中文摘要：

20世纪50-70年代，中国东北夏季低温频率处于高发期，在高发时段，低温引发冷害对中国粮食主产区构成明显威胁。20世纪80年代以来，东北夏季低温频率显著减小，处于低发阶段， 但2009年东北又出现了15年未有的夏季低温，其原因如何，能否提前作出较为科学预测？引起了政府和科技界的关注。对东北夏季低温机制及其前期征兆信号的研究则成为重要科学问题。已初步揭示，它们与极地和中高纬度大气环流主要模态季节异常的演替和ENSO有些关联。但是，还必需对直接影响东北夏季低温的东北冷涡和阻高活动持续异常，及其与海温、极涡、中高纬环流系统等联系的年际变化机理和年代际变化影响背景做深入的研究；力争在提炼东北夏季低温年际变化的海-气系统前期强信号、分析强信号所表征海-气耦合物理过程的季节演变，包括来自各方低频扰动在东北区汇合特征，以及与全球气候变化联系诸方面有所成就，方能在捕捉重大气候事件的前期征兆方面取得新进展。

结论摘要：

东北地区是我国重要商品粮产区，2009年发生于吉、黑两省较为严重的初夏低温灾害，引起各级政府的关注。本项对2009年东北夏季低温发生机制，与东北夏季低温高、低发阶段的联系，极地、中高纬度环流系统与海温强迫的影响等科学问题进行研究。应用二阶DFA分析长春和哈尔滨百年夏季低温变化具有长程相关性，20世纪50-70年代为东北夏季低温高发阶段，而80年代至21世纪10年代为低发阶段，东北与北半球中高纬度夏季气温变化趋势类同，增温趋势明显；东北夏季低温对流层中层为冷核且具有典型东北冷涡垂直热力结构，东北冷涡持续活动与亚洲阻高配置的流型，是东北夏季低温最重要影响环流系统，决定东亚冷空气活动路径，东北区严重冷夏A事件大概率区的主要轴向与源于超极地的偏北方向冷空气活动路径一致；揭示东北夏季低温高（低）发阶段呈基本相反的两种前期征兆，分别对应北太平洋海-气系统两种主要耦合模态前冬至春季太平洋极涡指数负（正）、NPO的负（正）位相与西风漂流区SSTA暖（冷）和 La Nina (El nino)呈稳定的SVD1耦合模态（占协方差平方和61﹪）。高发阶段的1964年，春季NPO为异常负位相，其夏季鄂海阻高活跃源是来自北太平洋阿留神高压异常的定常波后退，与东北冷涡构成东北-西南向偶极子型。低发阶段的1993年，春季NPO为异常正位相，乌拉尔山阻高活跃源主要来自于北大西洋，与来自阿留申低压后退波的东北冷涡构成西-东向偶极子型；揭示东北地区来自各方低频扰动的主要特征 用CAM3.1大气模式试验证明，春至夏季Nino4区强烈衰减的El Nino位相与西风漂流区冷位相配置模态强迫，激发出热带大气流场向北传播椭圆型的低频变化，衔接热带-副热带-中高纬度-极区间流场，于初夏呈 “C-A-C-A”低频变化波列，增强位于阿留申群岛上空产生后退的低频气旋波，有利初夏东北冷涡活动；而La Nina位相强迫，初夏在鄂海至日本海上空产生异常高压遥响应，还间接触发了对流层低层东亚向北传播的EAP正位相低频波列；来自极区的低频扰动则表现为春季太平洋极涡面积强与弱差值为NPO正位相，以及由此产生的西退非绝热低频波；海-气系统多时空尺度因子共同触发2009年东北夏季低温，2009年前冬至春季海-气系统耦合模态前期征兆，虽然相似东北夏季低温高发阶段，但是，全球增暖趋势明显减小了鄂海阻高和东北夏季低温发生频率。