本文首先利用SODA6和GISST的全球海洋资料以及NCEP大气再分析资料对北太平洋年代际变率(PDO)在海气系统的分布特征和配置结构进行了观测分析，然后利用中等复杂程度的中纬度海气耦合模型分别进行解析求解和数值离散求特征值问题，从而对中纬度海气相互作用的性质、不稳定海气耦合模态的特征和产生条件以及北太平洋中纬度海气系统的固有模态等问题进行系统的动力学研究。主要结论如下： 1．北太平洋年代际变率在海气系统具有显著的共变特征，与SST异常对应的大气高度场异常分布具有相当正压结构。 PDO为太平洋年代际尺度上气候变率的强信号，它在海气系统的各个变量当中均有反映，有显著的共变特征。1976/77年气候跃变后北太平洋中西部被大范围的SST负异常占据，与北美西岸的正异常构成类似“偶极子”型的反向变化特征，阿留申低压增强，纬向西风增强，海洋表层流场表现为向南流对应冷海温异常的平流模态，海洋向大气热通量输送增加。大气高度场在垂直方向上具有相当正压分布结构，且低压位于冷水之上。通过资料计算和简单理论分析发现这种结构是大气对异常强迫的响应结果，而大气异常强迫是直接非绝热加热、大气瞬变热量通量输送和瞬变涡度通量输送共同作用的产物，它在大气中低层以直接大气强迫为主，在中高层以瞬变涡度强迫为主。 2．大气异常强迫、大气高度场响应与SST异常之间形成的正反馈机制是海气系统年代际变率典型配置结构维持的原因。 大气对异常强迫的低压响应导致阿留申低压增强，结果一方面通过纬向西风增强加大了海表面蒸发，另一方面通过风应力旋度引起了向南Ekman冷平流，在这两者的共同作用下北太平洋中部区域出现SST负异常，该负异常又通过改变海表温度梯度增强了大气的斜压性，从而加剧瞬变扰动发展，反过来加强了大气异常强迫，构成正反馈过程。在这种海气相互作用机制下，大气与海洋在年代际尺度上的典型配置关系就可以得到维持。 3．中纬度海气相互作用产生的耦合Rossby波在一定的波长范围会发生不稳定，而海洋平流过程对该不稳定具有显著贡献。 利用一个中等复杂程度的海气耦合分析模型，通过解析求解对耦合模态性质进行分析，结果表明，中纬度海气相互作用激发了两类耦合模态——海洋耦合罗斯贝波模态和耦合SST模态。在理想的基本西风场下，当大气对加热的响应具有相当正压结构时，年代际尺度的海洋耦合罗斯贝波就会在一定的波长范围内失稳。在直接影响SST变化的物理过程中，水平平流过程和夹卷过程都对这一不稳定模态的增长产生了贡献，但前者的作用更为显著。 另一方面，SST模态在整个波长范围内都是衰减的，而且所有影响SST变化的过程都对这一衰减具有贡献，但其中海气热通量交换项起着决定性的作用。当我们改变非绝热加热的位置，把它放置于海气交界面上时，也可以得到相类似的结果。但是当我们同时考虑大气中层加热和表面加热时，海洋耦合罗斯贝波的增长和SST模态的衰减都有很大程度的减弱，水平平流过程也不再对不稳定增长起着决定性作用，而是与夹卷过程的贡献相当。将耦合模态的分布特征与观测资料SVD分析得到的年代际变率分布结构比较发现，两者有较好的吻合。 4．北太平洋年代际变率PDO是中纬度北太平洋这个特定气候背景下海气系统的一种固有模态。 利用理论模型的数值离散，我们将求解析解问题转化成求特征值和特征向量的问题。当将海洋处理为最接近理论分析模型的纬向β通道模式时，我们得到了与理论分析非常相近的结果。当将海洋限制在有限的区域范围内，海盆宽度取北太平洋的特定值，仍在均匀风场作用下，海气系统没有不稳定模态出现，所有模态都表现为衰减，原来的增长模态变为最弱衰减模态，相应的海洋表面为负的SST异常占据，大气对局地海温异常仍具有全球范围的响应，呈相当正压结构且低压位于冷水之上，与观测到的PDO典型结构相似，说明PDO是中纬度北太平洋这个特定背景下海气系统的一种固有模态。耦合模态在海气相互作用机制下向西传播，但是由于海盆宽度有限，初始的SST异常无法在遇到西边界消亡之前令子异常发展到相同的振幅，所以耦合模态逐渐衰亡。当选择利用资料模拟的只随经向变化的更真实的大气基本气流和海表温度经向梯度时发现，不均匀的风场通过加快大气内的平流传播过程和海表热量散失而减弱了耦合模态，而不均匀的SST经向梯度则通过增强海洋平流作用导致耦合模态增强。但是总的来讲，基本风场的作用更强或者说耦合模态对基本气流更为敏感，所以在两种背景场的综合作用下，海气相互作用的耦合模态仍为弱衰减，且与均匀背景场下的结果存在一个时间上的位相差。