過去 400.000 年的溫度變化源自對南極冰芯 EPICA（橙色）和在伊比利亞邊緣採樣的海洋沉積物芯 MD012443（綠色）的分析（根據 Jouzel, J., et al. 2007 和 Martrat et al. 修改）等人，2007 年）。
鈣質超微浮游生物：E. huxleyi 的 Ubellosphaera tenuis 和球石，通過掃描電子顯微鏡 (SEM) 在 10000 倍放大倍數下拍攝。 南亞得里亞海。 照片 A. Cascella
鐘乳石畫廊，Monte Corchia（盧維利亞利維利亞尼）的喀斯特複合體，照片 Ilaria Isola我們所說的古氣候是指在開發測量氣候成分和大氣天氣的儀器之前的地質和歷史時期的氣候。 古氣候學是研究地球氣候及其在地球漫長歷史中的變化的科學學科。 通過研究大量古氣候檔案，包括沉積物、岩石、冰芯、洞穴結核（洞穴）和樹木年輪，重建了過去的氣候。 這些包含一些化學物理和生物特徵（氣候指標或代理），隨著它們形成時出現的氣候條件的變化而變化，記錄和保存它們的證詞。 古氣候研究涵蓋了地球的整個歷史。 涵蓋上個世紀和數千年的研究產生了溫度和降雨變化的高分辨率時間重建，這構成了量化和理解自然氣候變異性的基礎。 過去數万年、數百萬年或數億年的研究表明，氣候變化與太陽和地球的相互位置有關，與大氣中溫室氣體數量的變化有關，這些變化控制著地球的出現和結束冰河時代，到海洋環流的變化，最後到山脈隆升和大陸漂移等地質過程。
INGV 的古氣候研究活動包括古地磁學和環境磁學實驗室、微觀古生物實驗室和研究洞穴的微觀採樣實驗室。 這項研究旨在了解過去氣候如何變化，以便為未來製定可靠的氣候情景，並評估未來氣候變化對環境和人類活動的影響。 這些研究基於對地中海盆地和極地地區海洋和大陸地層序列中氣候指標（物理、化學和生物）的綜合分析。 它們允許古氣候事件（週期性和/或極端事件）的識別和年代測定（相對和輻射），它們根據降水、溫度和空氣和海洋的化學成分的變化進行表徵。
微古生物學研究的重點是研究鈣質超微浮游生物及其化石遺跡，即鈣質超微化石。 與其他意大利和外國機構合作開展的主要研究活動涉及綜合微型古生物學（鈣質超微浮游生物、有孔蟲、花粉）和地中海大陸架海洋沉積物的古地磁學研究，以識別短期內的主要氣候振盪，歸因於第四紀期間活躍的全球和/或當地強迫。 此外，還對意大利和地中海地區過去 2000 年大氣降水的變化進行了研究。
與其他意大利和外國機構合作進行的洞穴研究涉及對來自地中海盆地（濱海阿爾卑斯山、阿普安阿爾卑斯山、馬多尼、馬其頓、克羅地亞）各種洞穴的大量地下化學沉積物（石筍和流石）的研究。 這些研究產生了非常有趣的科學結果，證實了洞穴提供的古氣候數據的一般價值，由於它們對氣候變化的高度敏感性，是詳細分析旨在古氣候重建的地層記錄的重要工具，不僅在採樣區域規模，但在區域和全球範圍內。