近年来,临界慢化现象(Critical slowing Down)在揭示复杂动力系统是否趋向于突变临界点方面展示了重要潜力。本文从气候数据(中国614站温度、北太平洋年代际涛动(Pacific Decadal Oscillation,以下简称PDO)指数、阿留申低压指数、海温)出发,首先利用各种突变检测方法准确找出气候数据的突变位置,在分析了临界慢化现象的物理基础和统计学意义后,然后计算了表征临界慢化现象的方差和自相关系数以此寻找气候突变前兆信号。文章先探讨了临界慢化方法的可行性并研究不同的滑动窗口和滞后步长对信号检测结果的影响；然后将方法推广应用到华北各典型站点以及PDO、阿留申低压数据,探讨不同噪声对气候突变前兆信号的影响；接着研究了中国不同区域气候突变的前兆信号,验证方法的适用性；最后利用Lyapunov指数研究气候突变及其前兆信号,一定程度上给出突变前兆信号的机理和PDO突变前兆信号的海温背景分析,佐证信号的准确性。计算结果表明：1)气候发生突变前,全国月平均温度和PDO指数都存在明显的临界慢化现象,这表明临界慢化现象可能是气候突变发生前的一个早期信号。在统计样本数一定情况下,选择不同的窗口、不同的滞后步长对计算结果的稳定性有影响,一般而言,窗口大有利于结果的稳定性。2)站点温度资料以及PDO指数等气候指数数据的计算同样表明临界慢化现象可以作为气候突变的前兆信号。针对不同的信噪比,方差和自相关系数信号同样适用,证明了噪声对气候突变前兆信号影响不大,进一步说明了方法的有效性。3)中国各区域的月平均温度资料在气候突变发生前均出现不同程度的自相关系数增大的现象,同样验证临界慢化现象作为气候突变的前兆信号可行性。尽管选择的不同分区的观测资料均出现了慢化现象,但慢化现象出现的时间并不完全一致。总体而言,中国中东部、东北、华北、华南地区的检测结果比西北、西藏地区的检测结果优越。4)通过Lyapunov指数研究气候突变及其前兆信号发现：Lyapunov指数作为突变检测方法非常有效,通过对各个时间段最大Lyapunov指数的计算表明,PDO系统是一个混沌系统,系统处于临界阈值阶段时其混沌性最强、内在随机性最大,佐证了基于临界慢化现象的气候突变前兆信号的有效性。PDO相关区域海温方差和自相关系数的空间分布表明,海温背景场的变化与PDO变化存在很好的对应关系。将临界慢化理论用于气候突变前兆信号的研究,对深入认识气候突变和捕捉气候突变前兆信号都具有重要的现实意义和科学价值。