应用集合经验模态分解（EEMD）方法，对1951—2016年沈阳年平均气温和年降水量序列进行多尺度分析，并结合功率谱分析了两要素主要本征模态函数（IMF）分量的周期变化特征。在此基础上，进行了序列重建与对比。结果表明：近66 a来，沈阳年平均气温的变化主要由第1、第2高频分量和趋势项的振荡造成，分别反映了准5 a和准7 a的周期变化以及长期的缓慢增温过程；准14 a的年代际振荡第3分量对沈阳年平均气温变化的作用也不可忽视，而反映更长时间尺度的第4和第5分量在1980年代后与趋势项的变化特征基本一致，表明1980年代后沈阳明显增暖。年降水量的变化主要由第1、第2分量的年际振荡造成，振荡周期分别为准3 a和准5 a，而趋势项则呈现出准64 a的周期变化，总体反映出年降水量在1980年代前后呈现先减后增的变化趋势。与年平均气温序列相比，年降水序列的年代际尺度变化和长期趋势变化的贡献明显偏小。