在整个地球历史上，气候在所有时间尺度上都发生着变化。就当前气候变化来说，有些方面并不是异常的，但有些方面则的确是。大气中的二氧化碳浓度已经超过了过去50万年的最高记录，而且是以异常快的速率达到如此高的浓度。当前的全球温度比过去至少500年的记录都要高，甚至有可能超过过去1000年的温度。如果地球持续变暖，那么本世纪内的气候变化有可能在地质历史上都是极端异常的。当前气候变化的另一个异常的方面是它的成因：过去的气候变化是自然原因造成的，而过去50年来的变暖却大部分归因于人类活动。当前气候变化的主要原因是大气中二氧化碳以及其他一些温室气体浓度的升高，这与第四纪（大约过去200万年至今）的情况有很大不同。现在可以从南极冰芯中精确地知道过去65万年的二氧化碳浓度。

 

　　所有已发表的重建资料序列都显示，中世纪时地球是较温暖的，17世纪、18世纪和19世纪变冷，温度较低，之后地球迅速回暖。中世纪的温暖程度尚不能断定，但有可能20世纪中叶已经达到了那时的水平，而且从这时开始可能更暖了。这些结论与模式模拟的结果也是一致的。有强信号显示，直到大约300万年以前，地球上的气候都是较为温暖的，与此同时，地球上的冰盖大大减少，海平面也较高。因此，当前的变暖在过去几千年的背景下来看似乎不同寻常，但从地质构造活动的更长时间尺度来看，所有变化又是相对的，当前的变暖也不再是异常的了。

 

　　过去100万年中最大的气候变化是冰期循环，其间全球平均温度在冰期的和间冰期之间的变化幅度为4℃～7℃。不过，资料表明，冰期结束时的全球变暖是一个缓变过程，历时大约5000年。因此，很明显，当前的全球气候变化速率要快得多，与过去的变化完全不同。

 

　　尽管过去发生了很明显的气候变化，但并没有证据表明，那些变化的速率比现在的变暖更快。如果本世纪升温约4℃，那么地球将经历其在末次冰期结束时所经历的同样的全球平均变暖幅度；还没有证据表明，过去5000万年中任何变化相当的全球温度升高能够达到未来全球变化的可能速率。