本研究从汛期降水预测这一实际业务出发,提出了一个基于北美多模式集合预测海温的三步法预测方案:采用Can CM4、GFDL-CM2p5和GEOS-S2S三种先进的耦合地球系统模式的海温预测,进行统计订正后作为BCCAGCM大气环流模式的海温强迫信息进行非耦合预测,再使用预测的大气环流信息作为区域气候模式CWRF的侧边界进行动力降尺度预测。为了验证新预测方案的有效性,研究对1991年至2013年进行了回报实验并进行了详细的分析,结果表明:从地面气温和日均降水的气候平均态上看,CWRF降尺度步骤可以在全球模式预测的基础上显著地提升预测物理量的空间分布相关系数并显著地降低总体均方根误差。在平均态对比中,耦合与非耦合驱动的预测差别较小,符合预测方案中采用相同海温观测气候态的设计,稳定的气候态有利于后续的模式参数调优。极端降水指数PCT95和SDII的预测对模式内部的物理过程更加敏感,粗网格的全球模式无法正确地捕捉极端降水特征而CWRF模式虽然对降水量级的估计高于地面测站观测插值结果,但是展示出的雨带空间分布和极端降水量级更加符合实际。年际相关一直以来是预测难点和重点,三步法的非耦合预测相比耦合预测显著地提高了地面气温和降水预测年际相关系数,并在更加广泛的区域有着显著正相关的年际预测技巧。逐月距平相关系数显示所有方案在三月之后技巧显著下降,三步法预测的距平相关系数相比控制方案有了较好的提升。通过提取观测降水的时空变化特征并进行环流和海温的相关分析,本研究首先确定了影响中国区降水时空分布的关键环流区域和海洋区域,再在此基础上解释了三步法预测降低降水预测误差的逻辑路线。得益于更低的海温预测误差,三步法预测在相同大气环流模块驱动下模拟出了更加接近真实大气情况的高空纬向风、低空急流进而提升了中国区降水预测技巧。不同方案预测的中国区不同垂直层次空间相关系数的垂直廓线显示CWRF在低空环流和水汽分布预测上有着更强的技巧。最后,本研究应用支持向量回归方法对三步法方案预测的不同成员结果进行集合,并在十五年的验证期进行评估,结果显示支持向量回归集合预测不论在预测气候态还是在年际异常的预测上都展示出了显著的提升。