Новейшие геологические напластования, болотные отложения годичные кольца деревьев, данные археологии и летописей свидетельствуют о значительных изменениях климата за историческую эпоху. В начале нашей эры климат был близок к современному. С IV в. началось потепление, продолжавшееся до XIII в. Это — климатический оптимум исторического времени. С XIII в. климат стал ухудшаться; о величине похолодания можно судить по такому факту: Черное море не раз замерзало, и из Крыма в Турцию устанавливался санный путь. В XVII в. произошло потепление, облегчившее деятельность землепроходцев в Арктике. Однако вплоть до середины XIX в. температуры оставались низкими. У Пушкина описан «бег санок по Неве широкой», что невозможно при ледовом покрове теперешних зим. С середины XIX в. началось потепление. В Санкт-Петербурге средняя годовая температура повысилась с 3,5° в первой половине XIX в. до 4,6° С в настоящее время.
Сопоставление только что приведенных примеров показывает, что разница между колебаниями и изменениями климата за историческое время условная: периоды потепления или похолодания — только отрезки колебаний за более длительное время, отнесенное к этому же пространству. Это первый аспект изменений, временной разрез палеоклиматологии.
Второй аспект — пространственный. Может быть: 1) потепление или иссушение (и наоборот) климата всей планеты, 2) то же отдельной, пусть значительной акватории и территории, 3) перемещение климатических зон Земли, что для каждого пространства воспринимается как изменение его климата, и 4) перемещение материка из одного климатического пояса в другой, которое историческая геология тоже оценивает как изменение климата.
Данные исторической геологии свидетельствуют о том, что климат многих территорий был существенно иным, чем теперь. В кембрии и силуре на севере нынешней Сибири было тепло, и в морях жили коралловые полипы. В карбоне и перми на материке Гондвана было оледенение, о чем говорят ископаемые морены Индии, Африки, Южной Америки, Австралии. В это же время в других районах Земли росли мощные древовидные папоротники — свидетели теплого и влажного климата без резко выраженных сезонов. В перми на территории нынешней Восточной Европы было сухо и отлагались соли, а в Казахстане влажно и тепло. На Шпицбергене залегает каменный уголь, найден он в Антарктиде. Следовательно, и в ледовых зонах был теплый и влажный климат без зимы.
В палеогене и неогене, довольно хорошо изученных, в Гренландии росли секвой, лавры, магнолии. В Северной Европе широко были распространены лиственные леса. В аридных в настоящее время районах Юго-Востока РСФСР господствовал влажный тропический климат.
В копне неогена и в антропогене теплый климат сменился холодным, началось оледенение. Оно охватило север Евразии и Северной Америки. В горах Средней Европы и Средней Азии ледники опускались ниже современных. Однако жаркого пояса похолодание не коснулось.
