Les archives sur les mesures (températures, précipitations) qui permettent de déterminer un climat n’existent pas au-delà de 150 ans, les premiers relevés de température datant de 1850. Il faut donc utiliser des méthodes indirectes, basées sur des indicateurs, les proxies climatiques, qui sont des phénomènes physiques, chimiques ou biologiques reflétant l’évolution des climats.

Les espèces sont le reflet des conditions bioclimatiques dans lesquelles elles ont vécu. De ce point de vue, trouver des organismes ou des traces d’organismes, dans des couches géologiques particulières, permet d’apporter des précisions sur les climats des périodes de l’histoire de la Terre correspondant à ces couches. Les structures fossilisées servant d’indicateur sont très diverses :

• des organismes unicellulaires : les foraminifères, qui sont des protozoaires, ont laissé dans les sédiments des quantités importantes d’enveloppes minéralisées. Les milieux, dans lesquels ils vivaient, étaient des eaux marines ou saumâtres. Par ailleurs, les diatomées sont des algues unicellulaires possédant une enveloppe siliceuse. Elles vivent dans les eaux douces, ou en mer ;
• les cernes de croissance du bois d’un arbre : par leur épaisseur, qui varie de saison en saison, les cernes donnent des informations sur les conditions de température et d’humidité que l’arbre a connues, année après année, apportant ainsi des indications sur l’évolution des climats. Les bois fossilisés montrent aussi des cernes et renseignent donc sur les climats passés ;
• des organes de dispersion caractéristiques d’organismes complexes : c’est le cas des pollens trouvés dans les sédiments. Ils permettent de remonter aux espèces et, ensuite, des espèces aux climats. Par exemple, les conifères se situent plutôt dans des régions froides et les feuillus dans les régions tempérées. De même, les spores (de fougères, par exemple) apportent le même genre d’informations ;
• les otolithes, pièces calcifiées situées dans l’oreille interne des poissons, jouent un rôle dans l’équilibration. Au cours de leur formation ils intègrent de nombreux éléments chimiques de l’environnement. Ils permettent ainsi de retracer l’histoire de vie des animaux et, par exemple, de reconstituer la courbe de température des milieux où ils ont vécu (par les isotopes de l’oxygène et du carbone) ;
• des endo- ou des exosquelettes : ce sont, par exemple, les exosquelette des coraux (animaux de l’embranchement des cnidaires) ou les endosquelette des vertébrés. Ces squelettes sont des biominéralisations de natures diverses : carbonate de calcium (CaCO₃), phosphate de calcium (CaPO₄), oxyde de silice (SiO₂).

Les exemples sont multiples :

• la composition isotopique (rapport ¹⁶O/¹⁸O) : on l’obtient par l’analyse des coquilles d’animaux marins, ou de glace prélevée à des niveaux précis de carottage glaciaire. En effet, la molécule d’eau est composée d’un atome d’oxygène associé à deux atomes d’hydrogène. De plus, l’oxygène est un mélange de trois isotopes naturels : ¹⁶O (99,76 %), ¹⁷O (0,04%) et ¹⁸O (0,20 %). La composition de l’eau donne des indications sur la température des océans ou de l’atmosphère à certaines époques ; par exemple, une glace pauvre en ¹⁸O s’est formée à une époque de climat froid et une glace moins pauvre, à une époque de climat chaud, et ce, parce que l’isotope lourd ¹⁸O s’évapore moins facilement à l’équateur et a tendance à tomber avec les précipitations. Il faut donc qu’il fasse plus chaud pour que plus d’isotopes lourds puissent migrer vers les pôles et se retrouver dans les glaces des calottes glaciaires. Par contre, le rapport isotopique ¹⁸O/¹⁶O de l’eau des océans évolue à l’inverse de celui des calottes glaciaires, les isotopes lourds n’ayant pas précipité sur les glaciers, se trouvant dans l’eau des océans ;
• la composition en CO₂ ou en CH₄ ;
• certaines biominéralisations (calcite, par exemple) intègrent dans leurs structures des éléments traces (alcalino-terreux, uranium, et terres rares) qui sont des signatures spécifiques de zones géographiques, mais ne sont pas directement quantifiables en termes de paramètres climatiques comme la température moyenne, ou la quantité de précipitation.

On peut signaler les :

• trace d’érosions glaciaires donnant des informations sur l’extension des glaciers ;
• carottes glaciaires permettent de remonter à plusieurs centaines de milliers d’années (740 000 ans).

La diversité des proxies (température, salinité, teneur en gaz, richesse en matière organique, type de sédiments, etc.) donnent des informations sur les biotopes : continentaux, marins (pélagiques et benthiques).

La méthode consistant à passer par des proxies pour connaître un passé est un bon exemple dans lequel plusieurs disciplines doivent coopérer pour l’interprétation des observations obtenues par chacune.

C’est ainsi que trouver des corrélations entre des événements vécus par l’Homme et les changements environnement aux nécessite, au moins, une coopération entre climatologues, archéologues, ethnologues, etc.

En dehors des proxys climatiques, et avec le même sens d’indicateur permettant de quantifier ou d’estimer un paramètre ou encore un ensemble de paramètres, le terme proxy est souvent utilisé dans le domaine de l’environnement au sens large.

En informatique, un proxy est soit un composant logiciel informatique, soit un serveur, utilisé comme intermédiaire entre des fonctions différentes.

Sur le plan juridique, il s’agit d’une procuration, d’un pouvoir, ou d’un mandat.