Doğrudan hava durumu kayıtları yalnızca son bir veya iki yüzyılı kapsar. Paleoklimatoloji, doğal arşivleri inceleyerek iklim kaydını zaman içinde geriye doğru genişletir. Buz çekirdekleri, ağaç halkaları, tortu katmanları, mercan iskeletleri ve fosil polenler, geçmiş sıcaklık, yağış ve atmosferik bileşim hakkında bilgi korur.

Bilim insanları bu göstergeleri çıkarıp modern ölçümlerle karşılaştırarak kalibre ediyorlar. Elde edilen yeniden yapılandırmalar, insan yapımı aletlerin varlığından çok önce meydana gelen buz çağlarını, sıcak buzullar arası dönemleri ve ani iklim değişikliklerini ortaya koyuyor. Buz kabarcıklarından elde edilen sera gazı konsantrasyonları, mevcut seviyelerin yüz binlerce yıldır görülmemiş düzeyde olduğunu gösteriyor.

Paleoklimat verileri, iklim modellerinin günümüzden farklı koşulları simüle etme yeteneğini test eder. Ayrıca, son dönemdeki değişikliklerin ne kadar sıra dışı olduğunu değerlendirmek için de bağlam sağlar. Bu alan jeoloji, kimya, biyoloji ve atmosfer bilimini bir araya getirir.

• Doğal arşivler aracılığıyla eski iklimleri inceliyor.
• Buz çekirdeklerini, ağaç halkalarını, tortuları kullanır.
• Sıcaklık ve sera gazlarını yeniden yapılandırır.
• Modern değişime uzun vadeli bir bağlam sağlar.