Ao longo dos seus ~4,5 mil milhões de anos de história, a Terra passou por períodos de aquecimento e arrefecimento. No entanto, o atual aumento drástico das temperaturas globais está bem fora das normas cíclicas da Terra, e as evidências para as alterações climáticas globais causadas pelo homem são convincentes. A paleoclimatologia, o estudo das condições climáticas antigas, fornece amplas evidências para as alterações climáticas globais causadas pelo homem, comparando as condições recentes com as do passado.
Só nos últimos 650.000 anos, houve sete ciclos de avanço e recuo glacial. Há mais de 11.000 anos, a era glacial mais recente terminou abruptamente—marcando o início de nossa era climática moderna, a época geológica do Holoceno. A maioria das alterações climáticas históricas estão associadas a pequenas variações na órbita da Terra que alteraram a quantidade da radiação solar recebida pela Terra.
A paleoclimatologia é o estudo das condições climáticas e as suas causas e efeitos em todo o passado geológico da Terra. Paleoclimatologistas empregam uma variedade de métodos científicos para deduzir as condições passadas do clima e do sistema atmosférico da Terra.
Amostras de núcleos de gelo colhidas de espessos glaciares montanhosos e mantos polares de gelo podem revelar informações sobre as alterações climáticas globais. Pausas sazonais na acumulação de gelo podem levar a camadas observáveis em núcleos de gelo. Essas camadas podem ser usadas para estabelecer uma cronologia, sendo as camadas mais inferiores as mais antigas. Os investigadores podem então analisar as propriedades do gelo e do material preso dentro dele (por exemplo, bolhas de ar e proporções de isótopos de oxigénio e hidrogénio) para reconstruir o clima antigo da Terra. O Projeto Europeu de Núcleos de Gelo na Antártida analisou cinzas vulcânicas presas em núcleos de gelo da Antártida para fornecer um registo detalhado da história vulcânica do Holoceno. Este registo revelou 96 erupções durante o Holoceno, com 33 dessas erupções ocorrendo durante os últimos 2.000 anos.
Os cientistas também podem estudar o clima passado examinando anéis de árvores anuais—um campo chamado de dendroclimatologia. Essencialmente, os anéis das árvores são mais largos em condições favoráveis e mais estreitos durante alturas severas. Os anéis das árvores podem ser datados com precisão combinando anéis de amostra para amostra—até mesmo de amostras de escavações arqueológicas. Embora a dendroclimatologia tenha limitações, os anéis das árvores são indicadores climáticos úteis que podem ser usados para criar registos climáticos de alta resolução para locais geográficos específicos.
