本文利用中国科学院大气物理研究所(IAP)大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)“全球海洋—大气—陆面耦合系统格点模式”2.0版本(FGOALS_g2.0)长期模拟试验结果,在对模式综合性能评估分析的基础上,着重分析了模拟的太平洋年代际气候变率(PDO)的基本特征及其物理机制。然后通过多模式对比分析,进一步探讨了影响PDO周期和振幅的关键因素。最后利用动力和统计相结合的方法,讨论了FGOALS在年际和年代际气候异常回报试验中的误差演变特征及年际、年代际气候变化的可预报性。　　 通过分析FGOAlLS_g2.0耦合模式的200年长期稳定积分结果,评估了模拟的基本气候态,发现该耦合模式可以准确的模拟出热带太平洋海温季节变化、年际变化等特征。在年代际气候变率方面,FGOALS_g2.0可以模拟出与观测类似的北大西洋涛动、大西洋年代际振荡、大西洋经向翻转环流、太平洋年代际振荡和太平洋.北美遥相关等主要年代际振荡特征。　　 利用观测、再分析资料和模式结果,通过对海气相互作用及其海洋动力过程分析,探讨了模式中太平洋年代际振荡形成机制。研究发现,热带太平洋年代际变率的正反馈过程与Bjerknes提出的海气相互作用正反馈机制有关,即热带中东太平洋SST暖异常引起西风异常,使得赤道太平洋Ekman输送减弱,上翻减弱,温跃层梯度变缓,最终将加大赤道中东太平洋原有的SST正异常。其负反馈则主要与海洋内部动力过程有关。一方面,热带东太平洋SST增暖,在赤道外出现气旋式风应力旋度,驱动海洋从赤道向两极的异常经向热量输送,进一步研究指出经向热输送主要依靠速度异常平流vT对经向热输送的贡献完成。另一方面,热带SST暖距平信号通过大气桥影响热带外大气环流,引起热带外纬向风应力异常,从而导致热带外温跃层异常以Rossby波的型式西传,Rossby波约经过十年左右的时间到达热带外西太平洋沿岸,再激发出Kelvin波将温跃层异常传播到赤道地区。由于模拟的太平洋年代际变化经向热输送异常与海温变化几乎同位相,因此不能使热带太平洋海温年代际变化位相反转,只有通过上述波动过程才能完成热带中东太平洋SST冷暖交替年代际时间尺度循环。研究还发现ENSO和PDO海温变化最强烈的区域不同,因ENSO冷、暖事件的非对称性,二者叠加在一起,使年代际变化SST变化最强烈的区域位于赤道外中太平洋,从而太平洋年代际变化的宽度较年际变化宽,大气环流场对海洋的响应在更宽的区域,经向热输送到达的位置也越靠北,所需周期也更长。　　 通过FGOALS_g2.0与其它五个耦合模式年代际变率模拟比较,发现所有耦合模式均能再现年代际气候变率中热带外Rossby波西传特征,但不同模式中Rossby波所处的纬度不同。若模拟的太平洋SST异常年代际变化信号最明显的范围越宽,则由此激发的Rossby波便更为偏北,纬度越高Rossby波西传的时间也越长。因此PDO的周期与其SST异常的经向尺度密切相关。另一方面,通过模式对比分析发现PDO的振幅与ENSO事件的振幅存在一定对应关系,即ENSO振幅越大PDO振幅也越大。同时,ENSO事件的非对称性对PDO振幅也有一定的影响。　　 运用统计和动力相结合的方法研究耦合模式年际和年代际气候异常回报试验的可预报性。首先用CliPAS计划中三个气候模式和FGOALS_g短期气候异常回报试验结果,考察1982-2003年期间ENSO冷、暖事件发展期和衰减期,SST预报误差发展存在明显的季节依赖性,最大误差增长通常发生在春季,即模式存在显著的春季可预报性障碍(SPB),ENSO冷、暖事件发展期的SPB现象比衰减期明显,以E1 Ni(n)o事件发展期最为显著。耦合系统在春季最不稳定,使得预报误差最易在春季发展,从而导致SPB。将预报误差分析的方法运用于FGOALS_g1一组1955-2010年的年代际回报试验,对年代际可预报性问题进行尝试性研究。模式回报试验捕捉到北大西洋和热带太平洋主要年代际突变信号。模式对全球平均SST的预报与观测非常符合,且明显优于分别对大西洋和太平洋的模拟。未来十年预测中,模式各个超前预报时长对大西洋、太平洋或是全球SST的预测均呈现继续变暖趋势。不同超前预报时长在大西洋和太平洋特征不同,在10年尺度上预报技巧不随预报时长的增加而显著减小。