北极涛动(AO)是北半球热带外地区大气环流变率的主导模态。厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)则是热带太平洋地区年际尺度上的最强信号。这两个重要的气候系统对全球大范围地区的天气气候都存在显著的影响。有关AO影响热带地区海温及其相关大气环流的研究还比较少。本论文主要围绕着AO对后期热带海温影响这个科学问题来开展一系列的研究，其中也包括北大西洋涛动(NAO，AO在北大西洋地区的体现)对热带大西洋海温的影响。首先，通过观测资料分析，研究了春季和11月份AO对后期热带中东太平洋地区海温影响的物理过程;之后，探讨了春季AO对前期北太平洋涛动(NPO)影响后期热带太平洋海温的调制作用;还进一步分析了春季AO影响后期热带太平洋海温的年代际变化和不对称性;接着，还研究了NAO与热带北大西洋海温关系的年代际变化;最后，利用CMIP5多模式模拟结果，分析了耦合模式对AO影响后期热带太平洋海温的模拟能力。本论文主要内容和结论如下:　　一、AO对后期热带中东太平洋海温的影响及其机理。　　春季AO与后期冬季热带中东太平洋海温之间存在显著的正相关关系。当春季AO为正（负）位相时，后期冬季热带中东太平洋地区海温通常表现为暖（冷）异常。春季AO与前期东亚冬季风之间的关系并不显著，而天气尺度瞬变波与平均流之间的相互作用及其相关的涡度输送对与春季AO相联系的北太平洋地区大气环流异常的形成起到了重要的作用。当春季AO为正位相时，北太平洋中纬度地区存在一个显著的反气旋性环流异常，副热带西北太平洋地区存在一个显著的气旋性环流异常。异常气旋环流南侧的热带西太平洋地区存在显著的异常西风。同时，海洋的热输送过程导致春季热带太平洋中西部地区出现暖海温异常，而表面热通量对该地区的海温起着相反的作用。热带中西太平洋地区的暖海温异常伴随着显著的大气加热异常，通过类似Matsuno-Gill型大气响应对热带西太平洋地区异常西风的形成和维持起到重要的作用。热带西太平洋地区的西风异常触发东传的暖Kelvin波，使得随后夏季和秋季热带中东太平洋地区出现暖海温异常。热带中东太平洋地区的海温异常，大气加热和大气环流异常通过皮叶克尼斯海气正反馈机制得以维持，并在随后冬季发展成类似El Ni(n)o的事件。　　除了春季AO，我们也发现11月份AO对后期春季和夏季热带中东太平洋地区的海温存在显著的影响。当11月份AO为正（负）位相时，随后春季和夏季热带中东太平洋地区往往出现海温正（负）异常。天气尺度瞬变波与平均流之间的相互作用对北太平洋地区11月份AO相关的大气环流异常起到关键的作用。在11月份AO正位相年，副热带北太平洋地区存在显著的气旋环流和大气加热异常。大气加热异常对热带西北太平洋地区异常西风的形成和维持起到重要的作用。热带西太平洋地区异常西风通过海气正反馈过程向东传播，导致在随后春季和夏季热带中东太平洋地区出现显著的异常暖海温。　　二、春季AO对后期冬季热带太平洋海温和后期东亚夏季风影响的年代际变化。　　春季AO对后期冬季热带中东太平洋地区海温的影响在20世纪70年代初发生了一次显著的年代际变化:20世纪70年代初之后，春季AO对后期冬季热带太平洋海温的影响由不显著转变成显著。这表现在与春季AO相联系的北太平洋中纬度地区反气旋环流异常、副热带西-中太平洋地区气旋环流异常和热带西-中太平洋地区西风异常都在年代际变化节点之后由弱变强。这导致年代际变化之后，春季AO对后期冬季热带太平洋海温有显著的影响。成因分析表明:春季AO对后期冬季热带中东太平洋海温影响的年代际变化与北太平洋春季风暴轴活动强度的年代际变化有关。北太平洋地区春季风暴轴活动强度在20世纪70年代际初发生了一次显著的年代际变化。年代际变化之后，北太平洋地区的风暴轴强度显著增强，这导致天气尺度瞬变波对平均流的反馈作用显著增强，从而有利于热带西北太平洋地区异常气旋环流和异常西风的形成。　　春季AO对后期东亚夏季风的影响也在20世纪70年代初发生了一次显著的年代际变化:20世纪70年代初之后，春季AO对后期东亚夏季风的影响由不显著转变成显著。春季AO与东亚夏季风关系的年代际变化也与春季北太平洋地区风暴轴强度的年代际变化有关。　　三、春季AO影响后期冬季热带太平洋海温的不对称性。　　春季AO对后期冬季热带太平洋海温的影响存在明显的不对称性。当春季AO为正位相时，随后冬季热带中东太平洋地区出现显著的类似El Ni(n)o的暖海温异常。然而，当春季AO为负位相时，随后冬季热带中东太平洋地区的海温异常很弱且不显著。春季AO对后期热带太平洋海温影响的不对称性与副热带北太平洋地区春季大气环流和大气加热异常的不对称有关。在春季AO正位相年，春季副热带西北太平洋地区存在显著气旋环流异常，其南侧热带西太平洋地区存在显著的异常西风。同时，副热带西北太平洋地区存在显著的大气加热异常。热带西太平洋地区的异常西风触发东传的暖Kelvin波，进而对后期冬季热带中东太平洋海温产生显著的影响。然而，在春季AO负位相年，副热带西北太平洋地区与春季AO正位相年对应的大气环流和大气加热异常都很弱且不显著，因此不利于皮叶克尼斯海气正反馈机制的激发。　　四、春季AO对前期冬季NPO影响后期冬季热带太平洋海温的调制作用。　　春季AO对前期冬季NPO与后期冬季El Ni(n)o之间的关系存在显著的调制作用。当春季AO为正位相时，前期冬季NPO正位相可以通过“季节脚印机制”过程在后期冬季热带中东太平洋地区产生显著的类似El Ni(n)o的暖海温异常。然而，当春季AO为负位相时，前期冬季NPO正位相对后期冬季热带中东太平洋地区海温的影响不显著。进一步研究表明，春季AO的调制作用是通过增强（减弱）副热带北太平洋地区前期冬季NPO正位相产生的暖海温异常实现的。　　五、冬季NAO与热带北大西洋海温关系的年代际振荡。　　1870-2012年期间，冬季北大西洋涛动(NAO)与冬季热带北大西洋(NTA)海温的关系存在显著的年代际振荡，这种年代际振荡与NTA地区海温异常振幅的年代际振荡类似。研究表明，NTA地区海温气候态的年代际变化可能是冬季NAO-NTA海温关系出现年代际振荡的一个重要原因。NTA海温气候态较高的时期，海温异常容易激发大气响应，激发的大气环流异常通过改变表面热通量和海洋热输送过程产生北大西洋海温异常三极子模;海温异常三极子模通过大气瞬变波反馈过程反过来影响北大西洋地区的大气环流，使得冬季北大西洋地区产生类似于NAO的大气环流异常;于是，NTA海温与NAO之间的关系紧密。相反，在NTA海温气候态偏低的时期，大气场对海温异常的响应较弱，导致NAO与NTA海温之间的关系不显著。进一步通过对比冬季NAO-NTA海温最近两个高低相关时期ENSO和大西洋中纬度大气扰动对NTA海温模形成的相对作用，发现影响NTA海温模的外强迫因子也存在年代际变化。在低相关时段，前期冬季ENSO事件对NTA地区海温异常的形成起主导作用，此时北大西洋中纬度大气扰动对NTA海温异常模的作用很弱。反之，在高相关时段，ENSO对NTA海温模的作用很弱，而北大西洋中纬度大气扰动对NTA地区海温异常的形成起到关键的作用。　　六、CMIP5耦合模式对春季AO影响后期热带太平洋海温的模拟。　　分析了1975-2004年15个CMIP5耦合模式对春季AO影响后期冬季热带太平洋海温的模拟。结果表明，只有CCSM4和CNRM-CM5能较好地模拟出春季AO与后期冬季热带太平洋地区海温的显著关系。进一步分析发现CCSM4和CNRM-CM5能较好地模拟出与春季AO相关的同期春季副热带西北太平洋地区的气旋环流异常、热带西太平洋地区的西风异常和副热带西北太平洋地区的大气加热异常。同时，CCSM4和CNRM-CM5也能较好地模拟出热带太平洋地区海温、大气环流和大气加热异常的时间演变。然而，其他13个耦合模式模拟的副热带西北太平洋地区的气旋环流异常、热带西太平洋地区的西风异常以及副热带西北太平洋地区的大气加热异常都比CCSM4和CNRM-CM5模拟的弱很多。因此，这13个耦合模式不能很好地模拟出1975-2004年春季AO对后期冬季热带太平洋地区海温的显著影响。诊断研究还发现耦合模式能否模拟出春季AO对后期热带中东太平洋地区海温的影响与耦合模式对春季北太平洋地区风暴轴气候态强度的模拟有关。CCSM4和CNRM-CM5中1975-2004年春季北太平洋地区风暴轴气候态强度比其他13个耦合模式都强，这导致CCSM4和CNRM-CM5中天气尺度瞬变波对平均流的反馈作用与比其他13个模式强，从而CCSM4和CNRM-CM5模拟的副热带西北太平洋地区气旋环流异常及其南侧热带西太平洋地区的西风异常较强。