地球は約45億年の歴史の中で、温暖化と寒冷化を繰り返してきました。しかし、現在の地球の気温の急激な上昇は、地球の周期的な規範を大きく逸脱しており、人為的に地球の気候変動を引き起こしたことを示す証拠は明白です。古気候学（古代の気候状態を研究する学問）は、最近の状態を過去の状態と比較することで、人為的な地球気候変動の十分な証拠を提供しています。
過去65万年の間だけでも、氷河の前進と後退が7回繰り返されています。11,000年以上前に、最も新しい氷河期が突然終わり、現代の気候時代である完新世が始まりました。歴史的な気候変動のほとんどは、地球の軌道のわずかな変動によって地球が受ける太陽放射の量が変化したことに関連しています。
古気候学は、地球の地質学的過去における気候条件とその原因および影響を研究する学問です。古気候学者は、さまざまな科学的手法を用いて、地球の気候と大気システムの過去の状態を推測します。
厚い山の氷河や極地の氷床から採取されたアイスコアサンプルは、地球の気候変動に関する情報を明らかにします。氷の蓄積が季節的に停止すると、アイスコアに観測可能な層ができます。これらの層を利用して、最も低い層が最も古いという年代を確立できます。研究者は、氷とその中に閉じ込められた物質の特性（気泡、酸素と水素の同位体比など）を分析して、地球の古代の気候を復元できます。European Project for Ice Coring in Antarcticaでは、南極のアイスコアに閉じ込められた火山灰を分析し、完新世の火山の歴史を詳細に記録しました。この記録によると、完新世には96回の噴火があり、そのうち33回は過去2,000年の間に発生していることがわかりました。
科学者は、年輪を調べることで過去の気候を調べることができますが、これは「年輪気候学」と呼ばれる分野です。木の年輪は、好条件の時には広く、悪条件の時には狭くなります。木の年輪は、サンプルとサンプルの年輪を照合することで、正確な年代を特定できますが、これには考古学的に発掘されたサンプルも含まれます。年輪気候学には限界がありますが、樹木の年輪は有用な気候プロキシであり、特定の地理的場所の高解像度の気候記録を作成するために使用できます。
