在全球变暖背景下，人们围绕着地球气候变暖的性质和原因进行了深入的探索，其中太阳活动作为影响地球气候系统的重要的强迫因子也受到了广泛的关注。从地气能量平衡角度来研究全球平均温度的变化可以很好的揭示气候系统内部的重要反馈机制。 本文在前人研究的基础上利用小波技术、回归分析等方法对表征太阳总辐射的物理量太阳常数的周期特征及其与太阳黑子数在不同尺度的相互关系进行了诊断分析。最后，应用零维能量平衡模式对全球平均温度的非线性演变特征进行了分析。对太阳常数的诊断分析表明： (1)太阳常数与太阳黑子数一致，具有准11a的显著周期，并且这个显著周期的范围随时间在8～11.4a的频段中变化。对于高频部分，太阳常数与太阳黑子数的波动能量较低，仅仅在太阳活动剧烈的时期太阳常数与太阳黑子数才表现具有2～6个月的周期。这类高频的间歇性显著周期相对较不稳定，在不同太阳活动周的峰值期，强弱差异比较大。 (2)太阳常数与太阳黑子数在8～11.4a的频段上有较高的共振能量；此频段上太阳黑子数与太阳常数基本上是同位相的关系，太阳黑子数的变化略超前于太阳常数的变化。表明在年代际尺度上，太阳黑子数变化是导致太阳常数变化的主要因子。 (3)为进一步探究二者在年代际尺度上相互关系，通过小波滤波方法对两个原始序列进行滤波，发现在8～11.4a的尺度上太阳常数与太阳黑子数之间存在有明显的线性关系，同时利用太阳黑子数建立了反演太阳常数的数学模型，并根据该数学模型对1749年～2005年逐年太阳常数进行了重建。 对零维能量平衡模式进行了理论分析，获得了零维能量平衡的扰动方程。并结合诊断分析对全球平均温度演变的非线性特征进行分析研究。结果表明： (1)全球温度系统的演变具有明显的非线性特征。表现为演变的平衡态集合随太阳常数扰动量的变化具有多平衡态特征，从而导致演变过程具有突变的特征。 (2)结合重建的太阳常数序列分析发现，伴随着太阳常数的持续增大，全球温度系统有逐渐增加的趋势。于1940年进入突变期，并于1990年达到了暖平衡态。表明在年代际时间尺度上，太阳常数的变化可能是引起全球增暖的主要原因之一。