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本文基于中国区域0.50×0.5°逐日最高气温与最低气温的格点资料,和新一代CMIP5中30个全球气候模式所提供的逐日最高气温与最低气温格点资料,计算平均最高温度(TXAV)、平均最低温度(NAV)、霜冻日数(FD)、热浪指数(HWDI)和暖夜指数(TNF90)共5个极端温度指数,利用相对误差、泰勒图、空间技巧评分SS指数和时间技巧评分M2指数等,对各模式在中国区域极端温度的时空模拟能力进行了定量、客观的评估。并在评估的基础上,采用优选模式等权重预估法和多模式加权集合预估法,对RCP45情景下,中国地区21世纪中期(2046-2065年)和末期(2081-2100年)极端温度的变化进行了预估,得到结论：(1)对30个CMIP5全球气候模式的时空综合模拟能力进行评估结果表明,大部分模式能够较好的模拟出极端指数气候态的变化情况,而模拟极端温度时间变化的能力偏弱。模式模拟最低温度(TNAV)和霜冻日数(FD)气候态的能力较强,模式与观测的空间相关系数分别达到0.95和0.94。CMIP5模式对于热浪日数(HWDI)变化趋势的模拟能力最强,其次是平均最高温度,而对霜冻日数(FD)变化趋势的模拟能力最弱。模式空间模拟排名与时间变化模拟排名之间相关系数达到0.496,说明模式的时空模拟能力存在较高的一致性。综合时空综合模拟能力,得到排名前5的模式：MPI-ESM-P, CMCC-CMS,CMCC-CM, EC-EARTH,CESM1-CAM5。(2)通过对比看到,CMIP5模式对极端温度的模拟能力要高于CMIP3模式,尤其是对热浪指数,其平均误差降低68.31%。并发现,新一代全球气候模式不仅减小平均误差,模式间的模拟误差离散度也降低了,但CMIP5仍存在对于持续高温模拟能力较弱的问题。(3)将5个优选模式模拟偏差场与多模式集合模拟偏差场对比发现,优选模式可以有效的缩小偏差大值区、减小偏差值,但无论是优选模式还是多模式集合,在中国西部地区的模拟能力都相对弱。(4)对RCP45情景下,中国区域5个极端温度指数变化的预估结果表明,在21世纪中期和末期,中国地区极端冷事件将会减少,极端暖高温事件将会增加。21世纪中期中国区域的极端温度将会上升,平均最高温度和平均最低温度在全国大部分地区增加1.5℃的概率都超过0.9。热浪指数和暖夜指数略有增加,而霜冻日数在全国范围内减少15天的概率大于0.7。21世纪末期中国区域极端温度增温幅度超过前期,中国地区最低温度与最高温度增温5℃的概率达到0.8。而中国地区热浪日数增加2天的概率达到0.7。霜冻日数在青藏高原地区及中国中部地区减少30天的概率达到0.5。暖夜日数也将增加,且南方增加概率大于北方。