Τόσο αργά όσο το 19ο αιώνα, ήταν ευρέως πιστεύεται ότι το κλίμα αντιπροσώπευαν ένα είδος του καιρού κατά μέσο όρο την πάροδο του χρόνου σε μια γεωγραφική θέση και ελάχιστα μεταβληθεί, τουλάχιστον για την περίοδο που είναι συγκρίσιμο με το μήκος της ανθρώπινης ιστορίας. Έχει αποδειχθεί ότι οι κλιματικές αλλαγές στο χιλιετή, εκατονταετηρίδα, και ακόμη και δεκαετών κλίμακες, όπως πολλές έρευνες στον εικοστό αιώνα αποκάλυψαν. Οι μελέτες αυτές έγιναν σε μεγάλο βαθμό με την εξέταση των περιβαλλοντικών δεδομένων όπως δακτυλίων δέντρου, γύρη παρελκομένων, λίμνη ιζήματα, και τους πυρήνες πάγου. Τα δεδομένα αυτά είναι αντικειμενικά και συνήθως συνεχής, αλλά είναι συχνά δύσκολο να ερμηνευθούν. Δαχτυλίδι για παράδειγμα, ένα στενό δέντρο θα μπορούσε να σημαίνει είτε μια ξηρή ξόρκι ή κρύα της άνοιξης, ή και τα δύο. Ως εκ τούτου, τα συμπεράσματα που λαμβάνονται με τον τρόπο αυτό που συχνά συνδέονται με σημαντικές αβεβαιότητες ή ασάφειες. Επιπλέον, περιβαλλοντικών δεδομένων συνήθως έχουν χαμηλή χρονική ανάλυση και ως εκ τούτου δεν είναι κατάλληλες για ανάλυση υψηλής ευκρίνειας.