东亚，地处欧亚大陆的东部。受欧亚大陆和太平洋的海陆热力差异的驱动，东亚大部分地区为季风气候所控制。已有研究揭示，冬季北极涛动(Arctic Oscillation，AO)与东亚气候之间存在密切联系。本文基于NCEP/NCAR再分析数据、GISS地表气温数据、CRU近地面气温数据以及第五次全球耦合模式比较计划（CMIP5）中的耦合模式资料，利用统计和动力诊断等方法，评估了CMIP5模式对冬季AO与东亚气候关系的模拟效能，并对未来这两者关系的变化进行了预估。本文的主要结论如下:　　(1)CMIP5模式对12月北极涛动与1月东亚气温关系的模拟及预估研究。　　观测资料显示，1月的东亚气温与前期12月的北极涛动存在密切联系。通过考察35个CMIP5模式对这一现象的模拟情况，发现有24个模式(MME-GOOD)能够再现12月AO与1月东亚气温之间的显著正相关关系。而其余11个模式(MME-BAD)未能模拟出这两者之间的显著联系。在24个模式中，有18个模式能够再现1月大气环流场对前期12月AO异常的响应。即当12月AO偏强时，次年1月的北半球海平面气压场异常在中、高纬度地区之间呈反相变化的跷跷板结构，东亚沿岸出现显著的850hPa南风异常，东亚大槽减弱，东亚急流的经向切变减弱。而其余6个模式(MME-GOOD-6)和MME-BAD未能再现与观测一致的1月大气环流场异常。通过考察模式对平流层-对流层耦合过程的模拟发现，模式能否再现12月AO对1月大气环流场和1月东亚气温的显著影响，主要存在两个关键过程。第一个是，模式中平流层的12月AO信号能够维持到次年1月。第二个是，到了次年1月，模式中平流层的12月AO信号能够下传到对流层，并进一步影响1月大气环流场以及1月东亚气温。此外，在RCP4.5和RCP8.5情景下，MME-GOOD-18的预估结果显示，在21世纪，12月AO与1月东亚气温的显著正相关关系仍是稳定存在的。　　(2)CMIP5模式对冬季北极涛动与东亚冬季风关系的模拟及预估研究。　　观测资料显示，东亚冬季风(East Asian winter monsoon，EAWM)与同期AO的关系在20世纪80年代发生明显的年代际增强。通过考察CMIP5模式对这一现象的模拟情况，发现GFDL-ESM2M、GISS-E2-H和MPI-ESM-MR这3个模式能够再现EAWM-AO关系的年代际增强。进一步考察这3个模式的集合平均结果(MME)发现，冬季AO对EAWM环流系统以及东亚气温的影响均发生明显的年代际变化。通过考察MME模拟的Eliassen-Palm(E-P)通量结果发现，自20世纪80年代开始，在对流层从高纬度地区传播到副热带地区的E-P通量异常明显增强，这是MME模拟结果中EAWM-AO关系发生年代际增强的主要原因。此外，基于MME的预估试验数据，RCP4.5和RCP8.5情景下的预估结果均显示，在21世纪30年代之前和70年代初期之后，EAWM-AO关系是显著的，在21世纪60年代期间，二者的关系是不显著的。而在21世纪30年代至50年代期间，RCP4.5情景下预估的EAWM-AO关系与RCP8.5情景下预估的EAWM-AO关系是不一致的。