Paleo-miljørekonstruktion (også kendt som paleoklimatrekonstruktion) henviser til resultaterne og undersøgelser foretaget for at bestemme, hvordan klimaet og vegetationen var på et bestemt tidspunkt og sted i fortiden. Klima, inklusive vegetation, temperatur og relativ fugtighed, har varieret betydeligt i løbet af tiden siden den tidligste menneskelige beboelse af planeten jorden, både fra naturlig og kulturel (menneskeskabt) forårsager.
klimatologer bruger først og fremmest paleo-miljødata for at forstå, hvordan miljøet i vores verden har ændret sig, og hvordan moderne samfund er nødt til at forberede sig på de kommende ændringer. Arkæologer bruger paleo-miljødata til at forstå levevilkårene for de mennesker, der boede på et arkæologisk sted. Klimatologer drager fordel af de arkæologiske undersøgelser, fordi de viser, hvordan mennesker i fortiden lærte at tilpasse sig eller ikke lykkedes at tilpasse sig miljøændringer, og hvordan de forårsagede miljøændringer eller gjorde dem værre eller bedre af deres handlinger.
De data, der indsamles og fortolkes af paleoclimatologer er kendt som fuldmægtige, stand-ins for hvad der ikke kan måles direkte. Vi kan ikke rejse tilbage i tiden for at måle temperaturen eller fugtigheden for en given dag eller år eller århundrede, og der er ingen skriftlige optegnelser over klimatiske ændringer, der vil give os de detaljer, der er ældre end et par hundrede år. I stedet er paleoklimatiske forskere afhængige af biologiske, kemiske og geologiske spor af tidligere begivenheder, der var påvirket af klimaet.
De primære proxyer, der anvendes af klimaforskere, er planter og dyrerester, fordi flora-typen og fauna i en region angiver klimaet: tænk på isbjørne og palmer som indikatorer for det lokale klimaer. Identificerbare spor af planter og dyr spænder i størrelse fra hele træer til mikroskopiske kiselalger og kemiske signaturer. De mest nyttige rester er dem, der er store nok til at kunne identificeres for arter; moderne videnskab har været i stand til at identificere objekter så små som pollen korn og sporer til plantearter.
Proxy-bevis kan være biotiske, geomorfe, geokemiske eller geofysiske; de kan registrere miljødata, der spænder i tid fra årligt, hvert tiende år, hvert århundrede, hvert årtusinde eller endda multimilliania. Begivenheder som trævækst og regional vegetationsændring efterlader spor i jordbunden og tørvaflejringer, is og moræner, hulformationer og i bunden af søer og oceaner.
Forskere stoler på moderne analoger; det vil sige, de sammenligner fundene fra fortiden med dem, der findes i det aktuelle klima overalt i verden. Der er dog perioder i den meget gamle fortid, hvor klimaet var helt anderledes end hvad der i øjeblikket opleves på vores planet. Generelt ser disse situationer ud som et resultat af klimaforhold, der havde mere ekstreme sæsonforskelle end nogen som helst, vi har oplevet i dag. Det er især vigtigt at erkende, at den atmosfæriske kuldioxidindhold var lavere i fortiden end i dag, så økosystemer med mindre drivhusgas i atmosfæren opførte sandsynligvis sig anderledes end de gør i dag.
Arkæologer har været interesseret i klimaforskning siden mindst Grahame Clarks 1954-arbejde i Star Carr. Mange har samarbejdet med klimaforskere for at finde ud af de lokale forhold på besættelsestidspunktet. En tendens identificeret af Sandweiss og Kelley (2012) antyder, at klimaforskere er begyndt at henvende sig til den arkæologiske rekord for at hjælpe med genopbygningen af paleoenmiljøer.