观测分析表明自二十世纪七十年代末以来，北极平流层在冬季早期(11-12月)存在变暖的气候趋向，25年(1978-2002)的最大增温达到6K。伴随着北极平流层增温，北半球环状模呈现负的趋向，极夜急流减速，波动增强，而且，这些气候变化趋向也延伸到对流层。在南半球，极地平流层在冬春季节也存在变暖的趋势，卫星观测表明在平流层低层最大增温达到7K。与南极平流层变暖相对应的是大气波动增强，极地涡旋容易被扰动。作为全球气候变化的一部分，极地平流层变暖具有重要的意义。其中的一个重要意义是它将对极地平流层臭氧损耗产生重要的影响，因为臭氧化学反应对极地平流层温度非常敏感。 一个重要问题是什么原因导致了极地平流层变暖。温室气体增加的直接辐射效应和臭氧损耗的辐射效应都是导致平流层变冷的，所以，它们都不可能是极地平流层变暖的直接原因。一个可能原因是海面温度(SST)升高，为了验证这一变暖趋势是否是由于SST升高造成的，我们使用英国哈德雷中心观测的全球SST强迫美国哥达德空间研究所发展的全球大气环流模式(GISS-GCM)。集合模拟的结果表明SST强迫确实可以造成北极平流层冬季早期和南极平流层冬春季节变暖，其变暖的空间分布与观测的类似，但变暖的幅度较弱，24年最大增温大约是3.5K。SST升高导致极地平流层变暖是通过造成大气波动增强实现的，模拟结果表明大气波动确实有增强的趋势，这与观测得结果一致。 二十世纪七十年末以来，平流层气候变化的一个显著特征是臭氧损耗。在冬末春初，平流层两极地区存在尤其严重的臭氧损耗，其结果造成了南极平流层在冬春季节存在强的变冷，北极平流层在春季存在强的变冷。平流层中低纬度虽然也由于臭氧损耗而变冷，但变冷的趋势较极地平流层弱得多，所以，平流层极地和中低纬度地区在春季存在温度梯度加强的趋势，极夜急流也随之加强，造成平流层大气波动地改变。一些观测分析研究表明平流层大气环流的改变也将对对流层环流和气候产生重要影响。为了验证平流层臭氧损耗对平流层和对流层气候变化的影响，我们使用观测的臭氧浓度强迫GISS-GCM。模拟结果表明平流层出现普遍变冷的趋势，两极地区在春末夏初的变冷趋势更强，模拟的两极地区变冷较观测的相对较弱，而且晚1到2个月。模拟结果分析表明，臭氧损耗导致的极区严重变冷在造成平流层正的环状模趋向，也就是极涡加强，波动减弱。但也许是由于模拟的平流层极区变冷太弱的原因，对流层并没有表现出相应大气环流变化。