东亚夏季风是北半球夏季最活跃的地球气候系统之一，有重要的经济社会影响。异常夏季风会导致洪涝、高温灾害等极端天气事件的发生。本论文围绕东亚夏季风的动力学、能量学及其预测和预估展开研究。东亚夏季风是一个复杂的三维环流系统，既覆盖热带和中纬度的系统，又涉及对流层低层和高层的环流系统。分析对流层低层和高层的环流结构，并同时考虑热带和中纬度的变化特征，提出了一个新的基于高层环流的东亚夏季风指数(ULCI)，并利用该指数对东亚夏季风的变异和未来可能变化进行了全面的研究，主要结论如下:　　一、东亚夏季风的气候异常特征。　　新指数ULCI可以表示东亚夏季风的年际变化和年代际变化特征，可以抓住1970s末东亚夏季风的年代际增强。新指数ULCI可以抓住东亚夏季降水与温度的主要变化模态，降水异常场呈现明显的偶极子变化型态，温度异常场的分布型态与降水异常场类似，只是符号相反。该指数可以代表东亚夏季风在对流层低层、中层、高层的大尺度环流型态，850hPa主要的异常系统是西北太平洋异常反气旋，500hPa位势高度场异常呈现明显的EAP/PJ波列型，200hPa纬向风场异常呈现纬向分布型。　　与之前一些常用的夏季风指数相比，新指数ULCI不仅可以代表降水异常场的偶极子型态，而且与温度的相关性也相对更好。新指数可以更好地表征东亚夏季气候异常的主要特征。　　二、东亚夏季风的动力学及能量特征。　　通过对垂直运动的诊断分析发现，异常西风导致的暖平流异常和定常北风对正相对涡度平流的输送是造成梅雨降水带异常上升运动的原因;异常东风导致的冷平流异常和定常北风对负相对涡度平流的输送是造成南海区域降水带异常下沉运动的原因。进一步通过涡度方程的分析发现，东亚夏季风区的涡度平衡主要是由辐散导致的涡度产生和平均环流对异常涡度的平流之间的平衡，涡度源的产生主要是由作用于经向异常涡度梯度上的平流导致的。　　高层环流季风指数所代表的东亚夏季风可以视为一个可以在纬向非对称斜压平均流中有效地产生的动力模态。东亚夏季风异常纬向伸展型的主要空间分布型态可以看作一个正压和斜压模态的叠加。对流层低层在副热带西太平洋区域显著的向极区的波活动通量说明从可以有效产生有效位能(APE)的对流活动旺盛的区域存在向北的能量辐散。这也说明东亚夏季风结构主要是通过低层西南急流形成的。　　气候态平均场的纬向非对称性也会对导致东亚夏季风相关异常态成长和衰退的能量转换产生影响。在对流层低层赤道西太平洋急流的出口区有显著的从平均流到异常态的正压能量转换。在中纬度西北太平洋区域动能又从异常流转换回平均流中。在对流层低层，这个转换发生在太平洋西风急流的入口处，而在对流层高层，这个转换发生于亚洲急流轴的南侧。转换至异常态中的斜压能量转换也主要发生于亚洲急流的出口区。鉴于在西太平洋区域可以有效从平均流中获得净的动能(KE)和APE，可以在月际尺度上有效补充与东亚夏季风相关的月平均异常态中的KE和APE，从而东亚夏季风可以看作一个在低层赤道急流和高层副热带亚洲急流出口区发展起来的动力模态。另外，菲律宾海附近的异常对流活动可以有效地产生APE。　　三、东亚夏季风的次季节演变特征。　　与东亚夏季风相关的降水异常从6月到7月北移，8月延伸至中国西南区域。与东亚夏季风相关的气候异常特征，从6月份到7月份的变化主要在南北方向上的移动以及强度的增强，7月到8月的变化主要在东西方向上的延伸。　　6月的正压能量转换主要发生于对流层低层，7月的正压能量转换主要发生于对流层高层，8月在整层东亚夏季风异常态均可以有效地从平均流中获得能量。APE完全通过斜压能量转换(CP)的时间尺度在每个月份均远远小于1个月，说明斜压能量转换对东亚夏季风异常环流的维持起了决定性的作用。斜压能量在整个对流层均起到了极其重要的作用，其中在对流层低层，CP起到了更为重要的作用，另外8月CP的作用最为突出。由异常对流加热导致的有效位能产生(CQ)在6、7月份对有效位能的产生起到抑制作用，而8月可以有效地产生有效位能。　　四、东亚夏季风与海温的关系及其预测方程的建立。　　在前期冬季，与东亚夏季风相关的海温异常呈现El Ni(n)o型空间分布，赤道中东太平洋有明显的正海温异常，西太平洋是负海温异常，到夏季，北印度洋海温呈现正异常。前期春季赤道东太平洋海温与前期5、6、7月平均的北印度洋海温与高层环流季风指数均有很好的相关关系，东亚夏季风与海温之间的年际关系存在显著的年代际变化特征。　　利用所选取的两个海温异常区域（赤道东太平洋区域和北印度洋区域）以及两个200hPa纬向风场异常区域（亚洲大陆北侧和南侧区域）来建立预报方程，新建立的预报指数与高层环流季风指数1958-2013年（56年）的相关系数为0.59，可以对东亚夏季风有很好的预报能力。另外，东亚夏季风也可以在欧洲中心的ENSEMBLES集合平均的模式后报试验中得到很好的预报。　　五、CMIP5多模式模拟的东亚夏季风及未来变化特征。　　CMIP5模式的集合平均可以模拟出菲律宾海降水带以及梅雨降水带，但是强度稍有偏弱。模式对高层环流季风指数回归的纬向风场异常模拟较好，对经向风场的模拟相对不大好，而对降水的模拟居于两者之间。　　在未来RCP情景下，菲律宾海降水带的位置比较稳定，用来定义指数所用到的风场异常的空间型态未发生显著变化，新的高层环流季风指数在未来的RCP情景下仍然适用。在未来情景下，与东亚夏季风相关的降水、温度、环流异常均变弱，以RCP85变化最为显著，其中温度异常场与环流异常场的变化较大，降水异常的变化较小。　　RCP45情景下的正压能量转换要强于RCP26，而RCP85情景下的CK变弱较多，起主要作用的正压能量转换主要发生于对流层低层。在未来情景下，斜压能量转换CP对东亚夏季风异常环流的维持仍然起决定性的作用，以RCP45下的转换最强。另外，CQ对APE产生的净贡献是显著的，其中菲律宾海区域的转换在未来变弱，梅雨降水带的转换变强，以RCP45变化最为显著。　　高层环流季风指数回归的海温异常，以RCP26情景下的海温异常最为显著，RCP85的海温异常很弱，在全球变暖情景下，印度洋海温与东亚夏季风的关系没有发生显著的变化，但是赤道东太平洋海温与东亚夏季风的关系明显减弱，这主要是由赤道中东太平洋海温的年际变率减小导致的。