Paleoclimatologia é o estudo das variações climáticas ao longo da história da Terra. Para isso, são estudados vestígios naturais que podem ajudar a determinar o clima em épocas passadas.
As observações meteorológicas com a ajuda de instrumentos paleoclimáticos, tal como as conhecemos hoje em dia, datam de há 100 ou 200 anos, dependendo do lugar. Este, porém, é um período muito curto relativamente às alterações sofridas pelo clima ao longo dos tempos, durante milhares ou até milhões de anos.
A história do clima pode ser deduzida através de evidências naturais, tais como a composição do gelo, a estrutura de árvores petrificadas e outros fósseis e das rochas sedimentares.
Nos últimos dois bilhões de anos, o clima na Terra tem se comportado de forma mais ou menos cíclica, com períodos frios, chamados períodos glaciais, e períodos quentes, chamados períodos interglaciais. Estas mudanças na temperatura são causadas por diferentes aspectos, tais como perturbações na órbita da Terra, a atividade solar, impactos de meteoros, erupções vulcânicas e a ação humana.
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