东亚夏季风的时空分布变化直接关系到整个东亚及其周边地区的人们生存与发展问题,因此东亚夏季风变率一直受到气象学家的重点关注。特别是东亚夏季风的年际变化会引起该地区的气温和降水发生显著的年际变化,继而造成东亚地区的高温酷暑、洪涝、干旱等极端气象灾害的发生规律和频次的不确定性。因此,研究东亚季风区云、降水的年际变化等自然变率特征及其影响因子(如人类活动排放的气溶胶等)对理解东亚夏季风的变率特征具有十分重要的科学意义,同时对人们防灾减灾具有十分重要的社会和经济意义。本论文以东亚夏季风区(18°-45°N,100°-135°E)研究区域,并根据季风影响显著程度、地理位置和海拔等因素对东亚夏季风区进行了分区(1.中国东部地区(EC)2.华南地区(SC)3.东海及临近海域(ECS)4.四川盆地(SPD)5.华北地区(NC)6.钓鱼岛及西太海域(DYD)7.黄海及临近海域(YS)),利用1998-2013年的TRMM卫星资料以及2000-2013年的MODIS气溶胶光学厚度(AOD)、云产品资料,结合GPCP降水量资料、再分析资料和探空资料等全面深入地诊断分析和研究了气溶胶-云-降水相互作用关系以及云、降水及气溶胶年际变化特征及其成因。主要成果如下：(1)揭示了1998-2013的东亚夏季风环流和降水年际变化及强弱年的差异特征季风环流方面,最近60多年来东亚夏季风呈明显的年代际减弱趋势,特别是20世纪70年代末开始显著减弱,其中6月份的年代际减弱最为明显。在年代际减弱的背景下,最近16年(1998-2013年)东亚夏季风仍然呈减弱趋势,但其年际波动仍然较大,准2年和4-7年的振荡周期仍然存在。东亚夏季风的强弱年差异仍然表现在经向输送的强弱。降水方面,东亚夏季风降水主要发生在850hPa夏季风中,其在500hPa位势高度场中表现为中国东部大陆及其洋面降水主要受到西太平洋的副热带高压脊控制。综合来看,季风弱年,副高西伸到达中国大陆东南部,季风以西南风为主,经向输送弱,季风雨带位于长江中下游地区,降水偏多,降水强度偏强；而华南地区由于处在副高控制,降水偏少,降水强度偏弱。总的来看,降水量和降水强度的变化均与季风的年际变化呈现出较好的一致性,只不过降水强度与季风指数的相关性表现出区域的不连续性。对于中国40°N以南的东亚季风区来说,季风弱年为“南旱北涝”,季风强年则“南涝北旱”。(2)揭示了2000-2013的东亚夏季风区云参数的年际变化及强弱年的差异特征云宏观参数方面,整个夏季平均来看,云顶高度(云顶气压,CTP和云顶温度,CTT)由南向北梯度递减,而云量(CF)由南向北梯度减少。云的宏观参数对东亚夏季风及其雨带的推进、副高的移动有很好的指示作用。最近14年(2000-2013年)的夏季云顶高度均在减小,而云量均在增加。云顶高度和云量的与季风指数年际变化在区域上有较大差异。东亚季风区的云顶高度和云量总体受季风的年际变化调控,但和季风的相关性没有降水和季风的相关性好,且年际变化同样具有明显的区域差异性。云微观参数方面,整个东亚季风区的夏季云滴有效半径(CER)均呈从西到东逐渐增大的梯度分布,陆地的CER明显小于海洋。夏季云光学厚度(COD)／云水含量(CWP)均呈由西到东逐渐减小的梯度分布,陆地的COD/CWP明显大于海洋的。云微观参数也能较清晰看出随着季风及其雨带的推进而变化。最近14年(2000-2013)的东亚季风区夏季的云滴粒子、云光学厚度以及云水含量大小均在减小。夏季东亚季风区云滴有效半径、光学厚度以及云水含量的变化与季风指数的变化在相态之间以及区域之间均表现明显的差异性。相比季风强年,季风弱年从四川盆地到长江中下游地区的CER偏小,COD和CWP偏大；而其以南和以北地区的CER偏大,COD和CWP偏小。降水云参数方面,整个东亚季风区的夏季降水云、对流降水云以及层云降水云CER均呈现由西到东逐渐增大的梯度分布,陆地的CER明显小于海洋的。而东亚季风区的夏季降水云COD和CWP呈从南到北逐渐增大的梯度分布。此外,7个子区域降水云CER的随着MODIS的CER的变化均呈较好的线性增加趋势。但大小方面存在一定的区域差异性,EC、SPD以及NC的大小相当；而对于其他区域而言,MODIS的CER呈现不同程度地大于VISR的降水云CER。类似地,7个子区域的降水云COD和CWP分别随着MODIS的COD和CWP的变化也呈不同程度的线性增加趋势,不同的是所有区域降水云的COD和CWP均明显大于MODIS的COD和CWP,即降水云的云层更加厚实,含水量更多。(3)揭示了1998-2013的东亚夏季风区对流和层云降水的年际变化及强弱年的差异特征水平分布方面,对流降水和层云降水分布及其强度和季风推进密切相关。夏季对流和层云降水强度变化与季风变化关系表现为较好的一致性,但存在显著的区域性差异：EC、SPD和YS均表现为较为显著的负相关,而SC、ECS和DYD均表现为较为显著的正相关。夏季东亚季风区对流降水的面积比例及贡献呈现由南向北梯度递减分布；相反地,层云降水的面积比例及其贡献呈现由南向北梯度递增分布。夏季层云降水是东亚季风区的主要降水形式,但是层云对总降水的贡献却有显著的区域性差异。随着夏季风由南向北推进,主要表现为季风所到区域的层云降水比例面积和总降水的贡献在增加。这表明夏季东亚季风的层云降水受到大尺度的夏季风环流控制。对流降水方面,EC、SC、ECS和DYD的降水比例、降水贡献的变化和季风变化表现为较为显著的负相关,而SPD和YS表现为较为弱的正相关,上述区域的层云降水与季风变化关系则反之。垂直结构方面,对流降水和层云降水的平均降水廓线和雨顶高度存在明显的年际变化。降水廓线的年际变化上主要表现在近地面降水强度的年际波动,且存在显著的区域性差异,且洋面的对流和层云降水廓线的年际变率均大于陆面的。而对于对流降水和层云降水的垂直分层结构均没有年际变化差异,其对应高度均没有明显的年际变化或者年际间的差异较小。对流降水而言,EC、SCS、SPD和YS的雨顶高度变化和季风变化表现为较为显著的负相关,而SC和DYD表现为正相关,ECS几乎不相关。层云降水而言,EC和SPD表现为负相关,而DYD表现为较为显著的正相关,其它区域相关不明显。季风强年和弱年的差异方面,对于中国40°N以南的东亚季风区而言,夏季偏弱年时,以长江为界,其以北地区的夏季对流和层云降水强度偏强,雨顶高度偏高,对流降水比例及其贡献减少,层云降水比例及贡献增多；其以南地区的夏季对流和层云降水强度偏弱,雨顶高度偏低,对流降水比例及其贡献增多,层云降水比例及贡献减少。季风偏强年时,则反之。进一步说明了层云降水是东亚季风区的主要降水形式,其降水强度表现为：弱年为“南弱北强”,季风强年则“南强北弱”。(4)给出了东亚季风区气溶胶-云参数-降水强度相互关系气溶胶与云微观参数的关系方面,二者的相关关系在不同相态以及不同区域均有较大差异。(1)CER方面：随着AOD的增加,EC的水云CER减小,而其混合云CER增加,冰云CER则无明显变化；SC的冰云、水云和混合云CER均减小；SPD的水云和混合云CER增大,而其冰云的CER先增加后减小；NC的水云CER增加,而冰云和混合云无明显变化；ECS、DYD、YS的冰云、水云以及混合云的CER较为显著的减小。(2) COD/CWP与AOD关系：随着AOD的增加,EC的冰云、水云以及混合云的COD/CWP均增大；SC的冰云、水云和混合云COD/CWP先增大后减小；SPD的冰云COD/CWP增加,而其水云的减小,混合云的变化趋势不明显；NC的冰云、水云和混合云COD/CWP均显著减小；ECS和DYD的冰云、水云以及混合云的COD/CWP均增大；而YS的冰云COD/CWP减小,水云的增加,混和云的减小。(3)在没有分相态条件下,AOD和降水云参数变化关系与其和MODIS混合云参数的总体关系较为一致。降水云参数与地表降水强度(RR)的关系方面,不同相态的的降水云综合平均态来看,随着CER增加,陆地降水强度增加,而海洋降水强度有减小趋势,这可能与海洋的云凝结核少有关；随着COD和CWP的增强,无论陆地还是海洋区域的不同相态下的降水强度均增大；对流和层云降水云的CER, COD以及CWP与地表降水强度的变化关系类似。气溶胶与地表降水强度的关系方面,AOD-CER-RR作用过程的间接推理得到的AOD和降水强度的关系和直接统计AOD和RR的结果一致：随着AOD的增加,EC、SPD以及DYD的降水强度变大趋势,ECS的降水强度也有相对较弱的增加趋势,而SC和YS的降水强度减小趋势。可见,气溶胶对降水强度的影响具有很强的区域选择性。(5)阐明了东亚季风区夏季降水的年际变化趋势成因东亚夏季降水的年际变化趋势成因主要表现为,(1)大尺度的夏季风环流调控着东亚季风区夏季降水的大气层结稳定条件和水汽输送条件等。(2)在2000-2013年季风减弱的大趋势下,夏季降水的变化趋势成因具有明显的区域差异性,具体表现为：①长江中下游的东部地区的夏季总降水量(层云降水比例和贡献为主)的变化受夏季风调制为主,而其降水强度受到气溶胶的调控作用；②华南地区的夏季总降水量和降水强度均以夏季风调制为主,而气溶胶对降水的影响则不明显；③我国东海海域的降水量和降水强度是由受到夏季风变化和气溶胶变化的共同作用；④四川盆地的夏季总降水量和降水强度均以夏季风调制为主,气溶胶对降水强度的调控作用没有凸显；⑤钓鱼岛以及周边海域的降水量和降水强度受到夏季风变化和气溶胶变化的共同作用；⑥黄海海域的层云降水受到夏季风变化的控制,而对流降水则受到气溶胶变化的影响作用。总的来看,东亚夏季风调控着季风区的大气稳定度和水汽输送,继而影响降水强度、层云和对流的降水比例和贡献继而影响总降水量的变化；同时,AOD的变化趋势以及AOD对降水强度影响途径的区域性差异,致使一些区域的降水强度又受到气溶胶的影响。由此可见,在季风减弱的背景下东亚地区的降水强度和降水量主要受到季风活动(自然变率因素)的影响,而气溶胶(人类活动因素)对降水强度的影响具有一定的区域选择性。