Merentasi sejarah iklim Bumi (paleoiklim), terdapat dua keadaan iklim jangka masa panjang utama yang saling bersilih ganti setiap jutaan tahun iaitu Bumi Rumah Hijau dan Bumi Rumah Air Batu.^[1] Kedua-dua keadaan iklim tersebut tidak boleh terkeliru dengan istilah "tempoh glasier" dan "tempoh antara glasier", yang berlaku pada tempoh Bumi Rumah Air Batu secara bersilih ganti dan cenderung bertahan kurang daripada 1 juta tahun.^[2] Terdapat lima tempoh Rumah Air Batu yang diketahui dalam sejarah iklim Bumi, yang dikenali sebagai pengglasieran Huron, pengglasieran Kriogen, pengglasieran Andes-Sahara, pengglasieran Paleozoik Akhir serta pengglasieran Senozoik Akhir.^[1] Faktor utama yang terlibat dalam perubahan paleoiklim dipercayai adalah berkaitan dengan perubahan kepekatan karbon dioksida atmosfera (CO₂), perubahan orbit Bumi, perubahan pemalar suria dalam tempoh panjang, serta perubahan-perubahan berkaitan lautan dan orogenik yang terhasil akibat kedinamikan plat tektonik.^[3] Bumi Rumah Hijau dan Bumi Rumah Air Batu telah memainkan peranan penting dalam evolusi kehidupan di Bumi dengan memaksa penyesuaian dan pemusinggantian biota pada pelbagai skala ruang merentas masa secara langsung mahupun tidak langsung.^[4][5]

"Bumi rumah hijau" ialah tempoh apabila tiada glasier benua wujud di mana-mana permukaan planet Bumi ini.^[6] Selain itu, paras karbon dioksida serta gas rumah hijau lain (seperti wap air dan metana) adalah tinggi, dan suhu permukaan laut (SST) berjulat daripada 28 °C (82.4 °F) di kawasan tropika sehingga ke 0 °C (32 °F) di kawasan kutub.^[7] Bumi telah berada pada keadaan rumah hijau selama kira-kira 85% daripada sejarahnya.^[6]

Keadaan rumah hijau ini tidak boleh dikelirukan dengan hipotesis kesan larian rumah hijau, yang merupakan titik penghujung yang tidak dapat dipulihkan. Hal ini pula berpadanan dengan kesan larian rumah hijau yang berterusan di Zuhrah.^[8] IPCC menyatakan bahawa "suatu 'kesan larian rumah hijau' yang bersamaan dengan (kesan pada) Venus nampaknya hampir tiada peluang untuk didorong oleh aktiviti antropogen."^[9]

Terdapat beberapa teori tentang bagaimana Bumi rumah hijau boleh wujud. Proksi iklim geologi menunjukkan bahawa terdapat korelasi yang kuat antara keadaan rumah hijau dan tahap CO₂ yang tinggi.^[1] Walau bagaimanapun, kesedaran terhadap paras CO₂ yang tinggi adalah penting untuk ditafsirkan sebagai penunjuk iklim Bumi, bukannya sebagai pemacu bebas. Terdapat fenomena lain sebaliknya berkemungkinan memainkan peranan penting dalam mempengaruhi iklim global dengan mengubah arus lautan dan atmosfera^[10] serta meningkatkan jumlah bersih sinaran suria yang diserap oleh atmosfera Bumi.^[11] Fenomena sedemikian mungkin termasuk tetapi tidak terhad kepada peralihan tektonik yang mengakibatkan pembebasan gas rumah hijau (seperti CO₂ dan CH₄) melalui aktiviti gunung berapi.^[12] Gunung berapi membebaskan sebahagian besar CO₂ dan metana ke atmosfera apabila ia berstatus aktif, seterusnya berupaya memerangkap haba yang cukup untuk menyebabkan kesan rumah hijau. Di Bumi, kepekatan atmosfera gas rumah hijau seperti karbon dioksida (CO₂) dan metana (CH₄) adalah lebih tinggi, memerangkap tenaga suria di atmosfera melalui kesan rumah hijau. Metana yang merupakan komponen utama gas asli bertanggungjawab untuk lebih daripada satu per empat daripada pemanasan global semasa. Ia merupakan bahan pencemar yang menggerunkan dengan potensi pemanasan global 80 kali ganda lebih tinggi berbanding CO₂ dalam tempoh 20 tahun setelah ia dibebaskan ke atmosfera. Peningkatan dalam pemalar suria meningkatkan jumlah bersih tenaga suria yang diserap ke dalam atmosfera Bumi, ^[11] dan perubahan dari segi keoblikan dan kesipian Bumi meningkatkan jumlah bersih sinaran suria yang diserap ke dalam atmosfera Bumi.^[11]

Bumi kini berada dalam keadaan rumah air batu, dan lembar ais hadir di kedua-dua kutub secara serentak.^[6] Proksi iklim menunjukkan bahawa kepekatan gas rumah hijau cenderung untuk menjadi lebih rendah apabila Bumi berada pada keadaan rumah air batu.^[13] Begitu juga dengan suhu global menjadi lebih rendah sewaktu keadaan rumah air batu.^[14] Bumi kemudian berubah-ubah antara tempoh glasier dan tempoh antara glasier, dan saiz serta taburan lembar ais benua berubah-ubah secara mendadak.^[15] Perubahan mendadak lembar ais tersebut mengakibatkan perubahan pada keadaan iklim serantau yang menjejaskan julat dan taburan pelbagai spesies di daratan dan juga di lautan.^[4][5][16] Pada skala antara ribuan hingga ratusan juta tahun, iklim Bumi telah beralih daripada selang masa panas kepada selang masa sejuk dalam julat yang membenarkan kemandirian kehidupan. Terdapat tiga tempoh glasier pada eon Fanerozoik (pengglasieran Ordovisi, pengglasieran Karbon, dan pengglasieran Senozoik) yang setiap satunya bertahan berpuluh-puluh juta tahun, dan mengembang kawasan lembar ais ke paras laut di pertengahan latitud. Semasa Bumi berada pada keadaan "rumah air batu", paras laut Bumi secara amnya menjadi lebih rendah, paras CO₂ di atmosfera Bumi menjadi lebih rendah, proses fotosintesis bersih dan pengebumian karbon menjadi lebih rendah, dan kevolkanisme lautan juga menjadi lebih rendah berbanding dengan sewaktu keadaan "rumah hijau". Peralihan daripada keadaan rumah air batu Fanerozoik kepada keadaan rumah hijau pada waktu terkemudian bertepatan dengan krisis biota atau peristiwa malapetaka kepupusan, yang memberi indikasi terhadap mekanisme maklum balas biosfera-hidrosfera yang rumit.^[39]

Tempoh glasier dan tempoh antara glasier pada keadaan rumah air batu cenderung untuk bersilih ganti mengikut ayunan suria dan ayunan iklim sehingga Bumi akhirnya kembali ke keadaan rumah hijau.^[15]

Keadaan rumah air batu semasa bumi dikenali sebagai Zaman Air Batu Kuaterner dan bermula kira-kira 2.58 juta tahun dahulu.^[17] Walau bagaimanapun, lembar ais telah wujud di Antartika selama kira-kira 34 juta tahun.^[17] Bumi kini berada dalam tempoh antara glasier yang bermula kira-kira 11,800 tahun dahulu.^[17] Bumi berkemungkinan akan memasuki satu lagi tempoh antara glasier seperti tempoh Eem, yang berlaku bermula 130,000 sehingga ke 115,000 tahun dahulu, yakni pada zaman apabila kewujudan hutan di North Cape dan Norway serta kewujudan badak air di Sungai Rhine dan Thames boleh diperhatikan dengan jelas.^[16] Bumi dijangka akan terus bersilih ganti antara tempoh glasier dan tempoh antara glasier sehingga pemberhentian Zaman Air Batu Kuaterner dan kemudian akan memasuki keadaan rumah hijau yang seterusnya.

Korelasi yang kuat antara tahap CO₂ yang rendah dengan keadaan rumah air batu telah terbukti.^[18] Walau bagaimanapun, hal tersebut tidak bermakna penurunan paras atmosfera CO₂ adalah pemacu utama peralihan kepada keadaan rumah air batu.^[11][18] Sebaliknya, ia mungkin merupakan suatu penunjuk kepada proses solar, proses geologi dan proses atmosfera lain yang sedang berlangsung.^[18][10][11]

Antara pemacu-pemacu berpotensi untuk keadaan-keadaan rumah air batu terdahulu termasuklah pergerakan plat tektonik serta pembukaan dan penutupan gerbang lautan.^[19] Faktor-faktor pemacu tersebut seolah-olah memainkan peranan penting dalam memacu Bumi ke arah keadaan rumah air batu, kerana pergeseran tektonik mengakibatkan pengangkutan air sejuk pada laut dalam, yang beredar ke permukaan laut dan membantu dalam pembentukan lembar ais di kutub.^[7] Contoh peralihan arus lautan akibat perubahan dinamik plat tektonik termasuklah pembukaan Gerbang Tasmania pada 36.5 juta tahun dahulu yang memisahkan benua Australia dan benua Antartika,^[20][21] serta pembukaan Laluan Drake pada 32.8 juta tahun dahulu yang memisahkan benua Amerika Selatan dan benua Antartika,^[21] kedua-dua gerbang lautan yang terbentuk itu dipercayai menyebabkan pengembangan lembar ais Antartika. Penutupan Segenting Panama dan laluan lautan di kepulauan Indonesia kira-kira 3 hingga 4 juta tahun dahulu mungkin juga menjadi penyumbang kepada keadaan rumah air batu semasa Bumi.^[22]

Antara pemacu tercadang untuk Zaman Air Batu Ordovisi ialah evolusi tumbuhan darat. Di bawah paradigma itu, peningkatan pesat dari segi biojisim fotosintesis secara beransur-ansur menyingkirkan CO₂ dari atmosfera dan menggantikannya dengan peningkatan tahap O₂, yang menyebabkan penyejukan global.^[23]

Satu lagi pemandu yang dicadangkan untuk Zaman Air Batu Kuaterner ialah perlanggaran Benua Kecil India dengan benua Eurasia sehingga membentuk banjaran Himalaya dan Penara Tibet.^[17] Di bawah paradigma itu, daya angkat benua yang terhasil mendedahkan kuantiti batuan silikat CaSiO₃ secara besar-besaran, yang bertindak balas dengan CO₂ untuk menghasilkan CaCO₃ (kapur) dan SiO₂ (silika). CaCO₃ akhirnya diangkut ke lautan dan dimakan oleh plankton, yang kemudiannya mati dan tenggelam ke dasar lautan, yang dengan berkesan menyingkirkan CO₂ dari atmosfera.^[17]

• Keadaan rumah hijau berlangsung bermula 4.6 sehingga ke 2.4 bilion tahun dahulu.
• Pengglasieran Huron - keadaan rumah air batu yang berlangsung dari 2.4 bilion hingga 2.1 bilion tahun dahulu
• Keadaan rumah hijau bermula dari 2.1 bilion hingga 720 juta tahun dahulu.
• Tempoh Kriogen - keadaan rumah air batu yang berlangsung bermula 720 hingga 635 juta tahun dahulu yang melibatkan pembekuan seluruh Bumi.
• Keadaan rumah hijau bermula dari 635 juta tahun dahulu hingga 450 juta tahun dahulu.
• Pengglasieran Andes-Sahara - keadaan rumah air batu yang berlangsung dari 450 juta sehingga 420 juta tahun dahulu
• Keadaan rumah hijau bermula dari 420 juta tahun dahulu sehingga 360 juta tahun dahulu.
• Zaman Air Batu Paleozoik Akhir - keadaan rumah air batu yang berlangsung dari 360 juta tahun dahulu sehingga ke 260 juta tahun dahulu
• Keadaan rumah hijau bermula dari 260 juta tahun dahulu hingga 33.9 juta tahun dahulu.
• Zaman Air Batu Senozoik Akhir - keadaan rumah air batu yang bermula 33.9 juta tahun dahulu sehingga ke hari ini.