Các ghi chép trực tiếp về thời tiết chỉ bao gồm một hoặc hai thế kỷ gần đây. Cổ khí hậu học mở rộng hồ sơ khí hậu ngược về quá khứ bằng cách đọc các kho lưu trữ tự nhiên. Lõi băng, vòng cây, lớp trầm tích, bộ xương san hô và phấn hoa hóa thạch đều lưu giữ thông tin về nhiệt độ, lượng mưa và thành phần khí quyển trong quá khứ.

Các nhà khoa học trích xuất những dữ liệu gián tiếp này và hiệu chỉnh chúng dựa trên các phép đo hiện đại. Kết quả tái tạo cho thấy các kỷ băng hà, các thời kỳ ấm áp giữa các kỷ băng hà và những thay đổi khí hậu đột ngột đã xảy ra từ rất lâu trước khi các dụng cụ đo đạc của con người ra đời. Nồng độ khí nhà kính từ các bong bóng băng cho thấy mức độ hiện tại cao chưa từng thấy trong hàng trăm nghìn năm qua.

Dữ liệu khí hậu cổ đại kiểm tra khả năng của các mô hình khí hậu trong việc mô phỏng các điều kiện khác với hiện nay. Chúng cũng cung cấp bối cảnh để đánh giá mức độ bất thường của những thay đổi gần đây. Lĩnh vực này kết hợp địa chất, hóa học, sinh học và khoa học khí quyển.

• Nghiên cứu khí hậu cổ đại thông qua các kho lưu trữ tự nhiên.
• Sử dụng lõi băng, vòng cây, trầm tích.
• Tái tạo lại nhiệt độ và khí nhà kính.
• Cung cấp bối cảnh dài hạn cho sự thay đổi hiện đại.