"Ju längre du kan se bakåt, desto längre kan du se framåt," proklamerade Winston Churchill till Royal College of Physicians 1944 och åberopade en mycket äldre idé som kallas "uniformitarianism".

Myntad av geologerna James Hutton och Charles Lyell, är detta idén att tidigare processer (som erosion eller klimatförändringar) som har förändrat jorden över tiden förblir lika, så att vi kan analysera dem för att förstå konsekvenserna av framtida processer – till exempel hur klimatet förändring kan forma vår planet under de kommande åren.

Denna princip att se till det förflutna för att se framtiden vägleder fortfarande vetenskapen om paleoklimatologi, eller studiet av tidigare klimat.

Till exempel, de geologiska uppgifterna säger oss att det fanns palmer i Antarktis för många miljoner år sedan, när CO₂ låg på 1 000 ppm i vår planets atmosfär.

Att blicka tillbaka till den här perioden, då vår planet upplevde naturligt höga CO₂-nivåer, hjälper oss att studera hur livet på jorden kan se ut om våra försök att nå nettonollutsläpp misslyckas och växthusgasutsläppen fortsätter att öka.

När vi vill titta in i det förflutna kallas de bästa verktygen vi har proxyklimatrekord. Dessa är naturliga arkiv som registrerar variationer i klimatet, inklusive iskärnor, sjösediment, koraller, grottstalagmiter, torv och trädstammar. Dessa arkiv förser oss med klimatförändringsdata som sträcker sig längre tillbaka än de några hundra år av information vi kan få från mänskliga instrumentella väderrekord.

Min forskning fokuserar på att använda data från träd för att rekonstruera historiska klimatförhållanden över hela världen, från Europa till Malaysia till Kina och Sydafrika.

Ringar

Den mest användbara proxy vi har för att utforska klimatet i det senaste förflutna är årsringarna som bildas i trädstammar. Att använda trädringar för att rekonstruera klimatet kallas dendroklimatologi.

I Storbritanniens tempererade klimat bildar träd en ring eftersom de slutar växa på vintern och bildar en ringgräns i början av varje kall årstid. I andra klimat utgör den torra årstiden ringgränsen. Ringarnas bredd, träets densitet och förändringar i träkemin registrerar hur vädret var det år då ringen bildades. Med tiden bygger träd upp ett rekord av klimatförändringar i sina stammar, vilket bildar ett rekord där varje värde kan kopplas till ett kalenderår.

Rekord

Träds närvaro över större delen av världen – och den lätta tillgängligheten av gamla trädprover i byggnader, kyrkor och båtar, tack vare deras konstruktion av trä – är anledningen till att trädringar är en så kraftfull datakälla. Genom att sammanfoga levande träd, död ved och arkeologiska prover sträcker sig våra trädringar tusentals år tillbaka i tiden.

Ett av de viktigaste fynden från globala studier av trädringar har varit att det under de senaste 2 000 åren inte har funnits någon period före den industriella revolutionen där hela planeten har värmts upp (eller svalnat) samtidigt. Detta är ett unikt inslag i mänskligt drivna klimatförändringar i den industriella eran:nästan överallt på planeten värms upp.

Vi kan titta på perioder av naturligt anomalt klimat under de senaste tusen åren för att förstå hur vårt klimatsystem förändras när planeten värms upp. Att utforska medeltida rekord avslöjar att klimatanomalier påverkar olika platser på olika sätt.

Den medeltida klimatanomalien, till exempel, fick sitt namn efter de ovanligt varma temperaturer som upplevdes i Europa under medeltiden – även om den östra tropiska Stillahavsregionen faktiskt blev svalare under denna tid.

Regn

Trädringar hjälper oss också att förstå tidigare mönster av våta och torra klimatfaser. I områden där trädtillväxt är känslig för nederbörd, inklusive över hela Europa, den asiatiska monsunregionen, Nordamerika och Mexiko, har information från tusentals trädringar använts för att bygga upp "atlaser" över tidigare förändringar i nederbörd. Dessa rekonstruktioner avslöjar en skarp bild av förhållandet mellan utvecklingen av våra samhällen och stabiliteten i vårt klimat.

I de torra områdena i norra Mexiko och västra USA ger arkeologiskt trä ett rekord av torkans intensitet som går tillbaka 1200 år. Detta rekord avslöjar "megatorka" faser, där låg nederbörd ledde till smala trädringar.

Det finns nära samband mellan dessa avsmalnande ringar och historiska register som visar kollapsen av lokala indianska samhällen under en torka som trädringar säger oss varade i årtionden.

Storbritanniens befolkning har historiskt sett varit mer påverkad av våta somrar än av torra, eftersom de kan leda till missväxt. Klimatinformation i forntida brittiska ekar visar när Storbritannien och Europa upplevde på varandra följande våta, svala somrar.

En sådan händelse, runt 1310, har blivit känd som Dantean anomali, en jordbrukskris som resulterade i att en sjättedel av Europas befolkning förlorade, eftersom våta somrar ledde till missväxt och svält.

Berättelserna om tidigare klimat som träd håller i sina stammar ger oss en slående inblick i hur nära social stabilitet och klimatstabilitet är sammanflätade. Dessa berättelser om tidigare klimatförhållanden väcker frågor om vilken typ av framtid vi skapar för oss själva.