人类文明出现以来尚无仪器观测的历史时期的气候。其时间上限并无定论。通常，中国概指仰韶文化(公元前5000～前3000)以来的气候，其他国家指的是公元前4000年埃及文化出现以来的气候。20世纪以来这方面的研究逐步展开，欧洲、日本学者作过许多探索，尤其以英国C.E.P.布鲁克斯最有成绩。中国的系统研究始于20世纪20年代，为竺可桢所开创。

 研究方法

利用历史资料(考古发掘物和历史文献等)中关于气候的证据，分析过去的气候状况，重建历史气候序列，绘制历史气候图，并且研究历史气候的变化，为气候预测提供依据。

考古发掘物如动物遗骸、江河湖海的水位遗迹或人工刻记、古木、植物孢粉、冰川遗迹等都可提供历史气候的信息。例如：中国由安阳殷墟(约公元前1400～前1100年殷代故都遗址)发掘的大量亚热带动物(獏、水獐、竹鼠等)的遗骸，而推知当时黄河流域气候比现今温暖潮湿;由四川涪陵长江岸边的白鹤梁石鱼水标和枯水题刻记载的自公元764年以来长江 72个枯水年份的水位,可推知长江上游流域降水状况的变化;从古墓葬、古建筑和考古发掘物所得的古木，可借助于年轮气候学的分析方法来推断古代的气候。

历史文献如官方史书、宫廷档案、方志、农书、类书、宗教案卷、航海日志、私人日记及文学作品中有着关于水旱、晴雨、冷暖以及风、雨、雪、霜、雹等的浩繁记载，系统地搜集、辑录和鉴定这些材料，可编制各类气候年表,也可将年表转换成定量的气候参数序列,如干湿指数、冷暖指数、旱涝等级、寒冻频率和冰冻次数等，以供分析气候变迁的规律。

此外，一些物候记录，如每年植物开花日期、作物收获日期等，通过同现代的物候记录对比，也可用来分析当时的气候变化。

世界历史气候变迁

自公元前4000年以来，世界范围的气候经历了多次冷暖干湿的变迁。通过对文化发展较早或所获得的气候变迁证据较明显的地区，如埃及尼罗河流域、欧洲和北极等地区的历史资料的分析，可将世界历史气候变迁分为下述几个时期：①大西洋期(公元前4050～前2650)。亦称气候适宜期。温暖多雨，平均气温比现代高2.5℃,尼罗河洪水位比现代高12～20米，热带半雨区雨量约为现代的3倍。②亚北方早期(公元前2650～前2050)。气候转寒,以北极海的不冻水面结冰为标志，海平面低于现代约 4米。③亚北方中期(公元前2050～前1500)。气候转暖，但次于大西洋期。④亚北方晚期(公元前1500～前750)。寒冷而干燥,北欧连续出现严寒,尼罗河水位下降。⑤希腊时代(公元前750～前150)。暖而湿润，北欧转暖，出现山毛榉林,南欧也较暖和，黑海水位比现代高 3米。⑥罗马时代(公元前150～公元350)。凉而干，山岳冰川一度扩展，塔里木盆地边缘和古丝绸之路沿线有丰富的井泉灌溉，出现许多繁荣的城镇。⑦罗马时代后期(350～700)。暖而干，北欧长期干暖，美国西南部干旱，导致河流干涸，黑海水位比现代低3米，古丝绸之路因干旱而衰落,热带多雨潮湿。⑧8世纪(700～800)。西北欧转冷,热带降雨减少。⑨次气候适宜期(800～1200) 。为近2000年最温暖的时期。西北欧风暴减少,暖而干,墨西哥热而湿，尼罗河由于热带多雨而流量大增，落基山南部的雪线比现代约高366米，北极流冰的边界远比现代偏北。大约在公元900年，爱斯基摩人在极地定居。⑩中世纪寒冷期(1200～1450)。西北欧冷而湿，出现严酷的寒冬，里海水面上升32米，美洲冷而干,温度低于多年平均值,尼罗河洪水水位低于平均值。中世纪温暖期(1450～1550)。出现世界性的海平面升高,赤道雨量丰富。小冰期(1550～1890)。气候转冷，极冰强烈扩展，山地冰川推进,高山雪线下降，世界大部分地区陆上、海上的冰雪达到自上次冰期结束以来的最大值。17世纪的气候最为恶劣，欧洲严冬次数和严寒程度都大为增加，潮湿、低温的夏天造成作物歉收。中国也是一个严冬频繁的时期。

上述的⑤、⑥、⑦和⑧又合称亚大西洋期。

中国历史气候变迁

由各种自然演变遗留的印记来获取历史时期的气候信息是古气候研究的有效途径。这样取得的测量记录经过合理的解释，可以用来表示温度、降水等气候要素的变化，被称为代用气候记录，不过需要有充足的科学根据才能认定这些测量值究竟代表何种气候要素。历史文献记载也是一种代用气候记录。中国历史文献记载的时间可以准确到年，甚至到月、日，与其他的需要通过实验室技术测定年代的代用资料相比，它的年代认定清楚，这一优点可以有效地用于对其他代用气候记录的年代校订。中国在历史文献资料上拥有各国无可比拟的优势。

根据对历史文献和考古发掘材料等的分析，中国历史时期的气候变迁与世界历史气候变迁的趋势大致相似。

近5000年的气候变迁。由于温度的变迁微小, 虽摄氏一度之差, 亦可精密量出, 在冬春季节即能影响农作物的生长。而且冬季温度因受北面西伯利亚高气压的控制, 使我国东部沿海地区温度升降比较统一, 所以自竺可桢开始，以后的科学家大多以冬季温度的升降作为我国气候变动的唯一指标。根据对历史材料的分析可知：近5000年中的前2000年(即从仰韶文化时代到安阳殷墟时代)是一个温暖的时期，大部分时间的1月份温度比现今高3～5℃,这个时期的温度波动情形还不很清楚，但已发现在距今4000年左右，气候曾一度转寒。近5000年中的后3000年内有一系列的冷暖波动，年平均气温波动幅度为2～3℃,有4次明显的寒冷期，分别出现在公元前1000年前后(殷末周初)、公元400年前后(六朝)、公元1200年前后(南宋)和公元1700年前后(明末清初)，在这4个时期之间的秦汉、隋唐和元代分别为温暖时期。5000年间最温暖的时期(殷墟时代)，黄河流域绿竹繁茂，野象、犀牛出没于林莽之间,年平均温度比现今约高2℃左右。最冷时期如宋朝和明末，凛冽寒冬屡现，太湖、洞庭湖和鄱阳湖多次封冻，热带地区冰雪频繁，江南柑橘和福建荔枝历遭冻毁，年平均气温比现今约低 1℃多。纵观整个5000年的馒温变化,总趋势是逐渐变冷的(见图)。

一些野生动物栖息界限的南移，也反映了这种温度变化的趋势。例如：以公元前5000～前4000年间到公元前500年,喜暖的野象群活动北界在中国可达黄河中下游;公元前500年至公元11世纪,野象群活动北界退缩到淮河-秦岭一线，相当于现代亚热带的北界;11～19世纪前期，野象的活动已仅限于南岭以南;19世纪中叶以后，野象群活动在中国只限于云南南部的西双版纳森林。其间比较大的变化发生在11世纪前后，这与用其他方法指出的气候变冷转折期大致是一致的。

近500年的气候变迁。近500年历史材料最为丰富，根据对正史、方志、类书等史料中冷暖记载的分析，近500年间存在 3次明显的冷暖交替过程。大致说来，3次寒冷时段分别出现在公元1470～1520年、1620～1720年、1840～1890年;3次温暖时段分别为1550～1620年、1770～1830年、1900～1950年。一些研究还指出，自20世纪60年代以来开始了第 4次寒冷时段(见现代气候变化)。对物候材料、果树冻害和水稻种植记录的分析结论也与此相符。在上述的冷暖时段中，还有更次一级尺度的波动。总的说来,近500年间气温波动振幅约为1.8～2.0℃，其中最冷10年的平均冬温比现今低1℃多。

根据史料中有关旱涝的记载推断干湿状况，发现干湿变化有明显的阶段性。大致说来,16～17世纪是近500年来比较干旱的时期，18～19世纪则比较湿润，20世纪以来又趋向干旱。

中国研究历史气候的发展阶段

我国是气候史料最丰富的国家。我国历史气候研究是由竺可桢开创，一直得到国际学术界的重视。到80年代，已经历过两个发展阶段。

70年代初及以前是开创阶段。这一阶段的代表学者是竺可桢等老一辈科学家。竺可桢积50多年的工作，广泛地搜集、考证和引用我国气候史料，成功的描述出我国历史时期气候变化的轮廓。其中，《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文，集多年研究之大成，为这一时期的代表性著作。

这一时期工作地主要特点在于这些成果是科学家个人多年辛勤工作的结果，故在广度上、深度上都是有限的。大量工作主要依据典型气候事例的比较，对全国范围的覆盖度不大，也缺乏连续气候序列求出的统计规律性。因而所得出的气候变化的轮廓是粗略的，尚需不断订正和充实。但无可否认的是在这一时期已经奠定我国历史气候研究的基础，并已有广泛的国际影响。

70至80年代是气候史料信息化阶段。这一阶段的工作是从全国性协作开始的。由于全国气候工作者的共同努力，整编了500多年来覆盖全国的地方志中的系统性气候史料，参照其他史料，完成了几乎全国范围内的120个逐年旱涝等级的长达500多年的序列。在此基础上绘制的《中国近五百年旱涝分布图》是这个阶段的代表性成果。这是当前国内外年代最长的气候序列图集，已经得到广泛应用，成为研究各种自然史的一本基础性资料。此外，各地气象、水文、文史单位也进行了大量当地气候序列的整编。这一阶段的工作使我国历史气候研究有了更完善与全面的资料整编，得以做出许多定量分析的结果，其中也包括一些外国科学家应用上述系列的研究成果。