历史文献资料中所包含的大量气象信息,是用来研究长时间尺度上气候变化重要的代用资料。为了研究历史时期旱涝及冷暖的状况,深入探究在时间和空间上其变化的趋势和规律,本文主要结合时间序列分析方法和地理信息系统技术对清代华北地区旱涝及冷暖变化进行分析,旨在从时间和空间两个角度多方法、多尺度、多种数据源地研究华北地区气候数据中隐含的时空演变规律及其影响因子,并深入分析这些影响因子作用的物理机制。研究的主要结论有:(1)1644-1911年华北地区旱涝等级序列的小波分析显示其具有10-11a,20-22a,45-50a,90-100a尺度的周期。对该序列进行突变检验,发现在10a时间尺度上有7个跃变点,在30a时间尺度上有4个跃变点。分析1644-1911年华北地区旱涝等级的空间分布,发现降水量从东向西呈现减小的趋势,山东地区的明显比其他地区高,这与山东地处沿海地区,有充沛的水汽条件利于降水有关。(2)对1870-1911年华北地区年旱涝等级分别与Nino3区SST指数序列、太阳黑子数序列分别进行交叉小波功率谱和小波相干谱分析,发现华北地区年旱涝等级序列和Nino3区SST指数序列在2-4a和8-12a的时间尺度上有着密切的相关关系,且在不同时间尺度上的相位差是不同的;年旱涝等级序列与太阳黑子数序列的交叉小波功率谱显示两者在8-14a时间尺度上有着密切关系。(3)制定了华北地区冬季冷暖等级标准,重建了 1644-1911年华北地区冬季冷暖等级指数序列,结果表明该时段内华北的冷暖变化大致可以分为2个冷期和1个暖期,冷期集中在1644-1690年和1810-1911年,暖期集中在1691-1809年。对该序列进行突变检验,发现全区共有8个突变点,其中10a上有5个,30a上有3个。(4)对重建的清代华北地区冬季冷暖等级指数序列进行小波变换,结果表明该序列具有11-15a、22-30a、38-45a、80-90a的周期性,功率谱分析表明其显著周期为2a、4a、8a以及14a。对1700-1911年华北地区冬季冷暖等级指数序列与太阳黑子数序列进行交叉小波功率谱分析,发现两者在4-12a时间尺度上有着密切关系,交叉小波相干谱分析显示两者在60-70a时间尺度上也有着强凝聚性共振周期。(5)对1644-1911年华北地区霜雪灾害发生频次进行统计,共计发生灾害1982次,轻度、中度、重度灾害各1132、708次、142次,其中秋季发生频次最多,春季次之,然后是冬季,夏季最少。依据霜雪灾害的年发生频次,可将其划分为四个阶段,第一阶段为1644-1703年,第二阶段为1704-1803年,第三阶段为1804-1903年,第四阶段为1904-1911年,第2、4阶段为灾害低发时期,第1、3阶段为灾害高发阶段。(6)1644-1911年华北地区霜雪灾害年频次序列的CEEMD分解结果表明:该序列在年际尺度上的周期为:2.8a、5.3a;年代际尺度上的周期为:11.3a、22.6a、45.2a、52.0a;世纪尺度上的周期为:119.4a。华北地区霜雪灾害频次空间分布图表明:频次分布在空间上是不均匀的,河北河南发生的频次较山东山西少,其中山西省发生的频次略多。霜雪灾害等级空间分布图表明:等级与频次的分布有一定的空间一致性,其中山东、河南、河北地区主要以轻度、中度灾害为主,山西地区则主要以重度灾害为主,呈现出连片状的集中分布。