由各种自然演变遗留的印记来获取历史时期的气候信息是古气候研究的有效途径。这样取得的测量记录经过合理的解释，可以用来表示温度、降水等气候要素的变化，被称为代用气候记录，不过需要有充足的科学根据才能认定这些测量值究竟代表何种气候要素。历史文献记载也是一种代用气候记录。中国历史文献记载的时间可以准确到年，甚至到月、日，与其他的需要通过实验室技术测定年代的代用资料相比，它的年代认定清楚，这一优点可以有效地用于对其他代用气候记录的年代校订。中国在历史文献资料上拥有各国无可比拟的优势。根据对历史文献和考古发掘材料等的分析，中国历史时期的气候变迁与世界历史气候变迁的趋势大致相似。近5000年的气候变迁。由于温度的变迁微小, 虽摄氏一度之差, 亦可精密量出, 在冬春季节即能影响农作物的生长。而且冬季温度因受北面西伯利亚高气压的控制, 使我国东部沿海地区温度升降比较统一, 所以自竺可桢开始，以后的科学家大多以冬季温度的升降作为我国气候变动的唯一指标。根据对历史材料的分析可知：近5000年中的前2000年(即从仰韶文化时代到安阳殷墟时代)是一个温暖的时期，大部分时间的1月份温度比现今高3～5℃,这个时期的温度波动情形还不很清楚，但已发现在距今4000年左右，气候曾一度转寒。近5000年中的后3000年内有一系列的冷暖波动，年平均气温波动幅度为2～3℃,有4次明显的寒冷期，分别出现在公元前1000年前后（殷末周初）、公元400年前后（六朝）、公元1200年前后(南宋)和公元1700年前后（明末清初），在这4个时期之间的秦汉、隋唐和元代分别为温暖时期。5000年间最温暖的时期（殷墟时代），黄河流域绿竹繁茂，野象、犀牛出没于林莽之间,年平均温度比现今约高2℃左右。最冷时期如宋朝和明末，凛冽寒冬屡现，太湖、洞庭湖和鄱阳湖多次封冻，热带地区冰雪频繁，江南柑橘和福建荔枝历遭冻毁，年平均气温比现今约低 1℃多。纵观整个5000年的馒温变化,总趋势是逐渐变冷的（见图）。一些野生动物栖息界限的南移，也反映了这种温度变化的趋势。例如：以公元前5000～前4000年间到公元前500年,喜暖的野象群活动北界在中国可达黄河中下游；公元前500年至公元11世纪,野象群活动北界退缩到淮河－秦岭一线，相当于现代亚热带的北界；11～19世纪前期，野象的活动已仅限于南岭以南；19世纪中叶以后，野象群活动在中国只限于云南南部的西双版纳森林。其间比较大的变化发生在11世纪前后，这与用其他方法指出的气候变冷转折期大致是一致的。近500年的气候变迁。近500年历史材料最为丰富，根据对正史、方志、类书等史料中冷暖记载的分析，近500年间存在 3次明显的冷暖交替过程。大致说来，3次寒冷时段分别出现在公元1470～1520年、1620～1720年、1840～1890年;3次温暖时段分别为1550～1620年、1770～1830年、1900～1950年。一些研究还指出，自20世纪60年代以来开始了第 4次寒冷时段（见现代气候变化）。对物候材料、果树冻害和水稻种植记录的分析结论也与此相符。在上述的冷暖时段中，还有更次一级尺度的波动。总的说来,近500年间气温波动振幅约为1.8～2.0℃，其中最冷10年的平均冬温比现今低1℃多。根据史料中有关旱涝的记载推断干湿状况，发现干湿变化有明显的阶段性。大致说来,16～17世纪是近500年来比较干旱的时期，18～19世纪则比较湿润，20世纪以来又趋向干旱。中国研究历史气候的发展阶段我国是气候史料最丰富的国家。我国历史气候研究是由竺可桢开创，一直得到国际学术界的重视。到80年代，已经历过两个发展阶段。70年代初及以前是开创阶段。这一阶段的代表学者是竺可桢等老一辈科学家。竺可桢积50多年的工作，广泛地搜集、考证和引用我国气候史料，成功的描述出我国历史时期气候变化的轮廓。其中，《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文，集多年研究之大成，为这一时期的代表性著作。这一时期工作地主要特点在于这些成果是科学家个人多年辛勤工作的结果，故在广度上、深度上都是有限的。大量工作主要依据典型气候事例的比较，对全国范围的覆盖度不大，也缺乏连续气候序列求出的统计规律性。因而所得出的气候变化的轮廓是粗略的，尚需不断订正和充实。但无可否认的是在这一时期已经奠定我国历史气候研究的基础，并已有广泛的国际影响。70至80年代是气候史料信息化阶段。这一阶段的工作是从全国性协作开始的。由于全国气候工作者的共同努力，整编了500多年来覆盖全国的地方志中的系统性气候史料，参照其他史料，完成了几乎全国范围内的120个逐年旱涝等级的长达500多年的序列。在此基础上绘制的《中国近五百年旱涝分布图》是这个阶段的代表性成果。这是当前国内外年代最长的气候序列图集，已经得到广泛应用，成为研究各种自然史的一本基础性资料。此外，各地气象、水文、文史单位也进行了大量当地气候序列的整编。这一阶段的工作使我国历史气候研究有了更完善与全面的资料整编，得以做出许多定量分析的结果，其中也包括一些外国科学家应用上述系列的研究成果。