現在我們可以觀察到格陵蘭每一年或每十年的氣候變化，那麼過去的氣候變化是怎樣呢？比如維京人剛抵達格陵蘭時的氣候狀況如何？接下來的500年裡又有什麼改變？要掌握過去格陵蘭的氣候變化，我們有三方面的資料可供參考：文字記錄、花粉和冰芯。
首先，格陵蘭的維京人已擁有文字，再加上有文字的冰島人和挪威人頻繁來訪，如果他們願意對當時的天氣情況做一些記錄，那麼會給研究維京人命運的後人帶來很大的幫助。遺憾的是，他們並沒有做此記錄。不過我們可以從冰島人的日記、信件、編年史和報告中搜索到大量不同年代的冰島氣候記錄，其中包括寒冷、降雨和海冰等。這些資料可在一定程度上幫助我們瞭解格陵蘭的氣候情況，雖然兩地的氣候並不完全相同，但是如果冰島在某段時期氣候特別寒冷的話，格陵蘭應該也差不多，特別是冰島附近出現海冰的話，就會堵塞冰島或挪威到格陵蘭的海路。
關於格陵蘭過去的氣候情況，第二種資料來源是花粉研究。孢粉學家從格陵蘭的湖泊和沼澤獲取沉積物樣本來分析花粉和當年的植被情況，我們在上文探討復活節島和馬雅時已經遇到過這種研究（第二章和第五章）。我們一般人不會對湖底的淤泥和沼澤感興趣，但對孢粉學家來說那可是極樂世界，因為越底層的淤泥就越接近過去。將淤泥樣本有機物質做放射性碳年代測定，科學家可以借此推測沉積物形成的年代。來自不同物種的花粉在顯微鏡下的形態也各有不同，淤泥樣本裡的花粉會告訴孢粉學家，某一年份的湖泊和沼澤地附近有何植物。孢粉學家們發現，隨著格陵蘭的氣候變得越來越冷，需要溫暖氣候才能生長的樹木的花粉越來越少，取而代之的是來自耐寒草類或莎草的花粉。但是這種結果也有可能是維京人砍伐森林造成的。如今，孢粉學家們已經知道如何區分花粉變化是因氣候改變還是砍伐森林造成的。
第三，關於格陵蘭過去氣候最詳盡的資料來自冰芯。格陵蘭氣候寒冷潮濕，樹木矮小，而且只生長在某些地區，且木材腐壞很快。格陵蘭不像美國西南部，氣候乾燥，木頭可保存數百年之久，留下美麗的年輪讓研究阿納薩茲印第安社會的考古學家得以重建每一年的氣候變化。雖然格陵蘭沒有樹木年輪，但幸運的是，科學家們可以研究冰輪——確切地說是冰層。年復一年落在格陵蘭冰帽上的雪越積越厚，於是變成冰。雪或冰含有三種不同的氧同位素，也就是說中子數不同導致氧的原子量有所區別。其中佔絕對優勢的是自然氧（占99.8％）氧—16（指的是原子量為16），此外還有少量（0.2％）的氧—18和更少量的氧—17。這三種氧的同位素都很穩定，沒有放射性，但它們還是可以被一種稱為質譜儀的儀器區分出來。冰雪形成時期的溫度越高，雪中所含氧—18的比例就越高。因此，每年夏天下的雪，氧—18的比例要比同年冬天的來得高。同理，如果某年某一月份的氣候特別暖和，那麼氧—18的比例就要比寒冷年份同一月份的雪中所含的氧—18來得高。
因此，如果你在格陵蘭的冰帽往下打鑽（在格陵蘭進行冰芯研究的科學家目前已經鑽到兩英里深），然後測量每個冰層的氧—18比例，就會發現隨著冰層深入出現高高低低的波動。這是因為你從某年夏天的冰層鑽到前年冬天的冰層，然後再進入前年夏天的冰層，這就是可以預計的季節性氣溫變化。其次你還會發現每年夏天或冬天氧—18的比例也有差異，這就是無法預計的每年氣溫變化。因此，就像考古學家在阿納薩茲印第安部落研究年輪一樣，在格陵蘭研究冰芯可以得知每一年夏季和冬季的氣溫變化。此外，研究冰芯的另外一個好處是通過測量連續兩個夏季（或冬季）之間的冰層厚度，來計算出那一年的降雪量。
冰芯還能告訴我們另外一種樹木年輪無法反映出的氣候特徵——暴風雪程度。暴風把格陵蘭近海的鹽霧吹到內陸，鹽霧飛到冰帽上空有些變成雪落下來，這種雪裡含有海水的鈉離子。暴風也會把遠方大陸的沙塵吹到冰帽上，而沙塵內則含有鈣離子。相形之下，純水形成的雪沒有鈉離子和鈣離子。如果在某一年形成的冰層中含有高濃度鈉離子和鈣離子，那麼這一年的暴風雪肯定很強烈。
總之，我們通過中世紀冰島人的文字記錄、格陵蘭自身的花粉和冰芯得以重建格陵蘭過去的氣候資料，其中冰芯研究能夠細分到每年的情況。那麼到目前為止，我們有何收穫呢？
正如所預料的，我們發現14000年前上一次冰河期結束後，格陵蘭氣候變暖。那時格陵蘭的峽灣只是「涼快」而非「嚴寒」，還有一大片低矮的森林。但格陵蘭的氣候並不是從14000年前以後就趨於穩定，不再變化。有幾個時期，氣候還是非常寒冷，然後又回暖，變得溫和。這樣的氣候變化對先於維京人來到格陵蘭的美洲土著影響也很大。北極地區獵物種類稀少，只有馴鹿、海豹、鯨和魚類，但一般來說每種的數量都挺多。如果這些常見的獵物捕光了或遷徙去其他地方，這些美洲土著為了生存，只好搬去物種較為豐富、緯度較低的地區發展。因此，極地史（包括格陵蘭島在內）就是這樣的一段歷史——人類在一大片土地上落腳，生存了好幾百年，後來由於氣候變化造成獵物減少，最後導致人類也漸漸凋零、消亡，或改變了生活方式。
根據我們對20世紀格陵蘭的第一手觀察資料，這種氣候變化對當地以捕獵為生的土著造成極大的影響。20世紀初期，海水溫度上升使海豹幾乎在格陵蘭南部絕跡。後來氣候轉冷，大群海豹才又重新現身。接著在1959年至1974年間，氣候變得非常嚴酷，海冰造成隨季節遷徙的海豹數量減少，這段時期海豹的總捕撈量也很少。格陵蘭人不得不將目標改為環斑海豹。這種海豹會在冰上鑽洞，用來呼吸，因而不受冰封的影響。公元前2500年，美洲的土著也因為類似的氣候波動造成原住地獵物減少，所以來到格陵蘭，建立起第一個人類聚落，然後在公元前1500年凋零和消亡，接著又捲土重來，然後又再次凋零，最後在公元980年維京人抵達之前，完全放棄了格陵蘭南部。因此，維京人在格陵蘭落腳之初，並沒有看到任何因紐特人，只發現了那些原住民的遺跡。對維京人而言，初抵格陵蘭時遇上的溫暖氣候並非是件好事，因為這促使因紐特人（即愛斯基摩人）從白令海峽迅速向東擴張，當時加拿大北部諸島在冰封了幾個世紀後，開始在夏季融化，水路通暢，因紐特人得以大肆捕獵北極鯨。這一氣候變化最終使得因紐特人於公元1200年左右來到格陵蘭西北部，給維京人帶來巨大的衝擊。
我們從冰芯研究得知，從公元800年到1300年，格陵蘭的氣候相對溫和，和目前差不多，甚至還要更暖和一點。這段時期就是所謂的中世紀溫暖期。維京人就在此時踏上格陵蘭，當時的氣候適合牧草生長、飼養牲畜。從格陵蘭14000多年的平均氣候來看，已經算是非常好了。大約在公元1300年起，北大西洋的氣候開始變得嚴寒，每年的差異也越來越大，於是漸漸進入寒冷的小冰河期，一直持續到19世紀。公元1420年左右，正是小冰河期威力最強的時候，夏季的格陵蘭、冰島和挪威附近海域都是浮冰，格陵蘭通往外界的水路因此中斷。過去生活在極地的因紐特人能夠忍受這種寒冷的氣候，甚至認為是好事一樁，因為天氣寒冷出現大量環斑海豹。但對靠種植牧草為生的維京人而言，則是一個壞消息。結果，小冰河期成為格陵蘭維京人消亡的致命因素。不過，從中世紀溫暖期到小冰河期的轉變非常複雜，並不是造成「天氣變得越來越冷，把維京人都凍死了」的惟一因素。1300年以前，格陵蘭曾出現過幾次寒冷期，但維京人都熬了過來，然而面對公元1400年之後出現的幾次溫暖期，他們卻敗下陣來。對此，一個問題深深困擾了我們：「維京人為何不向因紐特人學習如何克服小冰河期的寒冷氣候？」