La paléoclimatologie a pour but de reconstituer les conditions climatiques ayant régné à la surface de notre planète dans le passé et d'expliquer leur évolution. Elle relève donc au premier chef de la géologie pour la reconstitution des faits, mais pour leur compréhension et leur interprétation, elle fait appel à des disciplines aussi variées que la zoologie, la botanique, la biogéographie, la pédologie, la géochimie, l'analyse statistique et la météorologie dynamique.
C'est au xviiie siècle, lorsque des paléontologues tels que Buffon démontrèrent que des animaux de climat chaud, tels les éléphants ou les rhinocéros, vivaient autrefois en Europe et au Canada, que prit forme l'idée selon laquelle les conditions climatiques n'ont pas toujours été les mêmes. À la même époque, plusieurs naturalistes notaient la présence, dans le Jura et les Alpes, de blocs de pierre géants (les blocs erratiques), manifestement érodés et polis par les glaces. Ils conclurent à l'existence, dans un passé lointain, de gigantesques calottes glaciaires responsables de ces dépôts. Cette théorie se heurta alors au scepticisme quasi général de la communauté scientifique qui voyait dans ces blocs la marque du déluge décrit dans la Bible.
Les observations scientifiquement conduites par Johann de Charpentier de 1829 à 1841 et par Louis Agassiz de 1836 à 1840 apportèrent un faisceau de preuves de l'existence des glaciations. Cependant la théorie des âges glaciaires resta l'objet d'âpres controverses pendant une vingtaine d'années jusqu'à ce que l'observation des glaciers de montagne et l'expédition scientifique de 1852 au Groenland fournissent les bases de la géologie glaciaire.
À partir de ce moment, l'étude des glaciations de notre planète fera l'objet d'abondants travaux. Dès 1863, le géologue écossais Archibald Geikie observait des couches sédimentaires contenant des fragments de plantes de climat tempéré intercalés au milieu d'argiles déposées en climat glaciaire. Il en conclut qu'il n'y avait pas eu un âge glaciaire […]
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