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本节讨论气候及其在非常长的地质时间尺度上的变化。这些时间尺度大于几个世纪，在所谓的古记录中存在着重要的千年和万年信号。一些研究专门针对古代气候；这类工作通常被称为古气候学（也称为古海洋学或古地理学）。
虽然对所有相关主题的综述超出了本维基教科书的范围，但对古气候的一些讨论可以阐明气候系统的自然变化。这包括不太遥远的气候，例如“小冰期”的气候，以及被称为冰期的全球尺度振荡。在比冰期更长的时间尺度（105 年）上，与大气和海洋相关的地质过程导致了更大的气候变化。虽然这些气候非常有趣，但这里将忽略它们。