由于东亚地区独特的动力和热力条件，冬季有两支高空急流分别位于青藏高原南北两侧——东亚副热带急流(EASJ)和温带急流(EAPJ)（也被称作极锋急流），前者是热力驱动急流，后者为涡动驱动急流。利用NCEP/NCAR再分析资料，得到了冬季东亚高空急流年际变率的主要模态，揭示出EASJ和EAPJ协同变化规律，进而研究了两支急流同期变化关系及其气候效应。基于诊断分析的结果，评估了CMIP5模式对东亚高空急流平均态、急流发生频率以及协同变化的模拟能力，进一步从瞬变扰动活动的角度研究了CMIP5模式在对东亚高空急流的未来预估。主要结论如下:　　一冬季东亚高空急流协同变化的诊断分析　　在300hPa气候平均态的风场上，高原的南北两侧各有一条西风急流轴，分别代表了EASJ和EAPJ的平均位置，但二者在风场分布上没有明显的界限。利用逐日资料统计的急流发生频率(JOP)和急流核数量(JCN)，可清晰地得到两条急流的频发带。分析天气尺度瞬变扰动活动，发现与陆地上空强盛的EASJ相伴随的是较弱的南支瞬变EKE，而较弱的EAPJ却与活跃的北支瞬变EKE相伴而存。通过垂直方向质量加权纬向风的EOF分析，得到了高空急流年际变率的前两个主要模态:第一个模态(EOF1)同西风指数、球环状模的空间型类似，对应着EASJ和EAPJ中心所在的纬度，表示二者强度的反位相变化，主分量PC1可以用来定义东亚冬季风的强度;第二个模态(EOF2)反映了两支急流南北位置和形态的变化。　　依据东亚地区JCN和瞬变EKE的分布，EAPJ的关键区域确定为(70-100°E，50-60°N);EASJ的关键区域分成两部分，陆地部分EASJ-L(70-100°E，25-30°N)和海洋部分EASJ-O(120-150°E，25-35°N)。冬季EAPJ对EASJ-O的超前5天的相关反映了天气尺度波动从高原北侧沿着东亚大槽槽后气流向东南传播进入海洋上空的西风急流中心。冬季EAPJ和EASJ-L最显著的超前时间为10天左右，而且这种关系从90年代以来变得更加显著。　　高低空环流的合成分析表明，东亚高空急流的协同变化——EASJ(EAPJ)的减弱（增强）伴随着极涡加深，东亚-北太平洋的高层反气旋异常以及东亚低层的升温。在冬季EAPJ和EASJ逐候变化序列中挑选出强强，弱弱、弱强和强弱出四种配置，比较不同配置下中国地区站点观测的气温和降水的异常。结果表明，高空急流的协同变化对低层的天气气候异常有很好的指示作用。　　二气候系统模式对高空急流的模拟　　模式对历史气候的再现能力是其对未来预估的基础，因而在研究高空急流对未来气候变化的响应之前，先评估CMIP5模式对20世纪气候的模拟能力。　　首先对中国开发的参与IPCC AR5的两个气候系统模式进行了评估。从定常波和天气尺度瞬变扰动活动出发，评估BCC-CSM-1.1对东亚高空急流的模拟能力。结果表明，模式较好地再现了EASJ气候态，但对EAPJ模拟存在偏差——强度偏弱，JCN偏少。对定常扰动动量和热量以及瞬变扰动强迫的模拟不足可能导致模式对EAPJ模拟的偏差，由此看到中纬度内部大气动力学在大气环流形成中的重要性。关于FGOALS_g2对北半球冬季高空西风急流模拟能力的评估，重点放在西风急流轴的位置上。模式较好地再现了东亚急流和北大西洋急流，但是无法分辨出相对较弱的中东急流。进一步分析发现，模式中的西风急流轴出现明显的南偏。伴随这种偏差，模式的动力大气层顶和相应的气候态也有南移的趋势。通过对热力学方程的诊断，发现模拟的中高层的Hadley环流明显南移以及由瞬变涡动引起的经向热量输送减弱。由于西风急流轴的位置同整个中高层大气环流密切相连，模式改进对西风急流轴的模拟能够提高对大气环流的模拟能力。　　虽然CMIP5各个模式的架构和空间分辨率存在差异，但都能较好地再现高空急流在东亚地区的分布形态，因而高空急流作为大尺度环流系统对模式依赖性较小，高空急流模拟的好坏直接反映了模式的性能。与气候平均态模拟不同的是，CMIP5模拟的瞬变EKE在东亚大陆上空的存在较大的模式偏差。多模式集合平均能够消除模式之间的差异，显著地改善对瞬变扰动活动的模拟。同时我们也看到，由于模式整体上对EAPJ的瞬变EKE再现能力不足，也导致了模式在该区域的JCN偏少。　　三 CMIP5模式对东亚高空急流的未来预估　　总体来看，在典型浓度路径RCP4.5的未来情景中，高空急流气候态的变化都要小于模式偏差（历史模拟与再分析气候态的差异）;西风急流轴在东亚地区维持当前位置，没有明显的北移。从年际变率来看，CMIP5模式基本能够再现冬季高空急流的前两个模态EOF1和EOF2，而且在未来情景中这两个主要模态保持稳定;从解释方差来看，EOF1的变化相对较小，而且两个模态此消彼长。瞬变扰动活动对气候变化的响应比急流平均态明显，而且存在南北半球的差异。南半球的响应表现为纬向均匀性和模式间的一致性;北半球急流的响应表现为很强的区域性和模式间差异，尤其是在东亚地区。在北半球冬季，北太平洋和北大西洋两个风暴轴中心附近的瞬变EKE强度的变化(ΔEKE)相对较小，位置北移明显，而在高原北侧的EAPJ区域ΔEKE超过了10％，部分区域接近20％。在东亚地区，从斜压增长的角度把高层ΔEKE同大气低层静力稳定度的变化(ΔBVF)联系起来（ΔEKE∝-ΔBVF），虽然二者在各个模式中的关系强弱不一，但所有的模式都预估了高层瞬变EKE的增强伴随着低层稳定度BVF的降低。同时，ΔEKE还受到模式本身瞬变EKE的限制(ΔEKE∝-EKE)。ΔEKE和EKE之间的负相关——历史模拟的EKE越强，未来预估的ΔEKE越小，表明基本态的瞬变分量很难在模式中无限制增长，模式内部存在对气候变化的负反馈响应机制。