本文基于大气所新一代大气环流模式IAP AGCM4构建了中国科学院地球系统模式中的气候系统模式分量(CAS-ESM-C),这是发展CAS-ESM重要而基础的一步。该模式采用CPL6耦合器为框架,大气模式为IAP AGCM4,海洋模式为LICOM,海冰模式为CISM5,陆面模式为CLM3(含植被动力学模块)。为了检验分量模式,本文还在海洋模式中直接耦合了一个海冰模式,亦可以作为气候系统模式CAS-ESM-C的一个选项。在此基础上,本文对CAS-ESM-C进行了系统级的评估,检验模式在模拟气候平均态、季节循环、年际和年代际变率等方面的能力,并对模拟中出现的热带偏差进行相对深入的分析。本文还应用三种对流参数化方案进行敏感性试验。最后,本文着重分析了模式对东亚气候的模拟及其对对流参数化方案的敏感性。论文主要结果如下:　　 (1)为了弥补LICOM在海冰模块上的不足并对其检验,本文将LICOM与卑尔根气候系统模式(BCM)中的海冰模式直接耦合并检验其对海冰的模拟。结果表明:该耦合模式能把握住海冰的气候态、季节循环和年际变化的主要特征,但也存着明显的误差。敏感性试验及分析表明:LICOM在高纬的处理(高纬平滑、极点人工岛)对海冰覆盖的边缘地区精确分布有少许制约,但对于海冰速度的模拟有较大的制约。此外,该海冰模式自身也存在着明显的原有偏差,主要体现在海冰厚度整体偏小以及夏季海冰模拟范围偏小,且这些误差极易因为正反馈机制放大。总之,与该海冰模式的耦合和分析检验不仅使LICOM海洋模式包含了一个具有动力学和热力学模块的海冰模式,提高了LICOM海洋模式的适用范围,也为耦合气候系统模式对海冰的模拟偏差指出了部分可能的原因,从而为海洋模式和气候系统模式的改进提供了一些思路。　　 (2)对CAS-ESM-C进行了100余年耦合积分,结果表明:模式成功地控制了气候漂移趋势,能够较为真实的模拟出大气、海洋、陆面和海冰的主要气候平均态以及季节循环特征,也能较成功地模拟出海洋、大气部分主要年际变率信号的特征。得益于模式对沿赤道SST的季节循环的真实模拟,公认较难模拟ENSO的季节锁相特征得到了相对真实的再现。东亚雨带的季节迁徙以及东亚季风年际变率随季节演变的主导模态的真实再现,则表明该模式在东亚季风气候的模拟上具有较强的能力。模式的主要问题是存在以“双ITCZ”为代表的热带偏差。分析表明:单独大气模式对于高、低云量以及降水的模拟存在着一定的原有误差,这些误差通过高云负反馈、低云正反馈等海洋.大气相互作用,最终在耦合模式中达到新的平衡而演变出热带偏差。整体而言,CAS-ESM-C和国际上一些主要气候系统模式模拟能力基本相当,其偏差也多是当今气候模式共同存在的问题。　　 (3)本文应用三种对流参数化方案:Zhang-McFarlane(简称ZM)方案,修改的Zhang-McFarlane(简称MZM)方案及Emanuel(简称EMA)方案进行了敏感性试验。结果表明:.ZM方案在副热带东太平洋模拟性能较好;MZM方案在南太平洋辐合带(SPCZ)日界线以东地区误差最小,但暖池几乎消失;EMA方案在北赤道辐合带和暖池地区模拟性能都较好,但是SPCZ日界线以东地区的误差较大。鉴于暖池的重要性,EMA方案暂被选择为耦合模式的参数化方案。进一步分析表明,三个试验主要的差异性体现在“高云作用”和“低云作用”上,而改进模式存在着与高、低云作用相关的悖论:“双ITCZ”的改善往往意味着冷舌、暖池模拟的更差,反之亦然。所以,改进模式应先从低云入手,在尽量不放大其他地区误差的同时,改善副热带东太平洋地区低云负偏差。然后再从高云入手,根据改进低云作用后模拟的实际情况,适当调整高云作用,最终到达一个能兼顾暖池和“双ITCZ”误差的理想状态。　　 (4)本文重点分析了模式对东亚气候的模拟能力及其对对流参数化方案的敏感性。三个试验都能较好的模拟出东亚气候的气候平均态以及雨带的季节迁徙等主要特征,同时东亚气候对对流参数化方案也有着较强的敏感性。整体上,EMA试验对东亚季风气候的模拟最好。ZM试验模拟的华南地区降水偏弱,江淮地区的降水中心强度略微偏强,华北东北降水偏多。MZM在黄河以南地区降水偏少。进一步的分析表明,降水模拟的误差主要来自单独大气模式性能的不足。由于耦合过程考虑了更真实的海气相互作用,耦合之后三个试验对东亚降水的模拟都有一定程度的改善,陆面气温的模拟也随之改善。对中高层的环流场、温度场的模拟,三个试验中ZM试验相对较好,但整体都不如单独大气模式。