La composición de estos núcleos de hielo, especialmente la presencia de isótopos de hidrógeno y oxígeno, proporciona una imagen del clima en ese momento.

Debido a que las moléculas de agua que contienen isótopos más pesados ​​exhiben una presión de vapor más baja, cuando la temperatura cae, las moléculas de agua más pesadas se condensarán más rápido que las moléculas de agua normales.

Las concentraciones relativas de los isótopos más pesados ​​en el condensado indican la temperatura de condensación en ese momento, lo que permite utilizar núcleos de hielo en la reconstrucción de la temperatura global.

Además de la concentración de isótopos, las burbujas de aire atrapadas en los núcleos de hielo permiten medir las concentraciones atmosféricas de gases traza, incluidos los gases de efecto invernadero, dióxido de carbono, metano y óxido nitroso.

Las burbujas de aire también pueden contener trazas de aerosoles, que se producen en grandes concentraciones durante las erupciones volcánicas.