Les climats de la planète n'ont pas toujours été tels qu'ils sont actuellement. Pour reconstituer les modifications climatiques auxquelles a été soumise la Terre, on dispose d'indices physico-chimiques enregistrés dans les glaces, les sédiments et les roches. Ils permettent de déterminer avec précision les climats des 700 000 dernières années. Plus on recule dans le passé, plus les enregistrements géologiques perdent de leur précision. Cependant il est possible aussi, à une plus grande échelle de temps, de reconstituer des climats passés de l'ère primaire ou secondaire.
Il devient alors intéressant de s'interroger sur l'origine de ces variations. L'identification des différents paramètres mis en cause dans ces changements est essentielle pour construire des modèles climatiques pour le futur.

1°) De quels outils dispose-t-on pour reconstituer les climats anciens ?
• Les carottes de glace forées dans les calottes polaires sont des supports indispensables à ces reconstitutions. La proportion des deux isotopes de l'oxygène, 18O et 16O varie avec la température atmosphérique au moment de la chute de neige. Le rapport 18O/16O mesuré dans les molécules d'eau est exprimé par référence au rapport 18O/ 16O de l'eau de l'océan actuel et constitue le δ18O de la glace. C'est un véritable thermomètre isotopique : plus il fait froid au moment des précipitations, plus le δ18O de la glace est bas.
• L'étude de la composition des bulles de gaz emprisonnées dans la glace permet de retrouver les variations de concentration en gaz à effet de serre dans l'atmosphère au moment des précipitations et de les relier aux variations de température.
• Les sédiments océaniques contiennent des coquilles calcaires de Foraminifères planctoniques, élaborées à partir des ions HCO3- de l'océan. Les proportions en 18O et 16O de ces ions (et donc le δ18O des sédiments) dépendent du rapport 18O/ 16O de l'eau de mer (donc du δ18O de l'eau de mer). Une élévation du δ18O des sédiments indique une