近百余年来由于有了大量的气温观测记录，区域的和全球的气温序列不必再用代用资料。由于各个学者所获得的观测资料和处理计算方法不尽相同，所得出的结论也不完全一致。但总的趋势是大同小异的，那就是从19世纪末到本世纪40年代，世界气温曾出现明显的波动上升现象。这种增暖在北极最突出，1919—1928年间的巴伦支海水面温度比1912—1918年时高出8℃。巴伦支海在30年代出现过许多以前根本没有来过的喜热性鱼类，1938年有一艘破冰船深入新西伯利亚岛海域，直到83°05'N，创造世界上船舶自由航行的最北纪录。这种增暖现象到40年代达到顶点，此后，世界气候有变冷现象。以北极为中心的60°N以北，气温愈来愈冷，进入60年代以后高纬地区气候变冷的趋势更加显著。例如1968年冬，原来隔着大洋的冰岛和格陵兰，竟被冰块连接起来，发生了北极熊从格陵兰踏冰走到冰岛的罕见现象。进入70年代以后，世界气候又趋变暖，到1980年以后，世界气温增暖的形势更为突出。
威尔森（H.Wilson）和汉森（J.Hansen）等应用全球大量气象站观测资料，将1880年到1993年逐年气温对1951年至1980年这30年的平均气温求出距平值（图8·4）。计算结果为全球年平均气温从1880到1940年这60年中增加0.5℃，1940—1965年降低了0.2℃，然后从 1965—1993年又增暖了0.5℃。北半球的气温变化与全球形势大致相似，升降幅度略有不同。从1880年到1940年年平均气温增暖0.7℃，此后30年降温0.2℃，从1970年至1993年又增暖0.6℃。南半球年平均气温变化呈波动较小的增长趋势，从1880年到1993年增暖0.5℃，显示出自1980年以来全球年平均气温增暖的速度特别快。1990年为近百余年来年温最高值年（正距平为0.47℃），其余7个特暖年（正距平在0.25℃—0.41℃）均出现在1980—1993年中。
琼斯（P.D.Jones）等对近140年（1854—1993年）世界气温变化作了大量研究工作。他们亦指出从19世纪末至1940年世界气温有明显的增暖，从40年代至70年代气温呈相对稳定状态，在80年代和90年代早期气温增加非常迅速。自19世纪中期至今，全球年平均气温增暖0.5℃。
南半球各季皆有增暖现象，北半球的增暖仅出现在冬、春和秋三季，夏季气温并不比1860—1870年代暖。Briffa和Jones（1993）曾指出全球各地近百余年来增暖的范围和尺度并不相同，有少数地区自19世纪以来一直仍在变冷。但就全球平均而言，20世纪的增暖是明显的。他们列出南、北半球和全球各两组的气温变化序列，一组是经过ENSO影响订正后的数值，一组是实测数值（图略），其气温变化曲线起伏与威尔森等所绘制的近百余年的气温距平图大同小异。
我国学者根据我国从1910—1984年137个站的气温资料，将每个站逐月的平均气温划分为五个等级，即1级暖，2级偏暖，3级正常，4级偏冷，5级冷，并绘制了全国1910年以来逐月的气温等级分布图。根据图中冷暖区的面积计算出各月气温等级值，把每5年的平均气温等级值与北半球每5年的平均温度变化进行比较（图8·5）。可见本世纪以来我国气温的变化与北半球气温变化趋势基本上亦是大同小异的，即前期增暖，40年代中期以后变冷，70年代中期以来又见回升，所不同的只是在增暖过程中，30年代初曾有短期降温，但很快又继续增温，至40年代初达到峰点。另外，40年代中期以后的降温则比北半球激烈，至50年代后期达到低点，60年代初曾有短暂回升，但很快又再次下降，而且夏季比冬季明显，70年代中期后又开始回升，但80年代的增暖远不如北半球强烈，在80年代南、北半球和全球都是本世纪年平均气温最高的10年，而我国1980—1984年的平均气温尚低于60年代的水平。从上世纪末到本世纪40年代，我国年平均气温约升高0.5—1.0℃，40年代以后由增暖到变冷，全国平均降温幅度在0.4—0.8℃之间，70年代中期以后逐渐转为增暖趋势。
因此从上世纪末以来，我国气温总的变化趋势是上升的，这在冰川进退、雪线升降中也有所反映。如1910—1960年50年间天山雪线上升了40—50m，天山西部的冰舌末端后退了500－1000m，天山东部的冰舌后退了200—400m，喜马拉雅山脉在我国境内的冰川，近年来也处于退缩阶段。
20世纪我国降水的总趋势大致是从18、19世纪的较为湿润时期转向较为干燥的过渡时期。
由于降水的区域性很强，各地降水周期的位相很不一致，表8·5列出北京、上海、广州三站每10年年平均降水量R（mm）及其距平百分率△R％。由此表可见，在本世纪30年代是少雨时期，50年代是多雨时期，60年代和70年代降水量又明显偏少，结合20世纪气温资料分析，我国东部北纬40°以南的气候状况可归纳为表8·6的配置。
表8·5 北京、上海、广州三站每10年平均降水量R（mm）及距平百分率△R（%）
表8·620世纪以来每10年我国气候特征
综上所述，全球地质时期气候变化的时间尺度在22亿年到1万年以上，以冰期和间冰期的出现为特征，气温变化幅度在10℃以上。冰期来临时，不仅整个气候系统发生变化，甚至导致地理环境的改变。历史时期的气候变化是近1万年来，主要是近5000年来的气候变化，变化的幅度最大不超过2—3℃，大都是在地理环境不变的情况发生。近代的气候变化主要是指近百年或20世纪以来的气候变化，气温振幅在0.5—1.0℃之间。