Τα άμεσα μετεωρολογικά αρχεία καλύπτουν μόνο τον τελευταίο ή δύο αιώνα. Η παλαιοκλιματολογία επεκτείνει το κλιματικό αρχείο προς τα πίσω στο χρόνο διαβάζοντας φυσικά αρχεία. Οι πυρήνες πάγου, οι δακτύλιοι δέντρων, τα στρώματα ιζημάτων, οι σκελετοί κοραλλιών και η γύρη από απολιθώματα διατηρούν πληροφορίες σχετικά με τη θερμοκρασία, τις βροχοπτώσεις και τη σύνθεση της ατμόσφαιρας στο παρελθόν.

Οι επιστήμονες εξάγουν αυτές τις υποκατάστατες μεταβλητές και τις βαθμονομούν με σύγχρονες μετρήσεις. Οι ανακατασκευές που προκύπτουν αποκαλύπτουν παγετώδεις εποχές, θερμές μεσοπαγετώδεις περιόδους και απότομες κλιματικές μεταβολές που συνέβησαν πολύ πριν υπάρξουν ανθρώπινα όργανα. Οι συγκεντρώσεις αερίων του θερμοκηπίου από τις φυσαλίδες πάγου δείχνουν ότι τα τρέχοντα επίπεδα είναι πρωτοφανή εδώ και εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια.

Τα παλαιοκλιματικά δεδομένα ελέγχουν την ικανότητα των κλιματικών μοντέλων να προσομοιώνουν συνθήκες διαφορετικές από τις σημερινές. Παρέχουν επίσης το πλαίσιο για να κρίνουμε πόσο ασυνήθιστες είναι οι πρόσφατες αλλαγές. Ο τομέας συνδυάζει τη γεωλογία, τη χημεία, τη βιολογία και την ατμοσφαιρική επιστήμη.

• Μελετά τα αρχαία κλίματα μέσω φυσικών αρχείων
• Χρησιμοποιεί πυρήνες πάγου, δακτυλίους δέντρων, ιζήματα
• Αναδομεί τη θερμοκρασία και τα αέρια του θερμοκηπίου
• Παρέχει μακροπρόθεσμο πλαίσιο για τη σύγχρονη αλλαγή