本文基于几组大气环流模式实验，研究了亚洲气候对黑碳气溶胶的局地响应和遥响应。共分为以下几章，每章阐述了一组实验的结果，其中最后一章是基于耦合模式比较计划3(CMIP3)实验的结果。本文使用了大量独立的观测数据来评估模式性能。　　 首先，研究了局地黑碳气溶胶对南亚季风的气候效应。结果表明，黑碳气溶胶的吸收特性增强了短波辐射加热率，使喜马拉雅山和青藏高原南部附近的对流活动加强，同时4月和5月出现了正的降水异常，与此前的研究结论一致。而增强的垂直运动和降水最终导致对流层低层的冷却，尤其在五月份，该影响可以一直持续到七月。这不利于七月降水的发生，意味着阿拉伯海和印度次大陆西部地区的南亚夏季风降水开始时间推迟。此外，负的降水异常还与由黑碳气溶胶引起的盛行高压异常和反气旋环流有关。因此，本文将介绍黑碳气溶胶的另一种特性，即它可以引发抬升热泵，如南亚的环流。　　 同样地，也评估了东亚夏季气候对局地黑碳气溶胶强迫的响应。对中国东部夏季降水的年代际变化进行了研究，在20世纪过去的30年内共有两次年代际突变。70年代末的突变伴随长江流域洪涝和华北持续干旱，发生在90年代初的则伴随着华南降水的增强。黑碳气溶胶在第一次突变中起的作用仍然有争议，且在第二次中的作用还未被证明，所以在本文将作为主要研究。结果表明，模式能较好地重现70年代末的突变，包括长江流域降水的增强和季风环流的减弱。但对于90年代初的突变，模式仅仅抓住了部分的观测变化。因此，黑碳气溶胶在两次事件中所起的作用不同，且对于第二次突变的影响相对较小。　　 最近的研究表明，即使没有黑碳气溶胶的物理传播，它也可以影响到远离初始源的地区。为此，本文研究了南亚黑碳和欧洲黑碳对东亚气候的影响。首先，讨论了东亚夏季风对南亚黑碳的遥响应并与其对东亚黑碳的响应进行了比较。结果显示，南亚黑碳诱发了东亚地区的南北三极型的降水模态，中部地区从长江流域到东海有降水的减少，而在北部地区从华北，韩国到日本北部，和南部华南地区有降水的增加。从机制上分析，这种遥响应是通过亚洲高层急流带的传播波列来实现的。该波列向下游分散南亚大气信号，加强了西太平洋副热带反气旋，导致从孟加拉湾到东亚的水汽输送减弱。另外，该环流遥响应加强了长江流域的大气稳定度。这两种影响使得长江流域降水减少。除此之外，这种遥响应还可以抵消掉部分局地东亚黑碳引起的降水增加。　　 同上，本文也研究了季节平均东亚气候对欧洲黑碳浓度的遥响应。结果表明，欧洲黑碳吸收短波辐射，增强了欧洲地区的短波加热率，后通过西风带和遥相关该暖异常向下游地区输出。对于中国季节平均降水来说，夏季降水对欧洲黑碳最为敏感，在华中和华东地区降水显著增加，西南和东南地区降水减少(如海南，香港和台湾)。而冬季的敏感性最小，降水异常响应极小且大部分不显著。夏季的降水异常响应与西北太平洋，北印度洋的海平面高压和从华中延伸至中亚大陆腹地的低压有关。这种大的气压梯度引起了夏季季风环流的增强，从而使孟加拉湾到华中的水汽输送加强。进一步，当我们把对欧洲黑碳的响应从全球黑碳响应中去掉，亚洲黑碳和欧洲黑碳共同作用，结果与中国东部典型的南涝北旱完全相反。因此，表明欧洲黑碳可能对中国20世纪末的气候突变有一定的贡献，尤其是在长江流域。　　 既然黑碳显著影响着南亚的局地气候条件，在此我们考察CMIP3中多模式对局地降水模拟的如何，模式分为两组:包括黑碳(用CMIP3_BC表示)和没有黑碳(用CMIP3_NOBC表示)。分别对20世纪(20C3M)和21世纪(SRESA1B)进行模拟，分析表明对于20C3M，尽管两组模式都低估了观测降水，但没有黑碳的模式偏差更大一些。更有趣的是，对于未来降水的模拟预测，两组模式在印度中部显示相反的模态，其中CMIP3_BC显示未来将相对干旱而CMIP3_NOBC则显示降水偏多。CMIP3_NOBC的该模拟结果与过去的观测模态并不一致。例如，从过去经验来看，整个南亚地区的自然状态(如，主要指降水偏多)和巴基斯坦南部降水大量增加似乎并不可能发生。因此我们可以认为，如果模式预测假定为合理的，在CMIP3_BC对南亚未来的夏季降水预测中，印度中部和巴基斯坦北部的气候平均降水可能分别有高达8％的减少和20％的增加。总之，由于模式误差的存在，对未来情景的假设和对未来模拟能力的不足，以上结论的可靠性仍需质疑。