当前普通气候模式因其分辨率限制对东亚夏季风降水的模拟能力普遍不高。发展高分辨率气候模式是气候模拟领域的国际前沿方向之一。为研究高分辨率模式在东亚夏季风模拟方面的性能,作者利用20km的MRI大气环流模式在观测海温和海冰驱动下的长期积分结果,从东亚夏季风气候态、气候态的次季节尺度变率、年际变率主导模态三个角度入手,系统分析了高分辨率模式在东亚夏季风模拟方面的性能。通过与同一物理框架下模式的其他分辨率版本(180、120和60km分辨率)、以及中低分辨率的AMIPⅡ大气环流模式结果的比较,考察了高分辨率大气模式在东亚夏季风模拟中的优缺点:在此基础上,基于高分辨率气候模式的预估结果,分析了21世纪末东亚夏季气候的可能变化。主要结论如下:　　 一、高分辨率模式对东亚夏季风降水气候态的模拟及其与AMIP模式的比较　　 不同分辨率的AMIPⅡ模式集合结果、以及“环流模拟接近准确”的再分析资料均难以合理再现观测的东亚夏季风主要雨带的强度和分布范围,表明当前气候模式在季风区降水模拟上面临困难,模式分辨率是重要的影响因子之一。20km的MRI模式通过改善对地形的刻画,显著改善了模式对陡峭地形处降水的模拟,并使模拟的中国东部地区降水强度、频率以及大气可降水量更接近观测,从而较为真实地再现了观测中的夏季风雨带。同时,20km模式显著改善了对华南和西南地区夏季降水的模拟。60km模式模拟的东亚地区和中国东部季风区逐月降水量与观测结果的空间相关系数最高。对逐日降水概率密度的分析表明,除华北地区外,模式模拟的最大降水概率对应的降水强度均强于观测。模式易低估3mm/day以下弱降水的发生概率,同时高估强于3-5mm/day的降水的发生概率。20km模式降低了模式对不同典型站点(北京、南京、广州、雅安和昆明)逐月降水量在夏季的模拟偏差。　　 二、高分辨率模式对东亚夏季降水气候态季节内变率的模拟　　 CMAP和TRMM3842资料揭示的亚太地区降水气候态和气候态季节内变率的分布和强度都较为一致,描述的东亚大陆沿岸的变率大值区(强度在4mm/day以上)、及东亚夏季风区降水CISO的经向和纬向传播特征相似。两种资料在变率强度上略有差别。20km模式模拟的东亚夏季气候态逐候降水变率强度在1.6-4mm/day之间,较其他较低分辨率模拟结果有明显改进,更接近TRMM3842结果。这种改进与模式对东亚夏季气候态降水强度模拟的改善有关。观测中,东亚地区气候态逐候降水季节内变率的第一个主导模态代表长江以南和以北地区降水的反向变化,第二个主导模态代表东亚夏季风雨带的建立和撤退。60km模式显著改进了对东亚季风区夏季降水季节内变化主导模态的空间型和主分量的模拟。20km模式模拟的东亚夏季降水CISO变率强度更接近观测。但提高模式分辨率对降水CISO经向和纬向传播模拟效果的改进不显著。　　 三、AMIPⅡ模式对东亚初夏和盛夏降水年际变率主导模态的模拟　　 利用CMAP资料,揭示了1980-1999年东亚初夏(MJ)和盛夏(JA)降水的年际变率特征。其中MJ-2模态对应ENSO事件的发展位相,而MJ-3、JA—1和JA-2对应ENSO事件的衰减位相。ENSO相关的初夏和盛夏年际变率主导模态分别解释总方差的30％和58％。AMIPⅡ模式对四个ENSO相关的东亚夏季降水年际变率主导模态的模拟能力不同:所有模式均能模拟出MJ-3模态对应的东亚地区降水和环流异常；约2/3模式和一半模式分别能够再现观测中的JA-1和MJ-2模态:所有模式均对JA-2模态无任何模拟能力。AMIP模式对与ENSO衰减位相相关的JA模态的模拟能力较低,原因在于模式对ENSO衰减年盛夏西北太平洋反气旋位置和强度的模拟存在偏差,通过PJ遥相关进一步影响对东亚夏季降水异常的模拟效果。同时,由于对应的前期和同期ENSO海温异常信号较弱,不足以有效驱动大气环流变化,模式对MJ-3和JA-2模态的模拟能力不足。AMIPⅡ模式普遍属于中低分辨率模式且彼此分辨率差异不大,模拟结果对分辨率的依赖性不显著。　　 四、高分辨率模式对东亚夏季风年际变率的模拟　　 MRI模式可以较好再现观测中的MJ-3模态,60km模式技巧最高,20km模式次之。模式也能较好再现盛夏降水年际变率的JA-1和JA-2模态。MRI模式相比于AMIP模式改进的原因,来自对衰减年盛夏西北太平洋反气旋西部中心位置较为合理的模拟。MRI模式对MJ-2模态也表现出较高的模拟技巧,其中60km模式技巧最高。当分辨率提高至60km时(即达到真正意义上的高分辨率模式),提高了模式对东亚初夏和盛夏降水年际变率主导模态的模拟能力。使用多元经验正交函数分解(EOF)方法定义的东亚夏季风(6-8月平均)年际变率的第一个主导模态的降水中心为梅雨锋雨带,对应ENSO事件的衰减位相。不同降水资料定义的MV-EOF1比较一致。采用高、中、低分辨率的MRI模式均能合理再现观测中东亚夏季风年际变率第一个主导模态的三维结构及主分量。高分辨率模式模拟的降水距平依然存在系统性偏差,使得对典型台站降水年际变率的模拟技巧不高。　　 五、高分辨率模式对未来中国气候变化的预估　　 基于高分辨率模式的预估结果表明,在A1B情景下,至21世纪末,中国地区夏季表面气温升高2.0-4.2℃,升温形态呈“西强东弱、北强南弱”分布。夏季日最高温度和日最低温度的变化与表面气温的变化相似。不同地区夏季出现概率最大的温度均升高约2-4℃,30℃以上高温事件出现的几率增加。在增暖情景下,中国大部分地区夏季降水都有所增加,降水变化形态呈“南多北少”分布,32°N以南降水增加1.5mm/day以上。华北、东北东南部、西南和新疆地区降水频率将增加,其他地区降水频率降低。除部分东北地区和新疆西部外,其他地区特别是长江中下游地区和华南地区降水强度都有所增加。伴随温度升高,大气可降水量的增加,弱降水的出现概率将降低,强降水出现概率将增加。至21世纪末,东亚夏季风雨带南退时间推迟至8月底。海洋和陆地上空对流层温度增暖的幅度不同造成海陆热力对比减弱,东亚夏季风环流强度随之减弱,东亚夏季风年际变率的强度也有所减弱。不同分辨率之下模式对温度变化的预估结果较为一致,对降水变化的预估结果则存在较大不确定性。