北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation，简称NAO)是北半球冬季最显著的大气低频偶极子模态之一，它的发生与变化对整个北半球的天气气候都有着重要的调节作用。NAO固有的生命周期为2-3周，且在此时间尺度上NAO事件可以看作一个非线性初值问题。本文从初始扰动发展的角度，基于T21L3模式考察了NAO事件发生的最优前期征兆(OPR);研究了预报NAO事件发生的最快增长初始误差(OGE)问题;探讨了二者之间的相似性;分析了非线性过程在其中的作用，同时研究了NAO事件的目标观测敏感区问题。本论文的主要内容和结论如下:　　(1)评估了目前业务预报对NAO事件发生的预报能力。利用业务预报资料，基于NAO指数，对2006-2015年间冬季NAO事件预报能力做了评估。结果发现，各中心的控制预报可提前1-9天预报出NAO正位相(NAO+)事件的发生，平均而言，ECMWF的预报时效最高，为3.82天，NCEP、JMA和CMA的平均预报时效分别为3.18、3.77和3.08天。同时发现，在预报时效较长时，控制预报尽管可以预报出事件的发生，但对北大西洋地区的环流场预报技巧较低。对于NAO负位相(NAO-)事件，各中心可提前1-8天预报出事件的发生，相比于NAO+事件，漏报的个数增加。ECMWF、NCEP、JMA和CMA的平均预报时效分别为4.56、4.00、3.25和2.60天。而对于各中心的集合预报，集合平均并不能提高NAO事件的预报时效，但可以改善北大西洋地区环流的预报技巧。　　(2)基于T21L3模式，揭示了NAO事件发生的最优前期征兆(OPR)与最快增长初始误差(OGE)及其物理机制。以气候态流场作为背景气流，NAO+事件的OPR集中在北美附近，200hPa上显示出北负南正的偶极子结构，500和800hPa上显示出纬向排列的短波结构，而NAO-事件的OPR大致与其相反且扰动更加集中。研究发现，它们都是通过调节北大西洋地区瞬变波位涡强迫(EVF)促使环流场呈现出北负南正（北正南负）的位势高度异常，进而触发NAO+(NAO-)事件的发生。以NAO事件作为基本态，求解非线性最优化问题得到事件的两类OGE。第一类OGE使得NAO事件的强度增强，而第二类OGE使得NAO事件的强度减弱。NAO+事件的第一类OGE与对应的OPR具有相似的空间结构，而第二类OGE与之近似相反且分布的更加集中。第一类（第二类）OGE是通过调节北大西洋地区的EVF，使之呈现出北负南正（北正南负）的异常结构，进而达到增强（减弱）NAO+事件强度的作用。而对于NAO-事件来说，其对应的两类OGE也有类似的结构，但相比于NAO+的OGE显得局地性更强。　　(3)探讨了NAO事件中“前期征兆”与“误差”之间的相似性。由于OPR与OGE的非线性演变具有相同的物理机制，它们在初始场上的空间结构上表现出了很高的相似性。随着优化时间的增长，初始扰动中包含的短波结构增多，使得二者之间的相似性减弱。同时，第一类OGE的演变特征与对应OPR相一致，而第二类OGE与反位相事件OPR的演变类似，故第一类OGE与对应OPR具有更高的相似性。而在线性近似下，这种相似性只存在于优化时间较短的情形下，这是由于非线性过程在相似性的维持中起到了重要的作用，其通过调节扰动发展的强度及模态，使演变更加局地化，进而使相似性得以维持。　　(4)识别了NAO事件预报中的目标观测敏感区。通过CNOP方法求解NAO事件的OGE，并将扰动大值区作为目标观测敏感区，结果显示敏感区主要位于北大西洋及其上游地区。通过目标观测模拟试验，发现对于16个NAO+事件和30个NAO-事件，此方法可提高其中12个NAO+和23个NAO-事件的预报技巧，平均预报改善程度分别达到43.7％和51.0％。进一步分析发现，对大部分个例来说，进行了目标观测后，北大西洋地区的EVF及其在NAO模态上的投影都与“真值”更加接近，因此预报技巧得以改善。而少部分个例在进行了目标观测后，北大西洋地区的EVF得以改善，但其在NAO模态上的投影反而更加偏离“真值”，因此预报技巧反而下降。随后对所有NAO事件采用了依据气候基本态确定的敏感区——北美大陆附近。试验结果表明，对于之前的事件，该敏感区可改善其中12个NAO+和20个NAO-事件，平均预报技巧改善分别达到了36.7％和40.1％。