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利用NCEP/NCAR再分析资料和NOAA月平均海表温度资料,统计了近50年来冬季500hPa、300hPa、200hPa和100hPa等压面上北半球及4个分区极涡面积和强度指数和前春季(1959～2009年4月)北太平洋(20°～60°N,120°E～120°W)海表温度(SST)的变化特征；讨论了各层等压面上极涡位置的变化特点；揭示了冬季各层极涡间同期和滞后关系；分析了冬季极涡面积与我国气温的内在联系；讨论了上一年4月北太平洋SST和当年2月极涡面积的时空联系；以及太阳黑子数与北半球极涡的相关关系。结果表明：(1)北半球极涡面积(强度)均经历了先扩张(增强)后收缩(减弱)的变化,四层等压面上于1980年代中后期气候变暖以后发生了极涡面积缩小,于1990年代中期发生强度减弱的突变,只是较面积而言,强度年代际变化较弱。500hPa极涡基本偏向Ⅱ、Ⅲ区(太平洋和北美大陆区),300hPa、200hPa和100hPa偏向Ⅰ、Ⅱ区(亚洲大陆和太平洋区),500hPa极涡中心多位于Ⅱ区或Ⅱ区。位于平流层底层100hPa极涡年平均面积、强度最大,且随季节变化幅度也是最大,尤以Ⅰ区、Ⅳ区更为显著。并且冬季前期100hPa极涡面积指数对后期500hPa、300hPa和200hPa变化有一定影响。(2)在全球变暖背景下近50年来,我国冬季平均气温、暖日(夜)数呈现明显的上升趋势,冷日(夜)数呈明显减小趋势,并且突变都发生在1980年代中期。其与极涡面积相关以500hPa最显著,分区来看与500hPaⅠ区相关更为明显,300hPaⅠ区、200hPa Ⅰ区和100hPaⅣ区次之。500hPaⅠ区极涡面积的扩大有利于除东北以外我国大部分地区冷日／夜(暖日／夜)次数的增加(减少),而100hPaⅡ区、Ⅳ区,500hPaⅣ区面积的扩大有利于北方大部分地区冷日／夜(暖日／夜)次数增加(减少)。且极涡面积与冷(暖)夜的相关系数要高于与冷(暖)日的,与冷日(夜)的相关系数要好于暖日(夜)的。(3)1959-2009年4月北太平洋(20°～-60°N,120°E～120°W)SST的EOF分析第一模态空间型表现为中部和南北反向型,为典型的PDO型；第二模态表现为偶极子型。利用SVD方法分析发现,虽然北太平洋海温异常以第一模态空间型居多,但对北半球极涡影响最大的却是第二模态。其北太平洋SST第二模态时间系数使得次年冬季对流层极区温度升高,绕极西风环流减弱,使得上一年4月开始到当年2月1000hPa、850hPa和500hPa中低纬度温度逐步变冷,高纬度地区则逐步变暖,对应极涡面积的减小；使得当年2月蒙古高压减弱,阿留申低压减弱,AO正位相,东亚大槽减弱,这样的配置不利于极地冷空气向南下,使得我国冬季气温升高。(4)前期冬季太阳黑子数与后期各层各区域极涡面积的相关关系以100hPa相关最好,尤以100hPaⅣ区相关更为显著,300hPa和500hPaⅡ区次之。以100hPa极涡面积为例,将其滤除趋势后进行波谱分析,发现在1970-1995年二者有很好地反相关关系,这种相关关系不连续性和北半球10hPa温度在1970a年代中后期和1990a年代末温度发生突变有关。分析发现其有8-10a、15-16a周期显著,6-10a周期通过了0.05显著性检验。这个周期和太阳黑子数11a周期比较接近。