| 1856 年英国气象学会开始收集全世界的气温记录，从此便有了可靠的全球气温测量结果。在此之前是通过不太可靠的历史记录估计气候条件的。还可以从各种自然环境记录中估计出人类诞生前的气候条件。这类信息被称作“代用资料”，因为它替代我们寻求的真实数据，或者充当这些数据的“代理”。
代用资料的一种形式：树木的年轮呈现的证据。
| 农民的日志、旅行者的日记、报纸和其他书面记录可以提供有关过去气候的信息。对于给定的地理位置，生长期的长短因温度而异。在寒冷的年份，春天到来的晚，播种也将被推迟。如果秋天到来的早，收获季节就会提前。在现代，我们有准确的气温记录以及生长期长短的记录。鉴于我们了解它们之间的相互关系，我们可以依据我们所知道的播种和收获时间来重建缺失的气温历史记录。例如，历史上葡萄的收获时间已经被用来推断法国巴黎 1370 年到 1879 年夏季的气温。这一方法虽然不那么完美，但与其他间接方法一起使用能够合理推断出很久以前的气候状况。 由于树木在春夏两季生长快而在秋冬两季生长缓慢，很多树木每年生长一圈年轮。气候越温暖，年轮就越宽。树木年轮的宽度、木质密度和氢氧同位素含量可用来估算气温。 
一些珊瑚在成长中形成碳酸钙年轮。与树木年轮一样，它们也可以用来估算气温。 图片来自于 NOAA。 | 珊瑚拥有坚硬的碳酸钙 (CaCO3) 骨骼。一些珊瑚在成长过程中形成碳酸钙年轮。与树木年轮一样，它们也可以用来估算气温。与寒冷的海水温度相比，温暖的海水温度下，珊瑚生长得更快。所以，越温暖的年份，珊瑚的年轮就越宽，而越寒冷的年份，珊瑚的年轮就越窄。碳酸钙中氧的同位素含量也能用于估算珊瑚成长过程中的水温情况。 高山上常年覆盖的冰以及极地冰川是由成千上万年前落下的雪形成的。在全球范围内，已经可以深入到几个厚冰层钻取冰岩芯。南极 Vostok 站钻取的一块冰岩心，长达 2083 米，分别从 1970 年到 1974 年以及 1982 年到 1983 年分段取至地面。该冰岩心使我们能够回溯久远的过去。在冰岩心底部的冰已经有 50 万年的历史了。 这块冰与所有的水和冰一样，由氢氧构成。少量的氢以重氢的形式存在，称为氘。科学家观察了已知气温年代的当地气温与该年代冰中氘浓度的关系。这一关系不会随着时间的推移会改变。所以，古代冰中氘的含量可以用来推算过去的气候。冰中还含有灰尘，它有时以层的方式出现，这表明曾经发生过重大的火山爆发事件使得世界布满了灰尘。冰岩心还包含了古代空气的小气泡，可用来分析以发现如 CO2 气体的浓度。 
科学家钻入冰岩
并提取冰岩心。然后将它
小心的包装起来
并送到实验室
进行分析。 | | 
从钻孔机上取下的冰岩心。 以上图片来自于 NOAA。 | | 
冰岩心的段被贴上了标签并在 -15° 环境下储存。 | 河流不断地将陆地上的泥土和沙子冲刷到湖泊、大海和大洋中，在那里泥土和沙子沉淀形成沉积层。深入到这些沉积物的冰岩心可以展现小化石和化学物质，它们有助于解释过去的气候状况。花粉粒尤其有用。它们非常坚韧，所以通常能够在沉积层中很好的保存下来。每一种植物产生不同形状的花粉粒。对花粉粒进行分析能够揭示附近生长的植物类型，也就能够说明以前的气候状况。 | 
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