海洋是气候系统的重要组成部分。海洋面积广阔且热容量大，对全球热通量的再分布有重要的调制作用。由于热盐环流对海洋水体特性的控制作用，其相关变化特别是模态的转换，很可能是引发气候突变现象的重要因素。热盐环流受到多种因素的影响和制约，包括地形的改变、风应力、海表面热力、淡水通量强迫、海冰等。在地质时间尺度上，热盐环流的重大调整主要伴随着地形的变化，其中一个最重要的例子是德雷克海峡的打开。德雷克海峡打开之后，南极大陆逐渐出现常年冰盖，大洋深层水的温度急剧下降，赤道海域海面与海底温度差比德雷克海峡打开前增大一倍以上。在千年时间尺度上，热盐环流的模态转换与海表面的淡水输入密切相关，例如海面淡水输入的改变很可能诱发例如新仙女木事件等气候突变现象。由于热盐环流的时空尺度较大，相关观测资料仍然相对缺乏，所以目前关于热盐环流的研究仍主要依赖于数值模式。与复杂的大气-海洋-陆地-海冰耦合气候模式相比，箱式模型是研究热盐环流的一个简单的概念模式，它对计算机资源要求较少、关注过程简单，因此常用于研究影响热盐环流变化的关键物理过程。本文主要采用箱式模型研究了德雷克海峡的打开和关闭以及表面淡水通量的变化等两种过程对热盐环流的影响作用。德雷克海峡的打开对热盐环流有重要影响。德雷克海峡未打开时，南半球中高纬度之间风应力旋度产生的流涡促进了中高纬度之间的热量交换；德雷克海峡打开后，南极绕极流（ACC）形成，绕极流区的强锋面阻隔了南半球低纬度向高纬度的热量传输。基于以上认识，本文利用箱式模型分析了德雷克海峡闭合时的风应力和打开时的海洋温度锋面分别对南极底层水（AABW）和北大西洋深层水（NADW）形成的影响。实验发现：（1）德雷克海峡闭合时，风应力引起的流涡强度增大，可导致AABW形成减少、NADW形成增多；南半球高纬度增温，整个大洋底层水的温度也同时升高。（2）德雷克海峡打开时，海洋锋面形成。当锋面强度小于临界值（本模式中为4.03℃）时，没有AABW形成，海盆中大部分区域的海温都偏高。当锋面的温度梯度达到一定强度时，AABW形成，并导致南半球高纬度地区和大洋大部分底层水变冷。为研究淡水通量对热盐环流的影响，本文进行了三组实验：A）改变南极和南半球的降水分布；B）改变北半球和南半球的降水分布；C）改变北半球和南极地区的降水分布。结果发现：（1）改变深层水下沉区的淡水通量对热盐环流形态影响不大，且热盐环流的响应尺度较长。（2）改变上涌区的淡水通量可以有效地激发热盐环流的模态转换以及深层流动的形成，且环流的时间调整尺度相对较短。实验B中最主要的特征是AABW的较大幅度调整；实验C中最主要的特征是NADW流量的显著变化。（3）实验B和实验C中，中层和底层的温度及盐度呈现均一化的趋势，说明淡水通量通过影响深层水的形成进而调整了深层海洋环流和水团特性。