近年来全球极端干旱频发,给社会经济和人民生活带来严重影响。中国由于地处东亚季风区,干旱频繁,受到社会各界广泛关注。前人研究表明,中国东部的干旱由气候系统内部变率和外部强迫主导。而火山外强迫与内部变率线性叠加能够加剧干旱。然而,不同干旱时期火山喷发以及不同强度火山喷发对干旱的影响是否存在差异,历史时期是否存在内部变率与火山外强迫共同影响的干旱?这些问题尚未得到解决。因此,本文基于通用全球模式(Community Earth System Model,CESM)进行了不同干旱位相下(干旱初期、中期和末期)火山喷发以及不同强度(25Tg、50Tg和100Tg)火山喷发的敏感性试验,基于试验结果、代用重建资料以及通用全球模式过去千年集成计划(Community Earth System ModelLast Millennium Ensemble Project,CESM-LME)的模拟数据,对比研究了不同干旱时期火山喷发以及不同强度火山喷发对中国东部干旱持续性和强度的影响。采用了窗口分析、多数据多要素复合分析等空间分析方法,以及空间插值、回归分析等空间统计分析方法,对模拟得到的空间格网数据进行了时空动态分析,深入探究了火山喷发后干旱的演化过程及内部变率和火山外强迫共同影响干旱的内在机理。以近千年来中国历史上最严重的干旱事件——明朝末年崇祯大旱(1637-1643年)为例,基于火山敏感性试验和气候统计检验方法,模拟研究了崇祯大旱的成因和机制,分析了1641年Parker火山喷发对崇祯大旱的影响,进一步加深了对于内部变率和火山外强迫共同影响中国东部干旱的理解以及火山喷发影响年代际干旱的认识。研究结果显示,不同干旱位相下喷发的火山对干旱持续性和强度的影响不同。干旱末期火山喷发后,干旱持续时间最长、强度最大。干旱中期火山喷发后,干旱持续时间和强度次之;干旱初期喷发的火山引起的干旱持续时间最短、强度最小。相关的物理机制分析表明,不同干旱位相下火山喷发后海陆间热力差异不同导致干旱强度存在差异。火山喷发于干旱末期时引起的海陆间热力和气压差异最大,东亚夏季风衰退程度最强,故干旱强度最大。中国东部沿海及日本中北部的反气旋异常也会对降水的下降程度产生重要影响。研究结果还显示,火山喷发后中国东部土壤湿度降低,西太平洋副热带高压减弱,间接导致东亚夏季风衰退。土壤湿度和西太副高的回升速度对干旱的持续时间起到决定性的作用。火山喷发时间越接近干旱末期,土壤湿度和西太副高的回升速度越慢,干旱持续时间越长,反之则相反。不同量级的火山喷发会对中国东部的年代际干旱产生不同的影响。小于25Tg的火山不足以对中国东部的降水产生显著作用。火山量级达到50Tg及以上时,干旱加剧。随着火山量级的增加,干旱的强度和持续时间线性増强。这与火山喷发对东亚夏季风的直接和间接影响有关。一方面,火山喷发后海陆间热力差异随火山量级的增加而增加,陆地气压显著高于海洋,因此干旱强度加大。另一方面,随着火山量级的增加,西太副高和中国东部沿海海温的减弱程度增强、回升速度变慢,故干旱的持续时间较长。明末的崇祯大旱作为中国历史上最严重的旱灾之一,受到内部变率和火山外强迫的共同影响。研究结果显示,崇祯大旱最初(1637年)来源于气候系统内部变率,1641年南菲律宾群岛Parker火山喷发加剧并延长了干旱。其中,内部变率在崇祯大旱的形成过程中起主导作用,火山喷发在内部变率的基础上加剧了干旱。基于敏感性试验结果的机制分析表明,Parker火山喷发后干旱的加剧与东亚夏季风的衰退直接相关。东亚夏季风的变化受到Parker火山直接和间接作用的影响。一方面,由于海陆间热力性质存在差异,火山喷发后中国东部陆地降温速度快于海洋,因此陆地气压较海洋偏高,中国东部盛行西北风。另一方面,Parker火山喷发后中国东部土壤湿度下降,西太平洋副热带高压减弱东移,临近海域海温异常下降,削弱了海洋向陆地的水汽输送,间接导致东亚夏季风的减弱和干旱的延长。