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本文运用不同复杂程度的数值模式，并结合多套再分析资料，对ENSO期间热带各洋盆海温(SST)协同影响北半球冬季平流层环流的事实和过程，进行了系统的数值模拟研究。本文首先评估了CMIP5多模式对冬季平流层环流的模拟能力，包括气候态、年循环及其变率、平流层极涡振荡(PVO)事件的强度及频率、季节分布以及平流层的长期变化。同时还评估了CMIP5模式对ENSO的模拟状况，包括ENSO事件的频率、强度以及ENSO过程的非对称特征等。结果表明，与多数海气耦合模式(GCM)相比，地球系统模式(ESM)所模拟的平流层极涡和极夜急流的强度以及季节演变与观测较为吻合，PVO事件的强度、季节分布和发生的频率，也更加合理。总体而言，CESM1-WACCM模拟的ENSO事件强度虽然比观测略强，但其季节演变、频率和非对称特征也优于GCM模式和其它ESM模式，与观测较为一致。 采用WACCM大气环流模式，通过分离ENSO期间热带各洋盆海温强迫的一系列数值敏感试验发现，ENSO期间热带印度洋(TIO)的SST强迫，对热带太平洋(TPO) SST强迫在热带外平流层的效应存在显著的削弱作用。以El Ni(n)o期间为例，与TPO暖SST所激发的正的PNA响应相反，TIO暖SST异常可在热带外对流层激发出负PNA响应，削弱由TPO引起的对流层—平流层行星波1波增强信号，以及经向热量和动量交换的加强效应，从而部分地抵消El Ni(n)o期间热带外平流层的极涡减弱和极区增暖响应。 与TIO对ENSO在平流层效应的削弱作用相比，热带大西洋(TAO) SST异常的协同作用要弱得多，且具有明显的季节选择性和依赖性。同样以El Ni(n)o期间为例，TAO暖SST异常可引起早冬—隆冬—春季期间，热带外平流层的暖—冷—暖异常以及极夜急流的减弱—加强—再减弱。研究发现，上述的阶段性响应特征与对流层上层环流的三阶段响应特征有关，即大西洋上空相继出现了负NAO响应—东传Rossby波响应—弱NAO响应。TAO对ENSO在平流层效应的三阶段调制作用，不仅在WACCM敏感性试验中可以发现，在CESM1-WACCM耦合试验结果中，以及用TAO海温强迫的线性模式(LBM)试验中，也得到了验证。 通过在再分析资料中区分中等强度El Ni(n)o、强El Ni(n)o、中等强度La Ni(n)a和强La Ni(n)a四类事件在热带外平流层的效应，揭示了ENSO在热带外平流层效应的非线性和非对称特征。具体地，中等强度El Ni(n)o期间，单位强度海温强迫所造成的平流层极涡和极夜急流减弱以及极区温度增暖响应要比强El Ni(n)o期间的响应更强、更显著;中等强度La Ni(n)a期间单位强度海温强迫的平流层极涡和极夜急流变强以及极区温度变冷响应，要比强La Ni(n)a期间的响应弱。 利用CESM1-WACCM耦合模式结果以及WACCM敏感试验，不仅验证了上述非线性和非对称特征，而且说明了产生非线性和非对称的原因。与中等强度ElNi(n)o(La Ni(n)a)相比，强El Ni(n)o(La Ni(n)a)所激发的热带对流异常位置更加偏东（西），北太平洋上空的位势高度响应中心从而也表现有显著的东西偏移;中等强度El Ni(n)o和强La Ni(n)a期间位于北太平洋上空的高度响应中心，所投影出的正、负PNA响应强度，比强El Ni(n)o和中等强度La Ni(n)a期间更强。因此，对流层的PNA响应以及平流层的行星波1波响应均为ENSO指数的非线性函数，即中等强度El Ni(n)o（La Ni(n)a）对上传行星波的增强（抑制）效应比强El Ni(n)o(La Ni(n)a)的作用更强（弱），造成了平流层极涡对ENSO响应的非对称和非线性分量。大气系统本身对热带强迫的非线性和非对称响应特性，是形成ENSO在平流层非对称和非线性效应的主要原因。 通过关注ENSO的演变过程，本文利用多套再分析资料、多模式结果以及数值敏感试验结果，证实了ENSO在热带外平流层所存在的滞后效应;并通过区分准四年周期（QQ，3～5年）ENSO和准两年周期(QB)的ENSO事件，说明ENSO对平流层的滞后影响只出现在QQ ENSO成熟后的次年冬季;而QBENSO对热带外平流层的影响仅局限于ENSO成熟年的当年冬季。以暖QQ ENSO为例，在ENSO峰值之后，热带对流层依然异常偏暖;中纬度对流层出现冷异常响应。这种温度异常响应呈纬向均匀分布且可持续至ENSO衰减年的夏季;相应地中纬度平流层出现纬向均匀的暖异常信号，也可以持续到夏季，在随后的秋冬季节，行星波所引起的经向交换可导致次年冬季平流层极涡的显著异常。在ENSO成熟的当年冬季，热带外对流层为PNA响应所主导，投影出的热带外对流层—平流层1波加强;在次年冬季，伴随QQ ENSO强迫和PNA响应的减弱，热带外行星波1波响应减弱，2波的贡献变得不可忽视。耦合模式和WACCM敏感试验的结果表明，在次年冬季，平流层的行星波异常仍为1波所主导，2波的显著贡献仅在平流层低层。