A lo largo de sus 4.500 millones de años de historia, la Tierra ha experimentado períodos de calentamiento y enfriamiento. Sin embargo, el aumento drástico actual de las temperaturas globales está muy fuera de las normas cíclicas de la Tierra, y la evidencia del cambio climático global causado por el hombre es convincente. La paleoclimatología, el estudio de las condiciones climáticas antiguas, proporciona una amplia evidencia del cambio climático global causado por el hombre comparando las condiciones recientes con las del pasado.
Sólo en los últimos 650.000 años, ha habido siete ciclos de avance glacial y retirada. Hace más de 11.000 años, la edad de hielo más reciente terminó abruptamente, marcando el comienzo de nuestra era climática moderna, la época geológica del Holoceno. La mayoría de los cambios climáticos históricos están asociados con pequeñas variaciones en la órbita de la Tierra que cambiaron la cantidad de radiación solar recibida por la Tierra.
La paleoclimatología es el estudio de las condiciones climáticas y sus causas y efectos a lo largo del pasado geológico de la Tierra. Los paleoclimatólogos emplean una variedad de métodos científicos para deducir las condiciones pasadas del clima y el sistema atmosférico de la Tierra.
Las muestras de los núcleos de hielo tomadas de gruesos glaciares de montaña y de placas de hielo polares pueden revelar información sobre el cambio climático global. Las pausas estacionales en la acumulación de hielo pueden conducir a capas observables en los núcleos de hielo. Estas capas se pueden utilizar para establecer una cronología, siendo las capas más bajas las más antiguas. Los investigadores pueden analizar las propiedades del hielo y el material atrapado en su interior (por ejemplo, las burbujas de aire y las proporciones de oxígeno y los isótopos de hidrógeno) para reconstruir el clima antiguo de la Tierra. El proyecto europeo de muestreo de hielo en la Antártida analizó la ceniza volcánica atrapada en núcleos de hielo de la Antártida para proporcionar un registro detallado de la historia volcánica del Holoceno. Este registro reveló 96 erupciones durante el Holoceno, con 33 de esas erupciones que ocurrieron durante los últimos 2.000 años.
Los científicos también pueden estudiar el clima pasado examinando los anillos anuales de los árboles, un campo llamado dendroclimatología. Esencialmente, los anillos de los árboles son más anchos en condiciones favorables y más estrechos en tiempos difíciles. Los anillos de los árboles se pueden datar con precisión haciendo coincidir los anillos de la muestra a la muestra, incluso las muestras de excavaciones arqueológicas. Aunque la dendroclimatología tiene limitaciones, los anillos de árboles son representantes climáticos útiles que se pueden utilizar para crear registros climáticos de alta resolución para ubicaciones geográficas específicas.
