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主に年輪の幅やサンゴの成長線、氷床コアの同位体など、様々な手法からそのデータは得られます。
しかし、これらの方法でカバーできる精度は荒く連続的ではないものもあり、もっとも適切な手法でも、観測で得られる精度の悪い時期の記録よりも正確性には欠けます。
自然から得られる定量的な手法(年輪など)の他に、人類の記録した歴史文献にも気候変化を示す記録があります。間接的で非定量的な場合が多いが、テムズ川の霧の状態、農産物の収穫具合、春の花の開花時期、雨や雪の異常降雪・降雨、洪水や旱魃についての記録等があり、これらも歴史時代の気温を検証する際に有用です。
最近の研究では、紀元前2200から2100年の間にチベットからアイスランドにかけて起きた急激で短期間の気候変化が、世界的な出来事であったということが示された。この出来事は、寒冷化と乾燥化を起こし、エジプト古王国の滅亡の主な原因とされている
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