Rekonstrukcija paleokoline (znana tudi kot rekonstrukcija paleoklime) se nanaša na rezultate in preiskave, ki so bile izvedene za določitev podnebja in vegetacije v določenem času in kraju preteklost. Podnebje, vključno z vegetacijo, temperaturo in relativno vlažnostjo, se je med časom precej spreminjalo od najzgodnejšega človeškega bivanja planeta Zemlje, tako od naravnega kot kulturnega (ki ga je ustvaril človek) vzroki.
Klimatologi v prvi vrsti uporabimo paleo-okoljske podatke, da razumemo, kako se je spremenilo okolje našega sveta in kako se morajo sodobne družbe pripraviti na spremembe, ki bodo prišle. Arheologi uporabljajo paleoekološke podatke, da bi lažje razumeli življenjske pogoje ljudi, ki so živeli na arheološkem najdišču. Klimatologi imajo koristi od arheoloških študij, ker kažejo, kako so se ljudje v preteklosti naučili, kako se prilagoditi oz se niso prilagodili spremembam v okolju in kako so povzročile okoljske spremembe ali jih poslabšale ali izboljšale dejanja.
Podatki, ki jih paleoklimatologi zbirajo in razlagajo, so znani kot pooblaščenci, izhodišča za tisto, kar ni mogoče neposredno izmeriti. Ne moremo potovati nazaj v čas, da bi izmerili temperaturo ali vlažnost določenega dne, leta ali stoletja, in tam niso pisni zapisi o podnebnih spremembah, ki bi nam dali tiste podrobnosti, starejše od nekaj sto let. Namesto tega se raziskovalci paleoklime zanašajo na biološke, kemične in geološke sledi preteklih dogodkov, na katere je vplivalo podnebje.
Primarni pooblaščenci, ki jih uporabljajo podnebni raziskovalci, so rastlinski in živalski ostanki zaradi vrste rastlin in rastlin favna v regiji kaže na podnebje: pomislite na polarne medvede in palme kot lokalne pokazatelje klime. Razpoznavne sledi rastlin in živali segajo v velikosti od celih dreves do mikroskopskih diatomov in kemičnih podpisov. Najbolj uporabni ostanki so tisti, ki so dovolj veliki, da jih je mogoče prepoznati po vrstah; sodobna znanost je lahko predmete identificirala kot majhne cvetni prah zrna in spore rastlinskim vrstam.
Proxy dokazi so lahko biotski, geomorfni, geokemični ali geofizični; lahko beležita podatke o okolju, ki se časovno gibljejo od leta, vsakih deset let, vsakega stoletja, vsakega tisočletja ali celo več tisočletij. Dogodki, kot so rast dreves in regionalne spremembe vegetacije, puščajo sledi v tleh in nanosih šote, ledeniških ledenih morjih, jamskih formacijah in na dnu jezer in oceanov.
Raziskovalci se zanašajo na sodobne analoge; to pomeni, da primerjajo ugotovitve iz preteklosti z ugotovitvami v sedanjem podnebju po vsem svetu. Vendar obstajajo obdobja v zelo starodavni preteklosti, ko je bilo podnebje popolnoma drugačno od tistega, kar trenutno doživljamo na našem planetu. Na splošno so te situacije posledica podnebnih razmer, ki so imele bolj ekstremne sezonske razlike kot vse, ki smo jih doživeli danes. Še posebej pomembno je priznati, da so bile ravni ogljikovega dioksida v atmosferi v preteklosti nižje kot danes, zato so ekosistemi z manj toplogrednih plinov v ozračju so se verjetno obnašali drugače kot danes.
Arheologe zanimajo podnebne raziskave že od dela Grahame Clark iz leta 1954 v filmu Star Carr. Mnogi so sodelovali s klimatologi, da bi ugotovili lokalne razmere v času okupacije. Trend, ki sta ga zaznala Sandweiss in Kelley (2012), nakazuje, da se podnebni raziskovalci začenjajo obračati na arheološki zapis, da bi pomagali pri obnovi paleookolja.