欧亚中高纬是全球气候变化敏感区，欧亚中高纬植被和生态环境变化对全球气候变化有重要的影响。近几十年，北极海冰在快速减少，中高纬气候变率模态也发生变化。科学问题：大尺度的中高气候变率模态、北极海冰异常是否对欧亚中高纬植被、中国北方春季沙尘年际变异有影响？主要物理过程如何？是否能够改进欧亚中高纬气候预测？本文研究表明：1）冬季中高纬气候变率模态（北大西洋涛动、北极极涡）对春季欧亚中高纬不同区域植被生长有显著的影响，并揭示了其中可能机理。2）自20世纪90年代中期以来，冬季巴伦支海海冰对中国北方沙尘频次的联系显著增强，但此前二者的联系不显著，并进一步揭示其中原因和机理。3）基于中高纬气候变率模态、欧亚植被变化等，采用年际增量预测方法，研制中国北方沙尘气候预测模型并开展气候预测，显示较好的预测效能。