Научными исследованиями достоверно доказано, что на протяжении геологической истории климатические условия Земли постоянно изменялись. В процессе эволюции планеты менялись состав и масса атмосферы, очертания материков, конфигурация и высота горных систем, площадь суши и океана, уровень Мирового океана, происходили колебания астрономических факторов (светимости Солнца, эксцентриситета земной орбиты и наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики, а также замедление скорости вращения Земли), и как следствие – многократно изменялся климат.
За время существования человеческой цивилизации накопились многочисленные исторические свидетельства о непостоянстве климатических условий как в отдельных регионах, так и на планете в целом. Данные и методы палеоклиматологии позволили восстановить хронологию климатических событий практически на протяжении всей истории Земли, и в особенности на её заключительных этапах — в плейстоцене и голоцене. С началом инструментальных метеорологических измерений, созданием мировой метеорологической сети, а в последние десятилетия и глобальной системы спутниковых наблюдений удалось получить достоверные данные о климатических изменениях за последние 150 лет. Была создана обширная информационная база для проведения климатических исследований (Переведенцев Ю.П., 2009).
Временные масштабы возможных причин климатических изменений необычайно широки. Так, изменение светимости Солнца за пределами 1% солнечной постоянной может происходить за 109 лет. Вариации орбитальных параметров, т. е. эксцентриситета орбиты Земли, прецессии равноденствия и изменения наклона оси вращения Земли к плоскости орбиты составляют соответственно 100 000, 23 000 и 41 000 лет. Временные масштабы движений земной коры равны 105 – 109 лет. Образование стратосферного аэрозоля вследствие вулканических извержений может приводить к климатическим изменениям в самых широких пределах — от 100 до 108 лет. С другой стороны, внутренняя изменчивость климатической системы определяется различными механизмами прямых и обратных связей между составляющими системы: атмосферой, океаном, криосферой, поверхностью суши и биосферой, которые могут действовать во временных масштабах от 100 до 109 лет. Например, масштаб взаимодействия атмосферы и океана составляет от 100 до 102 лет. Таким образом, одно это перечисление показывает, что изменения климата могли происходить в любых геологических эпохах (Хромов С.П., Петросянц М.А., 2001).
Климат — это статистический ансамбль состояний, которые проходит система океан – суша – атмосфера за периоды времени в несколько десятилетий (Монин А.С., Шишков Ю.А., 1979).
Солнечная постоянная (S0) – количество прямой солнечной радиации на внешней границе земной атмосферы при среднем расстоянии Земли от Солнца. Международная комиссия по радиации рекомендовала в качестве стандартного значения величину солнечной постоянной S0=1,37 кВт/м2. По уточненным данным солнечная постоянная за период 1976–1981 г. была равна 1,367 кВт/м2 ± 0,3% при среднем расстоянии от Земли до Солнца 149,6·106 км.