东亚高空急流是北半球重要大气环流系统之一。东亚副热带急流和极锋急流的协同变化既可以反映中高纬度环流系统的作用,又可以反映低纬度环流信号的异常,还能够与大气低频遥相关紧密联系在一起,对东亚天气气候系统的影响起到桥梁或者纽带的作用。本文利用NCEP/NCAR再分析资料,得到冬季东亚陆地上空高空急流的主要模态,揭示出副热带急流和极锋急流位置和强度的协同变化关系,进而研究高空急流协同变化的气候效应。从热力学和动力学两个方面分别讨论急流协同变化的机理。评估AMIP模式对东亚高空急流协同变化的模拟能力,并分析极地增暖对东亚地区急流协同变化的影响。利用局地有限振幅波活动及其能量平衡方程诊断出海冰融化对局地反气旋波活动以及对中纬度地区极端事件的影响机制。全文主要结论如下:一、东亚高空急流位置和强度的协同变化特征东亚地区高空急流包括副热带急流和极锋急流。通过东亚地区急流核的分布确定了陆地上空这两支急流的关键区域。对陆地上空纬向风进行EOF分析发现,东亚陆地上空两支急流变化的主要模态分别对应副热带急流和极锋急流位置和强度的反位相变化特征。当两支急流距离较近,即极锋急流偏南、副热带急流偏北时,两支急流的强度均增强;当两支急流互相远离,即极锋急流偏北、副热带急流偏南时,两支急流的强度均减弱。从对应的大气环流异常来看,当两支急流靠近时,东亚大槽减弱,东亚中纬度地区位势高度增加,太平洋北部西风减弱;而当两支急流远离时,中纬度位势高度减弱,东亚大槽增强。急流位置变化模态对应的500hPa位势高度异常分布在欧亚-太平洋地区呈现出正负正(或负正负)的特征,与中纬度欧亚遥相关型相似;对应的海平面气压场异常分布表现为极地区域与中纬度洋面的反位相变化,与北极涛动相似。二、东亚高空急流协同变化的机制影响急流位置和强度变化的原因除了非绝热加热异常、海温异常等外强迫因子外,大气内部动力学过程也会通过波流相互作用对其产生一定的影响。因此,从热力学和动力学两个方面分析影响急流位置和强度协同变化的可能机制。从热力学方面看,当两支急流距离较近时,从温度平流方程得到非绝热加热以及水平热量输送的作用增加了南北温度梯度,根据热成风原理,增大的经向温度梯度能够增强副热带急流与极锋急流的强度,从而使两支急流的强度增加。当两支急流相距较远时,非绝热加热以及水平热量输送的作用减弱,导致南北温度梯度减小,从而减弱了两支急流的强度。从动力学方面来看,低层斜压性与中纬度天气尺度瞬变活动联系紧密而对副热带地区无显著影响。当两支急流相距较近时,天气尺度瞬变波E矢量在极锋急流区存在辐散中心,加强了该区域纬向风速,从而使极锋急流增强。当两支急流相距较远时,辐散中心减弱甚至转为辐合,从而使极锋急流减弱。除此之外,定常波E-P通量通过增强或减弱纬向风速来改变两支急流的强度。两支急流靠近时,急流区均出现E-P通量辐散中心,增强了两支急流的强度;两支急流远离时,辐散中心的减弱与辐合中心的出现使两支急流强度均减弱。三、极地增暖对高空急流协同变化的影响通过AMIP试验将海冰融化的外源强迫单独分离开来分析海冰融化对东亚地区高空急流的位置和强度协同变化的影响,从AMIP海冰控制试验的模式数据分析海冰融化产生的风场异常可以得到,该模式既能模拟出两支急流强度协同变化,也能模拟出两支急流位置协同变化。海冰融化导致两支急流的强度都存在年际变化,但是整体趋势不显著;极锋急流的位置不仅存在年际变化,还存在明显的年代际变化,整体趋势偏南2.5°左右,而副热带急流位置变化不明显。进一步利用EOF时间序列对纬向风和经向风距平场进行回归可以看出,自20世纪90年代中后期,尤其是21世纪以来,极地增暖致使极锋急流强度减弱,主要表现为纬向风异常减弱,经向风异常增加。四、极地增暖对北半球中纬度极端事件的影响及机制利用有限振幅波活动方法分析500hPa位势高度场得到局地波活动特征,并通过量纲分析将局地波活动分解成平均梯度和涡动扰动尺度两项,分别对应着波活动的热力学变化和动力学变化特征。对再分析资料和AMIP数据中计算出的有限振幅波活动、扰动尺度的趋势分析得出,观测数据中中纬度纬向平均波活动的增加以及波动经向扰动增加的趋势无法在历史模式尤其是海冰控制模式中模拟出来,这说明波活动异常与北极地区的海冰融化无显著的联系,很有可能是由于大气内部变率的作用。但是从局地的波活动变化特征中发现无论是再分析资料还是模式数据,北半球中纬度尤其是欧亚中北部地区局地反气旋波活动均存在显著的增加趋势。而500hPa反气旋波活动往往与阻塞高压等天气系统联系在一起,对局地天气气候的异常产生影响。反气旋活动大值中心南北两侧极端暖事件和极端冷事件概率均有所增加也证实了这个观点。通过能量方程诊断分析发现极地海冰融化较快的巴伦支海-喀拉海地区的反气旋波活动水平输送是欧亚地区反气旋波活动增加的源,与此同时水平输送将极地地区冷空气向南输送造成极端冷事件的发生。