冰雪在兩極地區一年復一年的累積，表面的積雪會漸漸被新降下的雪所掩蓋，並壓成固態的冰，故此冰蓋底層的冰較表面的古老。從格陵蘭和南極冰蓋中鑽探出來的冰芯內，有能夠估計過去地球氣溫的替代數據。

自然存在的氧(O)主要有兩種(化學上稱為同位素)，一是有八顆質子和八顆中子的O¹⁶，另一是有八顆質子和十顆中子的O¹⁸。O¹⁶的重量比O¹⁸輕且較常見，兩種氧同位素都能與兩顆氫原子合成水分子(H₂O)。O¹⁸與O¹⁶的比例在溫暖氣候時段會較高，因為有更多的能量去蒸發含O¹⁸較重的水份子，它們隨著大氣環流抵達極區並凝結成雪降下。在較冷的氣候裏，會有較少含較重O¹⁸的水份子能被蒸發，其中很多會在抵達極區前便凝結成雨或雪降下，能夠抵達極區的就更少了。因此，科學家從冰芯內的O¹⁸與O¹⁶的比例便可大約知道地球過去的氣溫情況。

有很多方法為冰芯定年。最直接的方法是數算O¹⁸與O¹⁶比例的年際變化(在夏季時稍高而在冬季較低)。另一個有用的方法是從其他氣候記錄中(例如樹木年輪和沉積記錄等)，辨認出一些特別的事件(例如火山爆發)，利用這些事件以校正冰芯記錄的時間尺度，從而重建出過去數萬年的氣溫時間序列。

參考資料﹕

Petit, J.R., D. Raynaud, C. Lorius, J. Jouzel, G. Delaygue, N.I. Barkov, and V.M. Kotlyakov. 2000: Historical isotopic temperature record from the Vostok ice core. In Trends: A Compendium of Data on Global Change. Carbon Dioxide Information Analysis Center, Oak Ridge National Laboratory, U.S. Department of Energy, Oak Ridge, Tenn., U.S.A. doi: 10.3334/CDIAC/cli.006

Australian Antarctic Division, Ice Cores
http://www.antarctica.gov.au/about-antarctica/fact-files/climate-change/ice-cores

資料來源﹕香港天文台

https://www.hko.gov.hk/tc/climate_change/faq/faq.htm