De aarde is naar schatting ongeveer 4.600 miljoen jaar geleden ontstaan. Er zijn weinig aanwijzigingen hoe het klimaat gedurende 90% van die tijd is gewijzigd. We weten niet waar de oceanen en continenten zich bevonden of hoe de atmosfeer precies was samengesteld. Hierover bestaan wel wat speculaties maar deze kunnen ons geen 100% zekerheid geven.

De eerste sedimentaire gesteenten ontstonden zo'n 3.700 miljoen jaar geleden in het tijdperk van het Precambrium, toen het klimaat naar men aanneemt ongeveer 10° Celsius warmer was dan nu. Algen, de eerste levensvormen, verschenen ongeveer 3.500 miljoen jaar geleden, maar uit hun fossielen blijkt maar weinig van klimaatveranderingen. We weten alleen dat er ergens tussen 2.700 en 1.800 miljoen jaar geleden op veel plaatsen gletsjers en ijskappen waren. Daarna was de aarde 800 miljoen jaar warm en waren er geen ijskappen of gletsjers.

Het Laat precambrium begon ongeveer 1.000 miljoen jaar geleden en telde 3 afzonderlijke ijstijden die elk ongeveer 100 miljoen jaar duurden. Het is nog onduidelijk waar deze ijstijden optraden en hoe wijd verspreid zij waren. Het waren ongetwijfeld belangrijke klimatologische gebeurtenissen.

Het Paleozoïcum en Mesozoïcum.

Na het Precambrium werd het duidelijk warmer en bleef de volgende 300 miljoen jaar betrekkelijk warm. Dit tijdperk, van 570 tot 245 miljoen jaar geleden, is bekend als het Paleozoïcum. Aanwijzigingen voor een korte ijstijd van ongeveer 450 miljoen jaar geleden zijn te vinden in de rotsformaties van de Sahara.

In de volgende periode, het Carboon, daalde de temperatuur, met als dieptepunt de lange permo-carbonische ijstijd van 330 tot 245 miljoen jaar geleden. Deze viel samen met het ontstaan van het supercontinent Pangea, toen alle landmassa's bij elkaar kwamen en zich uitstrekten van pool tot pool. Het huidige Antarctica, Australië en India lagen op hoge breedten en waren het centrum van gletsjervorming.

Tijdens het Mesozoïcum van 245 tot 65 miljoen jaar geleden, viel Pangea uiteen in twee enorme landmassa's. Het klimaat was er over het algemeen warm, met betrekkelijk weinig verschil in temperatuur tussen de polen en de tropen. Dit was het tijdperk van de dinosauriërs. Er zijn aanwijzingen voor enige schommelingen in het klimaat gedurende dit tijdperk. Aan het eind was er misschien een plotselinge, korte afkoeling die vrijwel samenviel met het uitsterven van de dinosauriërs.

Het Kenozoïcum

Het Kenozoïcum beslaat de laatste 65 miljoen jaar van de aardgeschiedenis. De aarde koelde af, maar niet voortdurend. Er waren betrekkelijk stabiele perioden, onderbroken door een snellere afkoeling ongeveer 50 en 38 miljoen jaar geleden. Een verdere afkoeling ongeveer 15 miljoen jaar geleden leidde tot de vorming van berggletsjers op het noordelijk halfrond en van de Antarctische ijskap.

De tweede periode van het Kenozoïcum is het Kwartair, dat 1,6 miljoen jaar geleden begon en tot op heden doorloopt. Deze periode begon in het Pleistoceen, dat zeven ijstijden telde, waarbij op het hoogtepunt 32% van de aarde bedekt was met ijs. Deze ijstijden traden ruwweg elke 100.000 jaar op en werden onderbroken door kortere, warme interglaciale perioden.

De meest recente ijstijd bereikte zijn hoogtepunt ongeveer 18.000 jaar geleden. IJskappen van soms wel 3 km dik bedekken heel Noord-Amerika en heel Scandinavië. Ze strekten zich uit tot halverwege Engeland en de Oeral. Op het zuidelijk halfrond waren een groot deel van Nieuw-Zeeland en Argentinië me ijs bedekt. Ook de Snowy Mountains in Australië en de Drakensbergen in Zuid-Afrika waren bedekt met ijs. Maar ongeveer 12.000 jaar geleden begon er een opvallende opwarming en 7.000 jaar geleden waren de Noord-Amerikaanse en Scandinavische ijskappen gesmolten. De zeespiegel steeg en de kustlijnen van de continenten kregen geleidelijk hun huidige vorm.

Wij leven nu in het Holoceen, een warme periode die 10.000 jaar geleden begon. Maar het is heel goed mogelijk dat we alleen in een interglaciale periode leven die uitloopt op een ijstijd.