地球气候随时间的变化。地球的气候具有几十亿年的历史，经历着不同时间尺度和强度的变化，其中最长时间尺度的变化是冰期的发生和消退。地球气候的冷、暖、干、湿变化是交替出现的，作着不同振幅的波动。

依据研究方法的差异，地球气候变化可分为3个时期。地质时代气候变迁，历史时代气候变迁，近代气候变迁。

地质时代气候变迁

根据地质构造、地质沉积物和古生物进行研究的史前气候变化。对比分析各个时期动植物化石与现代动植物分布差异，可分辨气候的冷暖、干湿演变。地质时期有3次大冰期：距今6亿年前的震旦纪大冰期；2～3亿年前的石炭——二迭纪大冰期；开始于200万年前至今的第四纪大冰期。两大冰期之间称间冰期即回暖时期。在大冰期内、间冰期内，还可根据地质沉积物等划分若干时间尺度不同的亚冰期和亚间冰期。第四纪大冰期为距今最近的一次大冰期，其间冰川曾有过多次进退，但在亚冰期划分上有不同认识，李四光1942年曾根据中国冰川遗迹划分为四次亚冰期：鄱阳亚冰期，大姑亚冰期，庐山亚冰期和大理亚冰期，两个亚冰期之间为亚间冰期，并认为中国第四纪中的亚冰期与欧洲亚冰期是相应的。

图1 中国近5000年温度变化曲线（虚线）与挪威一万年来雪线高度（实线）图

历史时代气候变迁

大理亚冰期至现代约1万年的期间称冰后期。O.莱斯脱1960年曾将冰后期划分为四个寒冷时期和四个温暖时期。挪威冰川学者曾作出挪威1万年雪线升降曲线，反映欧洲气候冷暖变化。竺可桢1972年曾根据中国物候观测、考古研究、文献记载等作出中国近5000年温度变化曲线，其结果与欧洲总趋势是近似的（图1）。根据中国温度变化结合各个时期动植物化石演变，中国亦有四次温暖时期、四次寒冷时期（见表）。近7000年气候变化特点是温暖期越来越短，温暖程度越来越低。相反，寒冷期持续时间越来越长，寒冷程度趋于更加寒冷。

近代气候变化

①19世纪以前的气候变化。据对历史资料和后期仪器观测资料的分析，约在公元1400～1900年的近500年间，欧洲称为现代小冰期，这期间温度有几次波动。中国近500年温度（图2）有四次寒冷时期、三次回暖期：第一次寒冷期中的1493年，中国东部沿海出现强雪暴及寒潮，降雪期长5个月之久，江苏北部沿海海水冻结，1513年湖南洞庭湖结冰封冻，可行人车。第二次寒冷期的1653、1655、1670年都为特冷年份，1670年中国东部沿海曾有海水拥冰至岸，积冰为堤的记载。第三次寒冷期中的1845年黄河、淮河封冻长达40天。第四次寒冷期中的1969年冬，在渤海海面出现封冻、奇寒。根据美国D.J.绍夫的资料，在现代小冰川期中的欧洲寒暖时期的趋势与亚洲是相应的。②20世纪以来的气候变化，从上世纪末至本世纪40年代，是世界性的增暖时期，高山冰川退缩，雪线升高，极地区域冰层变薄，北半球冻土带北移，海水温度升高。40年代后期至60年代，世界气候出现新的寒冷时期，北纬60度以北年平均气温比常年值降低2℃左右。1963年在欧洲、亚洲出现低温。70年代各地气候异常现象频频出现，如70年代初西非、印度、中美洲等地的连续干旱。80年代以来气候异常也时有发生。③今后气候如何演化，存在以下观点：一种认为气候将逐渐变冷，第四纪大冰期开始距今只有200万年，而前两次大冰期都持续几千万年，因此认为这次大冰期还未结束，现代为大冰期中的亚冰期或亚间冰期。另一种观点认为气候将逐渐变暖，因工业发展而引起化石燃料消耗剧增，使大气中CO₂含量持续增长，增强了大气保暖效应，导致地球大气逐年增暖。还有人认为气候冷暖变化是气候史中的正常现象，CO₂增加并未使气候一直暖下去，大气中气溶胶质粒的增加，虽减少了到达地球的太阳辐射量，但并未使气候一直冷下去，在大冰期中存在亚冰期，在亚冰期中还存有波动，全球气候变化是不平衡的，同一时期内一些地区增温（湿），其它地区则降温变干。

近7000年中国寒暖变化及物候现象

图2 中国近500年温度变化

可概括三大类：①天文原因，包括太阳常数和太阳活动的变化，地球轨道参数，即地轴倾斜、轨道偏心率、岁差的改变等。②地学原因，包括地极移动、大陆漂移、极冰的消长以及火山活动等。③人类活动原因，指因燃烧化石燃料使大气中CO₂含量增加，以及人为增加气溶胶的影响。