气候变化的研究目前备受全世界的关注，其中，历史气候变化的研究对于认识气候的长期变化规律及预测未来气候变化具有重要的意义。本文基于英国东安格利亚大学气候研究中心(Climate Research Unit，University of East Anglia，CRU)提供的网格化温度、降水数据和全球古气候资料共享网(WDS for Paleoclimatology Data)提供的美国本土1258个树轮年表，首先依据美国区域降水一致性特征，将美国划分为12个区域，并分析了20世纪以来美国树木生长响应气候变化的时空差异。然后，结合美国降水特征分区和敏感度分析的结果，利用区域集合重建的思路，构建校准方程，重建了小冰期以来美国不同区域内降水量。接下来，分析各区域重建降水量的长期变化趋势、年际尺度的极端降水事件和年代际尺度的周期变化规律，并与Cook等人重建的PDSI资料比较其时空差异。最后，分析了中国华北和江南的干湿指数序列分别与美国不同区域降水变化的相关关系，初步认识了中纬度环太平洋地区降水变化的遥相关型及可能的原因。并在此基础上，进一步探讨了当华北发生特大干旱事件，北半球发生大范围干旱事件的概率及其可能的影响因子。得到的主要结论如下:
　　1、20世纪以来，美国不同区域内，年降水量的趋势、极端降水事件的发生和周期性变化规律存在显著差异。
　　2、美国本土树轮采样地区树木生长都处于“缺水”的状态，水分成为树木生长的主要限制因子。美国大多数地区的树木径向生长速率与温度呈负相关，与降水呈正相关。
　　3、美国各区域之间重建年降水量的长期趋势、年际尺度的极端干旱事件、年代际尺度的周期变化存在显著的差异。大多数地区的年际尺度存在2～8年的周期，但美国中部和北部等内陆少雨区及美国东北地区，该周期性特征并不是稳定的存在于整个时间序列。此外，大多数地区的年代际尺度存在30～50年的周期，甚至60～80年的周期变化。重建降水量与重建PDSI的时间序列的相关性较好。但两者揭示的大范围极端降水事件的空间格局不完全一致，这可能是因为表征水热组合关系的PDSI并不能够完全再现由于大气降水变化直接导致的极端干旱事件的发生。
　　3、中国华北与美国西北极端降水异常同位相，与美国西南反位相;中国江南与美国中部偏东、西南同位相。中国华北、江南与美国西南极端降水异常可能受海温异常的影响。过去千年华北发生特大干旱时，东亚，北美以及欧洲的大部分地区都会出现不同程度的异常干旱。北半球出现的大范围异常干旱是由外强迫（如火山气溶胶或太阳活动）和内部变率共同作用导致的。