樹輪

在不適合生長的季節(jié)里，樹處于休眠狀態(tài)，到了春天（或某些地方的雨季），樹就開始生長了。新的細胞長在上一年的樹輪與樹皮之間。剛開始的時候，新生細胞長得比較大，形成的是“早材”，隨著季節(jié)的變化，以后長出的細胞就越來越小了，較小細胞的顏色也會逐漸變深，這時形成的是“晚材”。晚材與來年長出的早材之間會形成一道明顯的界線，前后兩條界線之間的那部分木材，就形成了“樹輪”，由于它代表樹木生命中的一年，所以也稱“年輪”。然而在熱帶地區(qū)，一年中所有時間都適合樹的生長，所以熱帶地區(qū)的樹往往分不出來早材和晚材，也就形不成樹輪了。

人類早在15世紀就發(fā)現(xiàn)樹輪寬窄與當年降水量有關，第一位把這種觀察記錄下來的是意大利人列奧納多·達·芬奇，而20世紀初的天文學家安德魯·艾里克特·道格拉斯是樹輪年代學的鼻祖，他想找到太陽活動與地球氣候之間的關系，但是缺少長時期的氣象資料。后來，他發(fā)現(xiàn)樹的生長時養(yǎng)分的供給與環(huán)境所提供的水密切相關，這樣一來，樹的生長狀況必然會反映當年的降水量。

冰芯

2000米、1900米……冰蓋打鉆機將冰芯從深深的冰川中取出，千萬年以前的秘密也隨之被開啟。冰芯和樹輪一樣，里面有著層層疊置的紋路，這在冰川學上叫作年層。

每一年，冬季的積雪經(jīng)夏季消融后，形成一個消融面，消融面上污化物成了劃分年層的天然標志。這樣，冰層就可以像樹輪一樣被測出年齡來。所有在大氣中循環(huán)的物質都會隨大氣環(huán)流而抵達冰川上空，并沉降在冰雪表面，最終形成冰芯記錄。通過這些冰芯里的氣泡和塵埃，冰川學家可以分析出當時的氣候。

湖芯

由于湖面水體的保護，沉淀在湖底的自然界的沉積物會被完好地保存下來。而每年的沉積狀況會有所不同，湖泊紋泥就像樹輪一樣，一層一層很細地排列著。

科學家用特殊的打鉆機將湖泊紋泥取出，制成湖芯就可以解讀千年甚至萬年以前的氣候環(huán)境變化：有時，一段1米長的湖芯記錄著大約1600年的歷史，層層剖析下去，這里千年以來的氣候和生態(tài)演變就會像幻燈片一樣展示在我們面前。不過并不是所有的湖泊都適合做研究，它要求水深15米左右，深了不好打鉆，淺了波浪對湖底的擾動太大。 

石筍

雨滴從天空落下，匯集成流，滲入土壤。溶入的二氧化碳增強了雨水的酸性，當流經(jīng)石灰?guī)r時便溶解了大量的碳酸鈣。進入洞穴后，如果滴滴溶液連續(xù)地落在同一個地點上，過飽和的碳酸鈣就會沉淀，逐漸向上結晶出美麗的錐形或柱形石筍（有時也會向下結晶出石鐘乳，當石筍和石鐘乳相連后，便形成了石柱）。

石筍里也有年層，但比起樹輪、冰芯、湖芯要復雜。在透光和紫外光下，石筍的沉積面會分別表現(xiàn)出透光和發(fā)光兩種微層。這兩種微層在多數(shù)情況下是重合的，這就是石筍的年層?？茖W家利用精密儀器可逐年提取石筍年層中的信息，建立起幾百年甚至更長的氣候環(huán)境變化年表。