Földünk éghajlata alapvetően két állapot közt változik. Vannak meleg, jégmentes periódusok és hideg szakaszok, amelyeket a jégkorszak névvel illetünk. Ilyenkor a Föld erősen eljegesedik a sarkok közelében, ami hatással van a növényzetre és a kőzetekre egyaránt. Jelenleg is egy ilyen periódusban van a Föld, amely 2 millió évvel ezelőtt kezdődött.
Az eljegesedésnek és a felmelegedésnek is maradnak nyomai a kőzetekben, az üledékekben, de még a jégtakaróban is. Éghajlatjelző üledékes kőzeteknek hívjuk azokat a kőzeteket, amelyek egy-egy terület korábbi éghajlatáról szolgálnak információval. Ilyenek a sókőzetek, amelyek száraz, meleg körülményekre utalnak, vagy a kőszén, ahol viszont a meleg és nedves feltételek voltak uralkodók. A lösz hideg, száraz, míg a bauxit meleg és nedves (trópusi) éghajlaton keletkezik. Ezeket figyelembe véve és a kőzetek korát megvizsgálva képet kaphatunk nagyobb területek éghajlatáról.
A múltbeli klímáról a sarki jégsapkák is hordoznak információt: minél mélyebbről sikerül az Antarktisz jégéből mintát venni, annál régebbi időszakoknak az éghajlatáról kapunk képet. A jégbe fagyva ugyanis megőrződik a légkör összetétele, amiből következtetni lehet a Föld egykori éghajlatára.
Ez a 3 km-es jégfurat 800 000 évet ölel át, http://www.coolantarctica.com/
Cseppkövek és évgyűrűk vizsgálatával is nyerhetünk információt, de ezek már csak néhány száz évre kalauzolnak vissza minket az időben, és csupán a helyi klímát mutatják be. Nem feledkezhetünk meg a feljegyzésekről sem, ezek szintén a közelmúltról őriznek információkat, melyeket fenntartásokkal kezelnek, de felhasználnak a kutatók.
