（一）近5000年来的气候变化
根据对历史文献记载和考古发掘等代用资料的分析，可以将5000年来我国的气候划分为四个温暖时期和四个寒冷时期。
公元前3500年到公元前1000年左右，即从仰韶文化到安阳殷墟时代为第一个温暖时期。估计当时大部分年平均温度比现在高2℃左右，1月温度大约比现在高3～5℃，年降水量比现在多200mm以上，是我国5000年来最温暖的时期。
公元前1000年到公元前850年之间的西周初期为第一个寒冷时期。《竹书记年》中记载，公元前903年和公元前897年汉水两次结冰，后又有大旱，说明当时气候比较寒冷干燥。
公元前770年到公元初为第二个温暖期。据《春秋》、《史记》记载，当时鲁国的冬天没有冰，许多亚热带植物的分布界线都比现在偏北，说明当时气候比现在温暖。
公元初到6世纪，相当于东汉到六朝时代为第二次寒冷期。公元225年淮河结冰，这是在我国第一次有记载的结冰。公元336年前后，从昌黎到营口的渤海海面连续三年全部冻结。《齐民要术》中记载的华北物候现象和农作物时间均比现在晚15～28天。
公元7世纪到9世纪的隋唐时代为第三次温暖时期。从7世纪中叶开始气候转暖，关中长安一带可生长柑橘、梅，表明当时气候比现在温暖。
公元10世纪到12世纪为第三次寒冷时期。此间华北已没有野生梅树，公元1111年太湖全部冻结，公元1153—1155年南运河经常结冰。1000多年来，福建的荔枝两次冻死均发生在12世纪（公元1110年和1178年）。
公元13世纪曾有短时间气候回暖，为第四次温暖时期。元代初期，西安和河南博爱、凤翔三地因竹类和竹器管理需要，曾设立“竹监司”衙门，表明当时气候转暖。
从公元15世纪到19世纪末（明、清时期）是第四次寒冷期。东北地区生长期比现在短20～30天，17世纪中叶，北京附近的运河封冻期比现在长50天左右，柑橘冻死的南界比现在实际种植界线偏南1～3个纬度，估计17世纪冬季的温度比现在低2℃左右。1670年长江也出现封冻现象。
（二）近百年来的气候变化趋势
1．百年气温变化。根据政府间气候变化专业委员会（IPCC）于1995年发表的评估报告，自19世纪以来，全球平均地面气温大约上升了0.3～0.6℃，过去100年中，全球海平面上升了10～25cm。
从总体上说，中国在20世纪的年平均气温变化趋势与同期北半球的年平均气温变化趋势基本一致，即从19世纪80年代到20世纪10年代，为持续低温期，20～40年代为持续高温期，50～70年代中期为又一低温期，70年代末到现在为第二个高温期。但是，中国在40～6O年代的降温比北半球明显，而80年代增温不如北半球快。北半球百年最暖期在80年代，而中国百年最暖期出现在40年代。最近的资料表明，90年代头7年中国冬季平均气温比40年代高，而夏季平均气温不少地区没有超过40年代。
由于各地区地理环境的差异，各地气温变化不尽相同。1951—1990年间，北方各地年平均气温呈增暖趋势，而西南地区则呈变冷趋势。冬季平均气温变化趋势与年平均气温变化趋势一致，但夏季大部分地区为变冷趋势（表2．1．1）。
据研究，30—40年代气候变暖是由于温室气体、火山活动、太阳活动和气候系统内部自振动等综合作用的结果，而80年代的增温的主要因子是温室气体的作用。西南地区气温减低可能与人类活动造成气溶胶粒子浓度迅速增加，使太阳辐射减少所致。
2．百年降水变化。20世纪我国降水的趋势大致是从18、19世纪的较湿润时期转为较干燥的过渡时期。本世纪的10年代、50年代是多雨期，30年代、60年代和70年代是少雨时期，70年代后期雨水逐渐增加。
近百年来上海的降水可划分出三个多雨期和三个少雨期（表2．1．2）。平均间隔34年左右。
中国各地区的多雨期和少雨期的变化，与北半球乃至全球的气候背景变化有密切关系。近年来频繁出现的“厄尔尼诺”现象及其对气候的影响，使人们重视海气作用的研究。20世纪厄尔尼诺活动已发生27次，共有46年在东太平洋赤道地区海面水温持续正距平超过0.5℃，而拉尼诺（同样地区海面水温持续负距平≤0.5℃）有18次（年）。厄尔尼诺与拉尼诺活动对中国气候的主要影响是造成降水异常，或产生大范围的干旱和洪涝。
统计表明，在厄尔尼诺发生的当年，中国大部分地区易发生干旱，而江淮流域、东北和华南易涝，在拉尼诺发生的当年则大部分地区多雨，易发生洪涝，东北和华南发生干旱。20世纪80年代和1991—1997年共17年中，属厄尔尼诺年的有10年，即1982—1983年、1986—1987年、1991—1995年和1997年，1982—1983年被世界气象组织评价为造成灾害损失最严重的厄尔尼诺事件。1997年的厄尔尼诺活动，其强度已超过历史记录（东太平洋赤道地区月海面水温距平已超过3.6℃）。1997年夏季中国除华南外，大部分地区造成干旱。在华北、东北出现异常持续高温天气。
（三）气候变化趋势预测
气候是自然环境中最为活跃的组成部分。旱涝、台风、霜冻等自然灾害主要是由于气候变化的不稳性所引起的。它严重影响国计民生，是国民经济建设中必须考虑的重要因素。现在气候变化预测已引起世界各国的关注。
气候预测能力的提高，有赖于气候模式的研究以及观测技术和计算机技术的进步。通过先进的观测手段，对气候系统进行监测，对气候变化进行诊断，用气候模式进行模拟试验三者结合起来，才能逐步认识和掌握气候变化规律。
大多数气候学家的倾向意见是，全球气候日渐变暖，而变暖的速率则取决于各国政府共同采取行动的大小。气候变暖除了人类活动使大气中产生温室气体这个因素外，太阳辐射变化、火山活动等自然因素也有很大作用。气候变暖是一个趋势（图2．1．16），但气温仍会出现波动。
我国气候学者曾用数值模拟方法预测CO2倍增后各地气温、降水和土壤湿度的变化（表2．1．3）。
从上表可看出，CO2增加后，预测的结果是对华北、华中地区很不利，对西北也不利，这种中纬度地区干旱化与大多数值模拟相一致的结果。需要指出的是，目前的数值模拟由于没有细致地考虑海洋和云辐射物理过程，造成对增暖作用估计偏大。这是因为海洋会吸收CO2，减少CO2的作用。当增暖发生后，云会增多，而云的辐射作用会造成冷却，抵消CO2的增暖。所以，目前温室效应计算结果还需进一步论证。