Hadley环流(HadleyCell;HC)是全球大气环流中强度最强、尺度最大的垂直环流,是连接低纬度地区同中高纬度地区进行物理量和物质输送和交换的重要纽带。一般而言,HC的下沉支对应着副热带干旱、半干旱地区,随着HC边界位置的向极移动,干旱地区扩张,进而影响对应地区的自然生态、农业及水资源等,研究HC特征及其变化对理解全球尺度的物质能量分配过程及全球气候变化具有重大意义。丑纪范先生的研究团队提出的全球大气环流三型分解方法(three-pattern decomposition of the global atmospheric circulation;3P-DGAC)在描述热带、副热带地区的大气垂直运动,尤其是局地的垂直环流时更加准确,因此本文利用3P-DGAC方法以及12个CMIP5气候模式资料和3套再分析资料,研究了地表以下虚假风场(fake below-ground meridional wind;FBGMW)对全球纬向平均的HC及东亚地区局地HC空间模态等的影响,并且研究了订正FBGMW造成的误差后HC下沉支位置和降水的关系,得到以下几个主要结论:第一,虚假的地表以下风场对全球纬向平均HC的影响。12个CMIP5气候模式以及3套再分析资料的结果都表明,全球纬向平均的情况下,北半球夏季FBGMW主要表现为低纬度地区的南风和中纬度地区的北风差异。虽然风场差异只在对流层低层存在,但它可以通过垂直积分过程对HC流函数造成显著的影响,并且主要表现为自对流层低层到对流层顶都存在的30°N以南的低纬度逆时针异常环流和30°N以北的中纬度顺时针异常环流,从而影响了 HC的空间模态。值得注意的是,对流层低层的风场差异对HC空间模态的影响只在北半球的夏季(6-9月)比较明显,在其它季节以及南半球,虽然对流层低层仍然存在风场差异,但是对南/北半球HC空间模态的影响十分微弱。这是因为在全球纬向平均的情况下,北半球夏季HC最弱,此时低层风场差异通过积分过程产生的流函数误差的量级与HC流函数气候态的量级相当。由FBGMW引起的计算误差对北半球夏季HC空间模态的影响主要表现为HC北支部分的宽度增大,北半球下沉支位置的纬度偏高。在部分年份,由于该误差很大,会造成当年北半球夏季HC空间模态中在30°N附近出现一个虚假的逆时针旋转的异常“小环流”。第二,CMIP5气候模式中FBGMW对北半球夏季HC空间模态及下沉支未来预估的影响。利用12个CMIP5气候模式资料以及3P-DGAC方法对1979-2005年间北半球夏季HC在订正误差前后空间模态进行研究,结果表明,FBGMW引起的计算误差会造成对北半球夏季HC强度的低估以及下沉支位置和环流总宽度的高估,7月北半球HC下沉支位置的计算误差达到6.80°,南北半球环流总宽度的计算误差达到6.86°,FBGMW使HC总宽度的计算增大了约11.53%。虽然从模式资料的结果中无法得到关于北半球夏季HC下沉支位置的变化趋势的一致结论,但是在订正误差前后12个CMIP5气候模式资料计算得到的北半球下沉支位置的变化趋势都有很大差异,说明FBGMW确实对下沉支位置变化趋势的计算造成了影响。在RCP8.5情景下,订正误差前2040-2099年未来HC夏季平均的下沉支位置在40°N左右的正趋势带上,而订正误差后则位于负的趋势带上。进一步的定量分析表明,北半球夏季HC下沉支位置的未来变化趋势在订正误差后减小了 1.07度每十年。第三,再分析资料中北半球夏季HC下沉支位置受FBGMW影响情况及其和降水的关系。3套再分析资料的结果显示,1979-2005年间北半球夏季HC受FBGMW的影响和CMIP5模式的结果类似,也表现为对北半球夏季HC强度的低估和对下沉支位置及环流总宽度的高估。但3套再分析资料能够得到关于北半球夏季HC下沉支位置变化趋势的一致结论,即不考虑FBGMW导致的计算误差会高估北半球夏季HC下沉支位置的变化趋势,并且前人得到的夏季HC北半球下沉支显著向极扩张的结论可能受到FBGMW的干扰。订正误差后,下沉支位置与降水的关系表现为夏季6-9月北半球HC下沉支的向极扩张会导致中东地区、中国北部、日本、北太平洋、北美洲西部和大西洋地区在下沉支平均位置北侧的降水显著减少。第四,FBGMW对东亚地区年平均和季节平均局地HC的影响。在计算流函数的过程中,如果不考虑FBGMW引起的误差,会导致东亚地区年平均和春季、夏季平均的局地HC北半球下沉支位置的气候态、向极扩张趋势以及环流总宽度的高估。但FBGMW对年平均和季节平均局地HC北半球强度的影响不同,年平均局地HC北半球强度在订正误差后增大,而春季和夏季平均的强度在订正误差后减小,这表明FBGMW对局地HC的影响存在明显的季节差异。并且在春夏季节,东亚地区局地HC北半球的强度很弱,FBGMW对该地区环流的强度影响很大,夏季的相对误差达到94.48%,在研究局地情况时对FBGMW引起的误差进行订正是十分关键的。订正误差之后,春季东亚地区局地HC北半球下沉支向极移动和中国华中、华北地区和内蒙古中部地区降水有着显著的正相关;而夏季则与我国华北地区北部和内蒙古中部地区降水呈现负相关关系,与山东、河北及台湾地区以及南海海域降水呈现正相关。