Pour les entrées du glossaire, nous avons distingué celle-ci, qui concerne les changements climatiques de la période préindustrielle (qui se compte en millions d’années), et celle portant sur les changements climatiques de l’Anthropocène (qui se compte en siècles).

Afin de savoir si les changements climatiques s’inscrivent dans une tendance longue, il est important de bien analyser la périodicité de la récurrence, et l’intensité des événements climatiques (canicules, inondations, sécheresses, tornades, etc.).

La température à la surface de la planète varie selon les heures, les jours, les saisons et les lieux. Selon les lieux, les valeurs extrêmes observées sont importantes : elles peuvent être de - 90 °C (degré Celsius) en Antarctique et de + 50 °C au Sahara. Pour établir des courbes moyennes, à partir de mesures venant du monde entier, les pratiques doivent être standardisées. Chaque jour ce sont plus de 10 000 stations au sol qui relèvent les températures de l’air (à 2 mètres d’altitude), et des bateaux marchands qui sondent les températures de la surface de l’eau. De plus, des milliers de balises Argos plongent jusqu’à 2 000 m de profondeur dans les océans. L’ensemble de ces données (c’est-à-dire des millions) est collecté par l’Organisation météorologique mondiale (OMM).

Pour chaque site, on calcule l’écart de la température moyenne annuelle par rapport à la référence historique de l’ère préindustrielle (1850-1900). Puis, la moyenne de ces écarts est calculée pour l’ensemble du globe. Cette valeur, en 2019, est supérieure de 1,1 °C par rapport à l’époque préindustrielle. Dans le même temps on dispose aussi de la température moyenne de la planète, soit 14,3 °C.

Aujourd’hui, ces informations sont confortées par de nombreux satellites.

Les archives sur les mesures (températures, précipitations) qui permettent de déterminer un climat n’existent pas au-delà de 150 ans. Il faut donc utiliser des méthodes indirectes, basées sur des indicateurs, les proxies climatiques, qui sont des phénomènes physiques, chimiques ou biologiques qui sont des empreintes reflétant l’évolution des climats.

Au cours des 2 000 ans passés, la planète a connu plusieurs variations climatiques :

• réchauffement atmosphérique entre le début de notre ère et 500 ans après : c’est l’optimum climatique romain. Il touche l’Europe et l’Atlantique nord ;
• refroidissement entre 500 et 900 : il concerne l’hémisphère nord. Il fut peut-être causé par des violentes explosions volcaniques ;
• réchauffement entre 900 et 1300 : c’est l’optimum climatique médiéval. Le niveau des températures durant cette période n’a globalement  pas atteint les températures de ce début de 21^e siècle. En outre, les proxies climatiques laissent penser que seules certaines régions de la planète ont été touchées et que, simultanément, dans d’autres régions du monde, il régnait des températures plus froides ;
• refroidissement entre 1300-1850 : c’est le petit âge glaciaire. Vers 1400, il a touché l’est et le centre de la région du Pacifique ; puis vers 1600, le nord-ouest de l’Europe et le sud-est de l’Amérique du Nord et en 1800 le reste du monde.

La science a permis de caractériser un certain nombre de fluctuations climatiques qui eurent lieu dans le passé, déterminant des cycles climatiques. On sait, par exemple, que la calotte glaciaire du continent antarctique a commencé à se former il y a plus de 30 millions d’années, et il y a seulement 3 millions d’années pour celle du Groenland. On sait aussi que depuis 2 millions d’années, la Terre a connu plusieurs glaciations, la dernière de - 100 000 ans à - 10 000 ans. Ainsi, bien avant que l’homme n’intervienne sur le climat par ses activités industrielles et agricoles, la planète avait déjà connu des périodes de réchauffement marquant la fin de périodes glaciaires et le début de périodes plus chaudes, appelées périodes interglaciaires. Mais les fluctuations de la température ne se limitent pas à l’alternance de ces périodes de grandes amplitudes. Sommairement, on distingue les fluctuations lentes et les fluctuations rapides.

Les durées de ces fluctuations, réchauffements ou refroidissements, sont de l’ordre de dizaines ou de centaines de milliers d’années. Les changements d’orbite terrestre ont un grand rôle dans ces fluctuations.

Leurs durées sont de l’ordre de 1 000 à 2 000 ans, avec des fluctuations secondaires de quelques années pour les réchauffements, les refroidissements étant plus lents. Les océans ont un grand rôle dans les interactions conduisant à ces fluctuations.

Les estimations actuelles sont que l’augmentation de température pourrait atteindre 5 °C en 100 ans, alors que, lors de la dernière glaciation, il fallut plusieurs milliers d’années pour perdre de 5 à 6 °C. Les changements actuels sont donc très rapides.

La cause majeure des cycles climatiques (passage d’une ère glaciaire à une ère interglaciaire), c’est le phénomène de variation de l’orbite terrestre, qui modifie la quantité d’énergie solaire reçue par la Terre. La quantité de CO₂ atmosphérique ne joue qu’un rôle d’amplificateur. Mais alors que cette quantité n’avait jamais dépassée pendant les périodes interglaciaires 300 ppm, les activités humaines ont poussée cette concentration à plus de 400 ppm, avec la perspective évidente que cette croissance se poursuive et que le rôle d’amplificateur se renforce.