伯利亚高压的两次减弱。在年代际尺度上，中国东部冬季气温同赤道东太平洋SST为正相关，同北太平洋SST为负相关;同高纬及赤道东太平洋地区SLP为负相关，同低纬大部分地区为正相关。在不同的年代际背景下，ENSO、AO及西伯利亚高压对气温的影响也相应发生了变化。IAP AGCM4基本能够模拟出中国东部冬季气温的两次升温过程，及其同欧亚大陆高纬度海平面气压场的显著负相关，但模拟的中国东部冬季气温同SST相关分布同观测有较大差异。 五、PDO位相转变的特征及其模拟 利用观测资料和两个耦合模式模拟结果分析了PDO位相转变的特征。用PDO滑动趋势（PDO趋势指数）描述PDO位相转换的特征，正（负）的PDO趋势指数对应PDO由负（正）位相转为正（负）位相。从PDO趋势指数同海温场的超前滞后相关图中可以看到完整的PDO位相的转变过程。PDO的位相转变呈现出南北半球SST异常沿赤道的对称性。在PDO位相转变期间，赤道中太平洋出现连续的SST异常。耦合模式基本能够模拟出PDO正位相时，赤道太平洋和北太平洋东部的正异常以及北太平洋中西部的负异常。但是模拟结果存在一定偏差，例如赤道太平洋的正异常偏西，模拟的该正异常南北宽度较观测偏窄等。这说明模式模拟的PDO位相转变过程同观测有一定差异。