北半球环状模（Northern Hemisphere Annular Mode,NAM）/北极涛动（Arctic Oscillation,AO）作为北半球气候内部变率的主要模态,对北半球的天气和气候有着巨大的影响。区别于以往的研究,本文从因果关系的角度,运用收敛交叉映射（CCM）算法、S-map等算法讨论了NAM对东北亚地区冬季地面气温（SAT）的因果关系、因果关系强度变化及相互作用强度,并且将NAM信号加入到SAT的重构相空间中建立预测模型并进行预测试验研究。主要结论如下:（1）NAM与东北亚地区冬季SAT存在单向因果关系,NAM始终是东北亚地区冬季SAT变化的影响因子,但因果关系强度并非一成不变,在1960-2018年间出现了较为明显的振荡,具有明显的年际（年代际）变化特征,2006年、1982年分别为NAM对东北亚地区SAT影响的最大值和最小值年。（2）冬季NAM存在显著的8-9年主周期振荡,其包络信号的变化是冬季NAM影响东北亚地区SAT的驱动因子,其变化幅度在一定程度上影响了NAM对东北亚地区SAT因果关系的大小。（3）在因果关系大值年,中高纬和极区的500 h Pa位势高度场呈现出北低南高的“跷跷板”结构,NAM相对常年更强,东北亚气温受NAM的影响较大;而因果关系强度偏小值年,NAM相对常年偏弱,东北亚气温可能受到NAM及其他系统的综合影响。（4）在使用单变量、多变量和多视角嵌入法重构相空间时,三种方法预测能力的比较如下:多视角嵌入法>多变量嵌入法>单变量嵌入法。此外,利用复杂系统中变量中共有信息的特性,在时间序列一定的情况下,利用冬季动力系统的复杂性来增加系统内的信息,预测试验结果表明,将驱动因子NAM加入到SAT的重构状态空间中可以改善SAT的预测效果。（5）同一系统中变量间的相互作用不是恒定的,而是随着系统向新的状态转移而不断变化。可以运用S-map方法来量化给定系统中变量间不断变化的相互作用,时间序列长度L和非线性参数theta的选取对相互作用强度的结果均有一定的影响。在使用S-map算法计算变量间的相互作用强度时要尽量选择时间序列长度足够长的序列。（6）将东北亚地区SAT、NAM信号、以及亚洲区极涡面积视作同一气候系统中的不同因子,计算亚洲区极涡面积对NAM与NAM对东北亚地区冬季SAT的相互作用。NAM对SAT的作用强度大多为正,表明SAT随着NAM的增大而增大;而亚洲区极涡面积对NAM的作用强度则与之相反。亚洲区极涡面积对NAM的影响与NAM对所研究区域温度的响应具有统一性。