لا تغطي سجلات الطقس المباشرة سوى القرن أو القرنين الماضيين. أما علم المناخ القديم فيوسع نطاق سجل المناخ عبر الزمن من خلال قراءة المحفوظات الطبيعية. إذ تحتفظ عينات الجليد، وحلقات الأشجار، وطبقات الرواسب، وهياكل المرجان، وحبوب اللقاح الأحفورية بمعلومات عن درجات الحرارة، وهطول الأمطار، وتكوين الغلاف الجوي في الماضي.

يستخلص العلماء هذه المؤشرات ويوازنونها مع القياسات الحديثة. تكشف عمليات إعادة البناء الناتجة عن عصور جليدية، وفترات دافئة بين جليدية، وتحولات مناخية مفاجئة حدثت قبل وجود الأجهزة البشرية بزمن طويل. وتُظهر تركيزات غازات الاحتباس الحراري المنبعثة من فقاعات الجليد أن المستويات الحالية غير مسبوقة منذ مئات آلاف السنين.

تختبر بيانات المناخ القديم قدرة نماذج المناخ على محاكاة ظروف مختلفة عن الظروف الحالية. كما أنها توفر سياقًا لتقييم مدى غرابة التغيرات المناخية الحديثة. يجمع هذا المجال بين الجيولوجيا والكيمياء والأحياء وعلوم الغلاف الجوي.

• دراسة المناخات القديمة من خلال المحفوظات الطبيعية
• يستخدم عينات من الجليد، وحلقات الأشجار، والرواسب.
• يعيد بناء بيانات درجة الحرارة والغازات الدفيئة
• يوفر سياقًا طويل الأمد للتغيير الحديث