人類文明出現(xiàn)以來尚無儀器觀測的歷史時期的氣候。其時間上限并無定論。通常，中國概指仰韶文化(公元前5000～前3000)以來的氣候，其他國家指的是公元前4000年埃及文化出現(xiàn)以來的氣候。20世紀以來這方面的研究逐步展開，歐洲、日本學者作過許多探索，尤其以英國C.E.P.布魯克斯最有成績。中國的系統(tǒng)研究始于20世紀20年代，為竺可楨所開創(chuàng)。

 研究方法

利用歷史資料(考古發(fā)掘物和歷史文獻等)中關(guān)于氣候的證據(jù)，分析過去的氣候狀況，重建歷史氣候序列，繪制歷史氣候圖，并且研究歷史氣候的變化，為氣候預測提供依據(jù)。

考古發(fā)掘物如動物遺骸、江河湖海的水位遺跡或人工刻記、古木、植物孢粉、冰川遺跡等都可提供歷史氣候的信息。例如：中國由安陽殷墟(約公元前1400～前1100年殷代故都遺址)發(fā)掘的大量亞熱帶動物(獏、水獐、竹鼠等)的遺骸，而推知當時黃河流域氣候比現(xiàn)今溫暖潮濕;由四川涪陵長江岸邊的白鶴梁石魚水標和枯水題刻記載的自公元764年以來長江 72個枯水年份的水位,可推知長江上游流域降水狀況的變化;從古墓葬、古建筑和考古發(fā)掘物所得的古木，可借助于年輪氣候?qū)W的分析方法來推斷古代的氣候。

歷史文獻如官方史書、宮廷檔案、方志、農(nóng)書、類書、宗教案卷、航海日志、私人日記及文學作品中有著關(guān)于水旱、晴雨、冷暖以及風、雨、雪、霜、雹等的浩繁記載，系統(tǒng)地搜集、輯錄和鑒定這些材料，可編制各類氣候年表,也可將年表轉(zhuǎn)換成定量的氣候參數(shù)序列,如干濕指數(shù)、冷暖指數(shù)、旱澇等級、寒凍頻率和冰凍次數(shù)等，以供分析氣候變遷的規(guī)律。

此外，一些物候記錄，如每年植物開花日期、作物收獲日期等，通過同現(xiàn)代的物候記錄對比，也可用來分析當時的氣候變化。

世界歷史氣候變遷

自公元前4000年以來，世界范圍的氣候經(jīng)歷了多次冷暖干濕的變遷。通過對文化發(fā)展較早或所獲得的氣候變遷證據(jù)較明顯的地區(qū)，如埃及尼羅河流域、歐洲和北極等地區(qū)的歷史資料的分析，可將世界歷史氣候變遷分為下述幾個時期：①大西洋期(公元前4050～前2650)。亦稱氣候適宜期。溫暖多雨，平均氣溫比現(xiàn)代高2.5℃,尼羅河洪水位比現(xiàn)代高12～20米，熱帶半雨區(qū)雨量約為現(xiàn)代的3倍。②亞北方早期(公元前2650～前2050)。氣候轉(zhuǎn)寒,以北極海的不凍水面結(jié)冰為標志，海平面低于現(xiàn)代約 4米。③亞北方中期(公元前2050～前1500)。氣候轉(zhuǎn)暖，但次于大西洋期。④亞北方晚期(公元前1500～前750)。寒冷而干燥,北歐連續(xù)出現(xiàn)嚴寒,尼羅河水位下降。⑤希臘時代(公元前750～前150)。暖而濕潤，北歐轉(zhuǎn)暖，出現(xiàn)山毛櫸林,南歐也較暖和，黑海水位比現(xiàn)代高 3米。⑥羅馬時代(公元前150～公元350)。涼而干，山岳冰川一度擴展，塔里木盆地邊緣和古絲綢之路沿線有豐富的井泉灌溉，出現(xiàn)許多繁榮的城鎮(zhèn)。⑦羅馬時代后期(350～700)。暖而干，北歐長期干暖，美國西南部干旱，導致河流干涸，黑海水位比現(xiàn)代低3米，古絲綢之路因干旱而衰落,熱帶多雨潮濕。⑧8世紀(700～800)。西北歐轉(zhuǎn)冷,熱帶降雨減少。⑨次氣候適宜期(800～1200) 。為近2000年最溫暖的時期。西北歐風暴減少,暖而干,墨西哥熱而濕，尼羅河由于熱帶多雨而流量大增，落基山南部的雪線比現(xiàn)代約高366米，北極流冰的邊界遠比現(xiàn)代偏北。大約在公元900年，愛斯基摩人在極地定居。⑩中世紀寒冷期(1200～1450)。西北歐冷而濕，出現(xiàn)嚴酷的寒冬，里海水面上升32米，美洲冷而干,溫度低于多年平均值,尼羅河洪水水位低于平均值。中世紀溫暖期(1450～1550)。出現(xiàn)世界性的海平面升高,赤道雨量豐富。小冰期(1550～1890)。氣候轉(zhuǎn)冷，極冰強烈擴展，山地冰川推進,高山雪線下降，世界大部分地區(qū)陸上、海上的冰雪達到自上次冰期結(jié)束以來的最大值。17世紀的氣候最為惡劣，歐洲嚴冬次數(shù)和嚴寒程度都大為增加，潮濕、低溫的夏天造成作物歉收。中國也是一個嚴冬頻繁的時期。

上述的⑤、⑥、⑦和⑧又合稱亞大西洋期。

中國歷史氣候變遷

由各種自然演變遺留的印記來獲取歷史時期的氣候信息是古氣候研究的有效途徑。這樣取得的測量記錄經(jīng)過合理的解釋，可以用來表示溫度、降水等氣候要素的變化，被稱為代用氣候記錄，不過需要有充足的科學根據(jù)才能認定這些測量值究竟代表何種氣候要素。歷史文獻記載也是一種代用氣候記錄。中國歷史文獻記載的時間可以準確到年，甚至到月、日，與其他的需要通過實驗室技術(shù)測定年代的代用資料相比，它的年代認定清楚，這一優(yōu)點可以有效地用于對其他代用氣候記錄的年代校訂。中國在歷史文獻資料上擁有各國無可比擬的優(yōu)勢。

根據(jù)對歷史文獻和考古發(fā)掘材料等的分析，中國歷史時期的氣候變遷與世界歷史氣候變遷的趨勢大致相似。

近5000年的氣候變遷。由于溫度的變遷微小, 雖攝氏一度之差, 亦可精密量出, 在冬春季節(jié)即能影響農(nóng)作物的生長。而且冬季溫度因受北面西伯利亞高氣壓的控制, 使我國東部沿海地區(qū)溫度升降比較統(tǒng)一, 所以自竺可楨開始，以后的科學家大多以冬季溫度的升降作為我國氣候變動的唯一指標。根據(jù)對歷史材料的分析可知：近5000年中的前2000年(即從仰韶文化時代到安陽殷墟時代)是一個溫暖的時期，大部分時間的1月份溫度比現(xiàn)今高3～5℃,這個時期的溫度波動情形還不很清楚，但已發(fā)現(xiàn)在距今4000年左右，氣候曾一度轉(zhuǎn)寒。近5000年中的后3000年內(nèi)有一系列的冷暖波動，年平均氣溫波動幅度為2～3℃,有4次明顯的寒冷期，分別出現(xiàn)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)，在這4個時期之間的秦漢、隋唐和元代分別為溫暖時期。5000年間最溫暖的時期(殷墟時代)，黃河流域綠竹繁茂，野象、犀牛出沒于林莽之間,年平均溫度比現(xiàn)今約高2℃左右。最冷時期如宋朝和明末，凜冽寒冬屢現(xiàn)，太湖、洞庭湖和鄱陽湖多次封凍，熱帶地區(qū)冰雪頻繁，江南柑橘和福建荔枝歷遭凍毀，年平均氣溫比現(xiàn)今約低 1℃多?？v觀整個5000年的饅溫變化,總趨勢是逐漸變冷的(見圖)。

一些野生動物棲息界限的南移，也反映了這種溫度變化的趨勢。例如：以公元前5000～前4000年間到公元前500年,喜暖的野象群活動北界在中國可達黃河中下游;公元前500年至公元11世紀,野象群活動北界退縮到淮河-秦嶺一線，相當于現(xiàn)代亞熱帶的北界;11～19世紀前期，野象的活動已僅限于南嶺以南;19世紀中葉以后，野象群活動在中國只限于云南南部的西雙版納森林。其間比較大的變化發(fā)生在11世紀前后，這與用其他方法指出的氣候變冷轉(zhuǎn)折期大致是一致的。

近500年的氣候變遷。近500年歷史材料最為豐富，根據(jù)對正史、方志、類書等史料中冷暖記載的分析，近500年間存在 3次明顯的冷暖交替過程。大致說來，3次寒冷時段分別出現(xiàn)在公元1470～1520年、1620～1720年、1840～1890年;3次溫暖時段分別為1550～1620年、1770～1830年、1900～1950年。一些研究還指出，自20世紀60年代以來開始了第 4次寒冷時段(見現(xiàn)代氣候變化)。對物候材料、果樹凍害和水稻種植記錄的分析結(jié)論也與此相符。在上述的冷暖時段中，還有更次一級尺度的波動。總的說來,近500年間氣溫波動振幅約為1.8～2.0℃，其中最冷10年的平均冬溫比現(xiàn)今低1℃多。

根據(jù)史料中有關(guān)旱澇的記載推斷干濕狀況，發(fā)現(xiàn)干濕變化有明顯的階段性。大致說來,16～17世紀是近500年來比較干旱的時期，18～19世紀則比較濕潤，20世紀以來又趨向干旱。

中國研究歷史氣候的發(fā)展階段

我國是氣候史料最豐富的國家。我國歷史氣候研究是由竺可楨開創(chuàng)，一直得到國際學術(shù)界的重視。到80年代，已經(jīng)歷過兩個發(fā)展階段。

70年代初及以前是開創(chuàng)階段。這一階段的代表學者是竺可楨等老一輩科學家。竺可楨積50多年的工作，廣泛地搜集、考證和引用我國氣候史料，成功的描述出我國歷史時期氣候變化的輪廓。其中，《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》一文，集多年研究之大成，為這一時期的代表性著作。

這一時期工作地主要特點在于這些成果是科學家個人多年辛勤工作的結(jié)果，故在廣度上、深度上都是有限的。大量工作主要依據(jù)典型氣候事例的比較，對全國范圍的覆蓋度不大，也缺乏連續(xù)氣候序列求出的統(tǒng)計規(guī)律性。因而所得出的氣候變化的輪廓是粗略的，尚需不斷訂正和充實。但無可否認的是在這一時期已經(jīng)奠定我國歷史氣候研究的基礎，并已有廣泛的國際影響。

70至80年代是氣候史料信息化階段。這一階段的工作是從全國性協(xié)作開始的。由于全國氣候工作者的共同努力，整編了500多年來覆蓋全國的地方志中的系統(tǒng)性氣候史料，參照其他史料，完成了幾乎全國范圍內(nèi)的120個逐年旱澇等級的長達500多年的序列。在此基礎上繪制的《中國近五百年旱澇分布圖》是這個階段的代表性成果。這是當前國內(nèi)外年代最長的氣候序列圖集，已經(jīng)得到廣泛應用，成為研究各種自然史的一本基礎性資料。此外，各地氣象、水文、文史單位也進行了大量當?shù)貧夂蛐蛄械恼?。這一階段的工作使我國歷史氣候研究有了更完善與全面的資料整編，得以做出許多定量分析的結(jié)果，其中也包括一些外國科學家應用上述系列的研究成果。