得出這樣的結論並非易事，因為它耗去了中外無數科學家數年甚至畢生的心血。
早在中國宋代和清代，哲學家和文學家如沈括（1030—1094）、劉獻廷（1648—1695）等人就對中國曆史時期的氣候無常引起了注意，懷疑曆史時代氣候的恒定性，且提出了各朝代氣候變異的事例，但他們拿不出很多實質性事實以資佐證。直到20世紀20年代五四運動之後，中國近代科學得到了推動和發展，才開始應用科學方法進行考古發掘，並根據發掘材料對古代曆史、地理、氣候等進行研究。
殷墟甲骨文首先引起了學者們的注意。
1899年，在河南安陽的殷墟古址，發現了大量帶字甲骨。因為這些骨片主要是龜類獸類的甲骨，所以便將它們命名為“甲骨文”，這是很重要的古漢字資料。
甲骨文的出土，使得商代的傳說變成了信史。商代文明取得了大的進步，終於，商代第20代國君盤庚自山東曲阜遷殷（河南安陽）後進入了農耕文明時期。甲骨文中涉及氣象方麵的骨片很多，有風、雲、雨、霧、雷、雹、旱災等，皆是為了求得與大自然的和諧，希望風調雨順，以利於農作物的長勢，使人們有豐收的年成，生活平安幸福。
現在已經知道，殷墟甲骨文是商王朝時期古文字的重大發現。從另一方麵也可以說明，在一個地方能發現甲骨十多萬片，可見當時的中原和華北一帶河流縱橫，水域廣闊，盛產魚鱉等水生動物。除甲骨文之外，還發掘出了大象、虎、豹、貘、水牛、野豬和熊等典型的熱帶動物殘骸。同一時期，在河北陽原地區和陝西也挖掘出大象的殘骸。
竺可楨（1890.3.7—1974.2.7）河南古代稱“豫州”，簡稱“豫”，就是一個人牽著大象的意思。這就說明，那時候河南曾有大量野生大象活動，證明3000多年前的商王朝時期，中原一帶由於氣候溫暖濕潤多雨，曾呈現出穀牧興旺、人畜繁盛的局麵。
盡管中國古代的典籍早有對古氣候旱澇冷暖的記載，但真正去研究其變化規律，卻是20世紀60年代的事。在西方和東方國家中，普遍缺乏曆史時期天文學、氣象學和地球物理學現象的可靠記載，而這方麵隻有中國的材料最豐富。中國的許多古文獻中，有著台風、洪水、旱災、冰凍等一係列自然災害以及太陽黑子、極光和彗星等不平常現象的記錄。在中國的典籍中，古氣象學和古物候學的內容更為豐富。不但曆代官方史書可以查到，很多方誌以及個人日記或旅行報告都有記載。
為了追蹤古氣候變化的足跡，20世紀70年代，中國傑出的氣象學家竺可楨經過大量研究，取得了令世界矚目的成就。竺可楨（1890—1974），浙江上虞人。他先後創建了中國大學中的第一個地學係和中央研究院氣象研究所；擔任13年浙江大學校長，被尊為中國高校四大校長之一。1961年，他撰寫了《曆史時代世界氣候的波動》，1972年又發表了《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》等學術論文。前者依據北冰洋海冰衰減、蘇聯凍土帶南界北移、世界高山冰川後退、海麵上升等有關文獻資料記述的地理現象，證明了20世紀氣候逐步轉暖，並由此追溯了曆史時期和第四紀世界氣候、各國水旱寒暖轉變波動的曆程，發現17世紀後半期長江下遊的寒冷時期與西歐的“小冰期”相一致。最後指出：太陽輻射強度的變化，可能是引起氣候波動的一個重要原因。從而為曆史氣候的研究提供了新的論據。後一篇論文，可說是他數十年深入研究曆史氣候的心血結晶，是一項震動國內外的重大學術成就，他充分利用了中國古代典籍與方誌的記載，以及考古的成果、物候觀測和儀器記錄資料，進行去粗取精、去偽存真的研究，得出了令人信服的結論，歸納出近5000年來國發生過4次溫暖期和4次寒冷期。之後，又有許多中外學者做著不懈努力，深入研究，結合全世界古氣候的變動，對竺可楨的結論進行了訂正。
1.4.2環球的涼熱
讓我們把“長焦鏡頭”的焦距收回來，看看離我們最近的中國乃至世界5000年氣候是怎樣變化的。
近5000年中的最初2000年，即從仰韶文化到安陽殷墟，大部分時間的年平均溫度高於現在2℃左右。1月溫度比現在高3～5℃，其間上下波動。但目前限於材料，尚無法做進一步探討。在那以後，氣候有一係列的上下擺動，其最低溫度在公元前1000年、公元400年、1200年和1700年，擺動範圍為1～2℃。每一個400~800年的期間裏，可以分出50~100年為周期的小循環，溫度範圍是0.5～1℃。
上述循環中，任何最冷的時期，似乎都是從東亞太平洋海岸開始，寒冷波動向西傳到歐洲和非洲的大西洋海岸，同時也有從北向南的趨勢。
從中國氣候在曆史時代的波動與世界其他區域氣候波動相比較可以看出，這種波動是全世界性的，雖然最冷年和最暖年可以在不同的年代，但彼此是先後呼應的。
把英國布魯克斯所製的公元3世紀以來歐洲溫度升降與中國同期溫度變遷作對照就可以看出，兩地溫度波瀾起伏是有聯係的。在同一波瀾起伏中，歐洲的波動往往落在中國之後。如12世紀是中國近代曆史上最寒冷的一個時期，但是在歐洲，12世紀卻是一個溫暖時期，到13世紀才寒冷下來。17世紀的寒冷，中國也比歐洲早了50年。歐洲和中國氣候息息相關是有理由的，因為這兩個區域的寒冷冬天，都受西伯利亞高氣壓的控製。西伯利亞的高氣壓向東擴展，中國北部西北風強，則中國嚴寒而歐洲溫暖。相反，如西伯利亞高氣壓傾向歐洲，歐洲東北風強，則北歐嚴寒而中國溫和。隻有當西伯利亞高壓足以控製全部歐亞時，兩方才會同時出現嚴寒。
挪威冰川學家曾根據地麵升降的結果，做出近1萬年來挪威的雪線升降圖。雪線的升降與一地的溫度有密切關係。氣候溫暖則雪線上升，氣候轉寒，雪線下降。以中國5000年來氣溫升降與挪威的雪線高低相比，大體是一致的，但有先後參差之別。溫度0℃線是現今的溫度水平，在商、周、漢、唐時代，溫度高於現代；唐代以後，溫度低於現代。挪威雪線也有這種趨勢。但在戰國時期，公元前400年，出現一個寒期為中國所無。尚有一點須指出，即雪線高低雖與溫度有密切關係，但還要看雨量的多少和雨量季節的分配，所以不能把雪線上下的曲線完全用來代表溫度的升降。
1萬年來挪威雪線高度（粗線）與5000年中國溫度（細線）變遷丹麥哥本哈根大學物理研究所教授丹斯加德在格陵蘭島的冰川塊中，以氧-18的同位素方法研究結冰時的氣溫。結果是：結冰時氧-18同位素增加，氣溫升高1℃。
中國從三國到六朝時期的低溫、唐代的高溫到南宋和清初的兩次驟寒，兩地都是一致的，隻是時間上稍有參差。如12世紀初期格陵蘭島尚有高溫，而中國南宋嚴寒時期已開始。但相差也不過三四十年，格陵蘭島溫度就迅速下降至平均以下。若與歐洲相比，則歐洲在12~13世紀天氣非常溫暖，與中國和格陵蘭島均不相同。追溯到距今3000年，中國《竹書紀年》中所記載的寒冷，在歐洲沒有發現，到戰國時期，歐洲才冷了下來。
但在距今3000年格陵蘭島曾經曆一次300年的寒冷期，與《竹書紀年》的記錄相呼應。到距今2500~2000年間，即在中國戰國和秦、漢間，格陵蘭島卻與中國一樣有溫和的氣候。凡此均說明格陵蘭島古代氣候變遷與中國是一致的，而與西歐則不相同。格陵蘭島與中國相距2萬餘千米，而古代氣候變動如出一轍，足以說明這種變動是全球性的。可以認為，格陵蘭島和中國緯度高低雖然不同，但都處在大陸的東緣，雖麵臨海洋，仍然是大陸性氣候，與西歐的海洋性氣候所受大氣環流影響並不相同。
近600年來氣溫的變化加拿大地質調查所在東部安大略省（北緯50°、西經90°）用古代土壤中所遺留的孢子花粉研究得出的結果，也是距今3000~2500年有一次寒冷時期，但嗣後又轉暖的情況，與中國和格陵蘭島相似。
新中國第一任中國氣象局局長塗長望曾研究“中國氣溫與同時世界浪動之相關係數”得出結論：中國冬季（12月~2月）溫度與北大西洋浪動的相關係數是正的，雖是指數不大，換言之，即中國冬季溫度與北美洲大西洋岸冬季溫度有類似的變化。
總之，地球上氣候大的變動是受太陽輻射所控製的，所以，如冰川時期的寒冷是全世界一致的，可謂環球同此涼熱。但氣候上小的變動，如年溫1～2℃的變動，則受大氣環流所左右，大陸氣候與海洋氣候作用不同，在此即可發生影響。
1.4.3氣候變化導致文明興衰
20世紀上半葉，美國地理學家E.亨廷頓（1876—1947）對氣候和人類曆史的關係提出了大膽的假說。他根據在中亞地區參加探險隊的經曆，寫出了《亞洲的脈搏》一書，在書中他提出：有可能是氣候的變化導致了遊牧民族的遷徙。他說了這樣一段耐人尋味的話：“如果曆史上發生氣候變化，那麼就一定會對人類造成影響……曆史事件和氣候變化之間的緊密關係超乎所有人的想象。以往諸多大民族的興旺，都與氣候條件的優劣呈正向相關。”
亨廷頓的話沒有錯，在生產力水平低下的農耕文明時代，經不起任何氣候上的“風吹草動”，每一次大的氣候變化，幾乎都要促使文明的衰敗與興盛。
《尚書·堯典》所記載的“湯湯洪水方割，蕩蕩懷山襄陵，浩浩滔天”的大事件，就發生在距今4000多年的堯舜時期。實際上，那時候是全球氣候轉暖，積雪消融。不但中國，世界各地都有大洪水的傳說。現實中，阿拉伯灣在距今1.5萬年到6000年前，海岸線向內陸推進了1000米以上。
中國的古黃河在那時候改道於蘇北平原入海，淮河、泗河流域發生特大洪水。大禹受命於危難之中，因勢利導以“疏”為策，鑿斷山脈，疏通河道，戰勝洪荒。大功告成的大禹，借機丈量九州風物、平土設置井田、打通朝貢途徑、規範貢品賦稅。但他沒有實行堯舜時的禪讓製，臨死前把大權交給了兒子啟。從此以後，啟便不再像他父親那樣做部落聯盟的大首領，而成了一個獨攬大權、號令天下的國君，中國曆史上第一個奴隸製王朝——夏王朝建立，開始了“家天下”的世襲。
但夏王朝僅僅維持了400多年，寒冷期和大旱便來臨了。遊牧在黃河流域的夏王朝附屬國——商國，到了成湯當王的時候，借著幹旱，於公元前1600年一舉推翻了夏王朝，中國曆史上第二個奴隸製王朝——商王朝興起。夏末商初屬於新石器時代晚期。那時候，整個華北地區和黃河中下遊地區河湖相連，森林茂密，竹叢遍野，大象、水牛、野豬成群結對出入期間，處處呈現出一派熱帶風光。竺可楨經周密分析指出：“殷墟時代是中國的溫和氣候時代，比之現在，年平均溫度高2℃左右，正月份平均溫度高3～5℃。”
到公元前1046年，周王朝建立。但氣候的波動，並不以人的意誌為轉移，從公元前30世紀初，維持了2000年的溫暖期走到了盡頭。從周穆王到周幽王的200來年，正處於氣候小冰河期，關中地區地震、山崩、河枯等災害頻現。據《竹書紀年》記載，公元前903年和897年的周孝王時，長江支流漢水曾兩度結冰，接著又發生大旱。當時西安的冬天，寒風凜冽，滴水成冰。加之周召共和、烽火戲諸侯等國事動蕩，導致犬戎乘機東侵，殺幽王於驪山，掠財物於鎬京，關中良田被毀，王事傾覆。平王遷居中原，駐都洛邑，天子之邦的周人逐步淪落，民族走向了分裂的邊緣。
第二次溫暖期出現在公元前770年的東周春秋時代到秦漢時代。這個時期中國氣候普遍轉暖。據《春秋》記載，公元前698年、590年和545年的冬天，魯國（今山東省）未出現結冰現象。西漢時，柑橘在長江中遊地區廣泛種植，桑樹遍布魯國；竹、梅等亞熱帶植物在豫北的淇河流域與陝西的渭水流域也很茂盛。如《史記》所雲：“陳夏千畝漆，齊魯千畝桑麻，渭川千畝竹”。陰山一帶更是“草木茂盛，多禽獸”，大批漢民進入河套地區墾耕，農牧界線北移至陰山以北和烏蘭布和沙漠接壤。秦朝和西漢時，物候生長發育要比清初早3個星期左右。
與中國的溫暖期相對應的是，西亞出現了寒冷幹燥的氣候。最明顯的是，美索不達米亞的巴比倫大麥的收獲期延後了一個多月。不列顛西側的威爾士地區氣候幹燥，東部的格陵蘭河水水量減少。在歐洲大陸，挪威的冰川擴大到了14世紀以後寒冷化時期的規模。
大規模的氣候變冷，在地球上的確是有先後的。從公元初年到公元600年的東漢到南北朝時期（公元25~600年），是中國近5000年來的第二個寒冷期，平均溫度比現代要低l℃左右。渤海灣出現冰封，東海、琅琊等郡水井冰凍尺餘，氣候再次轉冷。而這個時期，正是中國曆史自春秋戰國以來的第二次大分裂期，但時間延長了兩三倍。
王莽天鳳三年（公元16年）二月乙酉，地震，大雨雪，關東尤甚，深者一丈，竹柏或枯；王莽天鳳四年八月，大寒，百官人馬有凍死者。王莽篡位，結束西漢王朝。在此期間，北方出現了嚴重而集中的降溫事件。之後光武中興，在接下來的東漢明帝、章帝時期，寒冷事件雖不時出現，但無論其程度還是連續性都無法與公元初年相比。不過，從整個曆史長河來說，這隻是回光返照的一瞬間。
當嚴寒再度來臨時，已到了東漢末年，貧窮饑餓引發綠林黃巾義軍蜂起，魏蜀吳三國紛爭。到了三國後期，依然沒有轉暖的跡象。公元225年，曹丕到淮河的廣陵（今淮陰）視察兵士演習，淮河突然結冰，這是目前所知的曆史時期第一次淮河結冰。公元366年，渤海灣從昌黎到營口，連續3年全部結冰，冰上甚至可往來車馬和軍隊。據考證，當時氣溫比現在至少要低3℃以上。到了南北朝，南朝都城建鄴（今南京）曾在覆舟山建有冰房，用以食物保鮮防腐，這說明當時南京比現在冷。
“天蒼蒼，野茫茫，風吹草低見牛羊”的景象轉瞬即逝。祁連山、天山、阿爾泰山、陰山一帶的牧場也因低溫幹旱而逐漸退化，無法承載逐水草而居日益壯大的遊牧民族。胡人順著河西走廊南下關中、直取中原，農牧分界線從長城遷移至黃河、再南移至江淮。匈奴、鮮卑、羯、羌、氐等胡人在北方野蠻地相互殘殺，造成巨大的民族紛爭。大批中原人無奈偏安東南，帶動了長江流域及嶺南地區的發展，經濟中心由中原遷至江南。楊堅作為軍事貴族，以武力結束了魏晉南北朝300多年的分裂，完成了民族統一。
第三次溫暖期出現在公元600~1000年，由於氣候特別溫暖濕潤，連年風調雨順，自然災害較少，使唐朝農業得到了迅速發展。7世紀中後期的公元650年、669年和678年的冬季，國都長安（今西安）無雪無冰。梅花、柑橘在關中廣泛種植，河套、陝北、銀川平原地帶相繼開展大規模屯墾，農牧分界線再度北移至陰山一線。皇族的鮮卑血統與民間思想的相對活躍，使唐朝顯示出前所未有的包容與多元。據記載，唐開元末年，玄宗李隆基下旨，把四川江陵向皇宮進貢的柑橘吃過後，把柑橘籽種於宮中。這批柑橘樹於天寶十年秋結果，其品味之佳與四川江陵所產柑橘沒有兩樣。這說明在公元八九世紀時，西安氣候是多麼溫暖。
第三次寒冷期出現在公元1000年的北宋到公元1200年的南宋時期。但實際上，自唐天寶至五代的300年間，東部氣候已日趨寒冷。唐末濕冷、北宋幹暖交替出現，黃河多次泛濫與中原沙荒鹽堿漸重，致使河南、淮北一帶土地荒蕪。南宋進入小冰河期後，多次出現太湖冰凍數尺、蘇州運河冰封、杭州四月飛雪、福州荔枝凍死的現象。靖康之恥後，宋避禍東南。江南適宜的氣候，使得南宋在長江流域及平原地區大規模興建水利，開墾圩田，種植水稻，發展桑棉，導致偏居一隅的南宋富甲天下。
第四次溫暖期出現在公元1200~1300年。12世紀在中華大地上，嚴寒不再肆虐。杭州不再出現冰雪天氣。著名道士丘處機曾長住北京，並於公元1224年作《寒食節》詩雲：“清明時節杏花開，萬戶千門日往來。”說明當時北京氣候與現在北京的氣候很接近。隋唐時代，河南的博愛、陝西的西安和鳳翔都設有竹監司來管理竹園，足以說明那時的溫暖。到南宋初氣候轉冷後，除鳳翔外，皆因不再有竹出產而被取消。而到公元1268~1292年的元朝初期，西安和博愛重新設竹監司衙門，這是當地氣候轉暖的又一明證。
短暫溫暖，沒有使常年的戰亂導致的民生凋敝得到恢複，相反，導致了額爾古納河流域縱橫馳騁的蒙古人奏響了入侵的號角，轉瞬間金戈鐵馬橫掃了從東亞沿海到多瑙河畔的歐亞大陸。然而狹隘的民族意識與粗獷的遊牧文明，使之在轉瞬即逝的輝煌之後不斷分裂，退居漠北。而建州女真在遼東赫圖阿拉悄然複興，借明末嚴重的旱災和瘟疫橫行之機一統華夏。
第四次寒冷期從公元1400年的明成祖時開始，在以後的近600年中，尤以公元1650~1700年為最，俗稱小冰期。在這50年中，太湖、漢水和淮河結冰4次，洞庭湖結冰3次，長江幾乎封凍。鄱陽湖雖湖麵廣闊、緯度偏南但也曾出現結冰現象。中國熱帶地區在這半個多世紀中，冰雪出現頻繁。建於唐朝、經營長達千年之久的江西省橘園和柑園，在公元1654年和1676年的兩次強烈寒冬中完全凍毀。
從中國近5000氣候變遷的特點可以看出：溫暖期越來越短，溫暖程度越來越低。從生物分布也能看出這一變化趨勢。例如，在第一個溫暖期，中國黃河流域發現有象群；在第二個溫暖期，象群棲息北限就移到淮河流域及其以南地區；到了第三次溫暖期，就隻有長江以南的浙江、廣東、雲南等地區有象群了。而在近5000年中的四次寒冷期，正好與四次溫暖期相反，寒冷期的時間長度越來越長，寒冷的程度越來越強烈。
我們應該慶幸生活在地球之上，因為在浩瀚無邊的太陽係中，地球是一個特殊的星球，其不同之處，就是它有著得天獨厚的條件——厚厚的大氣層。正是有了這厚厚的大氣層，地球上才綻放出了姹紫嫣紅的生命之花。
地球誕生46億年來，始終在冷暖變化中。冷後必熱，暖後必寒，經曆了大約5次大冰期：震旦紀大冰期、寒武紀至石炭紀大冰期、石炭紀至二疊紀大冰期、三疊紀至第三紀大冰期和第四紀大冰期。現在，我們就處在第四紀冰期中一個相對溫暖的階段。
在地球生命的孕育過程中，水汽起著非同尋常的作用，其次是對紅外輻射具有很強吸熱功能的二氧化碳。可以說，沒有二氧化碳製造的溫室效應，也就不可能有我們人類的今天。
大氣中的氧氣為生命提供了“糧食”，大氣中的二氧化碳為生命保存了“溫暖”。生命從此百花齊放，生命與氣候的故事便開始綿延不絕。