中纬度北太平洋西临东亚,东临北美,具有独特的地理位置和十分复杂的气候系统,其大气/海洋变化对东亚和北美的环流、温度和降水具有重要影响。该区域的大气和海温均存在显著的季节内尺度变率信号。然而,前人关于季节内振荡的研究多集中在热带地区,对于中纬度地区少有涉及。作者利用最新的卫星观测海温、全球大气/海洋再分析资料进行诊断,并利用大气和海洋环流模式开展数值试验,以揭示“夏季中纬度北太平洋季节内振荡”的特征和成因为目标,分别从海温、大气、海气相互作用以及热带-热带外相互作用等方面进行了系统研究。结果表明,该地区海温的季节内变化,一方面受大气环流季节内变化的驱动以及高频大气信号的加强作用,另一方面,亦对大气环流的季节内变化产生反馈。该地区对流层高层大气季节内异常的典型模态是西移的Rossby波,其发展和加强主要与高频大气扰动的非线性作用和正压能量转换有关。热带大气季节内振荡可以解释中纬度大气季节内异常强度的约20%。论文的主要结论,可总结如下:　　 (1)基于卫星观测海温和混合层热收支诊断,揭示了夏季(5-10月)中纬度北太平洋海温季节内变化的特征和机理。夏季中纬度北太平洋(35°N-45°N,160°E-170°W)区域的海温(SST)存在显著的20-100天尺度的变化,这主要与海表潜热通量的季节内异常和短波辐射通量的季节内异常有关。经向温度平流和垂直温度平流亦有贡献,但强度很弱。研究表明,SST的季节内振荡与大气环流的季节内异常有关,海温增暖位相对应大气的反气旋式环流,海温变冷位相对应大气的气旋式环流,这意味着海洋受大气的强迫。与夏季相比,冬季(11月-次年4月)海温的季节内变化也与大气环流的季节内异常有关,但海温异常的强度仅是夏季的一半,主要原因是冬季混合层较深,削弱了海表热通量对混合层温度倾向的影响。　　 (2)基于再分析资料和海洋模式试验结果的分析,揭示了高频大气信号对夏季海温季节内变化的影响。基于再分析资料的分析结果显示,海温增暖位相对应的高频风弱,而海温变冷位相对应的高频风强。这是由于海温增暖位相对应的季节内的反气旋式大气环流异常,会使高空急流异常偏北,从而使地面的高频波列偏北(55°N),关键海区(40°N附近)上空的高频风弱;而变冷位相对应的季节内的气旋式大气环流异常,会使高空急流异常偏南(50°N),从而关键海区上空的高频风强。保留高频风信号和扣除高频风信号的情况下,利用总体公式分别计算得到海表潜热通量、感热通量和风应力的季节内异常,前者比后者明显偏强,意味着高频风会加强海温的季节内振荡。分别利用有高频信号的强迫场和扣除高频信号的强迫场,驱动IAP/LASG大洋环流模式LICOM进行了模拟积分,对模拟结果的分析发现,考虑高频大气信号会使关键海区海温季节内振荡的强度增加11%,并且这主要是通过引起潜热通量异常的变化造成的。　　 (3)通过再分析资料分析,提出了海温季节内变化对大气反馈的机制。基于再分析资料的诊断结果显示,夏季中纬度北太平洋海温的暖异常可通过激发对流促使大气环流从异常反气旋转变为气旋。具体过程如下:暖的SST会增加海表饱和比湿,从而增大海气湿度差,使海表蒸发增加(水汽增加);接着,低层水汽凝结释放的潜热,加热了低层大气(影响温度的垂直廓线),使大气变得对流不稳定,进而激发对流;对流降水引起对流层中层凝结潜热释放,加热大气,在低层产生气旋式环流。　　 (4)基于再分析资料诊断,揭示了夏季中纬度北太平洋大气季节内振荡的主导模态及其对应的三维结构,在此基础上提出了季节内扰动的局地大气动力机制。对观测资料的分析表明,夏季中纬度北太平洋大气季节内(ISO)扰动呈现相当正压的垂直结构,最大振幅在对流层高层(250 hPa)。扰动以2.4 m s-1的速度向西移动,在150°W出达到最强。西移速度由垂直平均的纬向风速,相当β效应(β*)和ISO扰动的尺度共同决定。ISO扰动的最大活动中心在东北太平洋的西风急流出口区附近(150°W,50°N),因为此处是正压能量从平均环流向ISO扰动转换最强的地区。通过对ISO扰动中心涡度进行诊断,发现ISO扰动增长的最主要原因是高频的天气尺度扰动引起的非线性经向涡度平流。ISO与天气尺度扰动间存在着双向作用:一方面,气旋(反气旋)式ISO环流会引起天气尺度扰动产生西北-东南(东北-西南)向倾斜。而另一方面,倾斜结构的天气尺度环流则会对ISO扰动增长起正贡献。　　 (5)基于再分析资料诊断和大气模式试验,定量评估了热带季节内振荡对中纬度大气季节内振荡的影响。利用观测的气候态SST强迫大气环流模式ECHAM4,在试验中分别让模式自由积分以保留热带大气的季节内变率,和通过将热带大气的各预报量向气候态恢复,来扣除热带大气的季节内变率。对比不同试验的结果,发现热带大气季节内振荡对中纬度ISO强度的平均影响是15-20%,其中对高层的影响较低层显著。　　 通过对再分析资料进行超前-滞后回归分析发现,热带大气季节内振荡对中纬度大气季节内变率影响最显著的区域是中纬度北太平洋,影响的最大强度是20%左右。再分析资料诊断的结果和模拟结果相比,热带强迫对中纬度平均的影响要小,这与前者会低估热带强迫的影响,而后者会高估热带强迫的影响有关。