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On peut différencier deux types de variations climatiques suivant leur origine : les variations naturelles du climat (comme El Niño ou l'oscillation nord-atlantique) et les variations forcées par des modifications externes au système climatique. Dans cette dernière catégorie on peut voir les cycles glaciaires-interglaciaires dus aux variations des paramètres orbitaux de la Terre, mais aussi le réchauffement climatique actuel dû aux changements de composition de l'atmosphère consécutif aux activités industrielles.
D'autres variations climatiques ne sont encore pas bien expliquées, comme le petit âge glaciaire. Les variations de l'intensité du soleil (tâches solaires) ou de l'activité volcanique peuvent avoir une influence sur le climat mais on a une connaissance encore très limitée de ces variations au cours du temps.
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