樹(shù)輪

在不適合生長(zhǎng)的季節(jié)里，樹(shù)處于休眠狀態(tài)，到了春天（或某些地方的雨季），樹(shù)就開(kāi)始生長(zhǎng)了。新的細(xì)胞長(zhǎng)在上一年的樹(shù)輪與樹(shù)皮之間。剛開(kāi)始的時(shí)候，新生細(xì)胞長(zhǎng)得比較大，形成的是“早材”，隨著季節(jié)的變化，以后長(zhǎng)出的細(xì)胞就越來(lái)越小了，較小細(xì)胞的顏色也會(huì)逐漸變深，這時(shí)形成的是“晚材”。晚材與來(lái)年長(zhǎng)出的早材之間會(huì)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(shù)輪”，由于它代表樹(shù)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(shí)間都適合樹(shù)的生長(zhǎng)，所以熱帶地區(qū)的樹(shù)往往分不出來(lái)早材和晚材，也就形不成樹(shù)輪了。

人類早在15世紀(jì)就發(fā)現(xiàn)樹(shù)輪寬窄與當(dāng)年降水量有關(guān)，第一位把這種觀察記錄下來(lái)的是意大利人列奧納多·達(dá)·芬奇，而20世紀(jì)初的天文學(xué)家安德魯·艾里克特·道格拉斯是樹(shù)輪年代學(xué)的鼻祖，他想找到太陽(yáng)活動(dòng)與地球氣候之間的關(guān)系，但是缺少長(zhǎng)時(shí)期的氣象資料。后來(lái)，他發(fā)現(xiàn)樹(shù)的生長(zhǎng)時(shí)養(yǎng)分的供給與環(huán)境所提供的水密切相關(guān)，這樣一來(lái)，樹(shù)的生長(zhǎng)狀況必然會(huì)反映當(dāng)年的降水量。

冰芯

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

每一年，冬季的積雪經(jīng)夏季消融后，形成一個(gè)消融面，消融面上污化物成了劃分年層的天然標(biāo)志。這樣，冰層就可以像樹(shù)輪一樣被測(cè)出年齡來(lái)。所有在大氣中循環(huán)的物質(zhì)都會(huì)隨大氣環(huán)流而抵達(dá)冰川上空，并沉降在冰雪表面，最終形成冰芯記錄。通過(guò)這些冰芯里的氣泡和塵埃，冰川學(xué)家可以分析出當(dāng)時(shí)的氣候。

湖芯

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

科學(xué)家用特殊的打鉆機(jī)將湖泊紋泥取出，制成湖芯就可以解讀千年甚至萬(wàn)年以前的氣候環(huán)境變化：有時(shí)，一段1米長(zhǎng)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(lái)的氣候和生態(tài)演變就會(huì)像幻燈片一樣展示在我們面前。不過(guò)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(duì)湖底的擾動(dòng)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(qiáng)了雨水的酸性，當(dāng)流經(jīng)石灰?guī)r時(shí)便溶解了大量的碳酸鈣。進(jìn)入洞穴后，如果滴滴溶液連續(xù)地落在同一個(gè)地點(diǎn)上，過(guò)飽和的碳酸鈣就會(huì)沉淀，逐漸向上結(jié)晶出美麗的錐形或柱形石筍（有時(shí)也會(huì)向下結(jié)晶出石鐘乳，當(dāng)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(shù)輪、冰芯、湖芯要復(fù)雜。在透光和紫外光下，石筍的沉積面會(huì)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。科學(xué)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(zhǎng)的氣候環(huán)境變化年表。