במרכז גרינלנד שנה טיפוסית עשויה לייצר שניים או שלושה מטרים של שלג חורף, בתוספת כמה סנטימטרים של שלג קיץ. כאשר זה הופך לקרח, שתי השכבות תהיינה בעובי של לא יותר מרגל של קרח. שכבות שלג הקיץ יכילו בועות גדולות יותר משכבות החורף, כך שנקודות (או שטחי) המעבר בין השכבות נותרות גלויות, מה שמאפשר לתארך ליבה ולקבוע את גיל כל שכבה. כשהעומק גדל עד לנקודה בה מבנה הקרח משתנה והבועות אינן נראות יותר, כבר לא ניתן לזהות את ההבדלים בין השכבות. שכבות אבק עשויות להיראות מנקודה זו כלפי מטה. קרח מליבות גרינלנד מכיל אבק המובל על ידי רוח; האבק מופיע בצורה הברורה ביותר בסוף החורף ונראה כשכבות אפורות בצבע עננים. שכבות אלה חזקות יותר וקל יותר לראותן. הן מייצגות זמנים בעבר בהם אקלים כדור הארץ היה קר, יבש וסוער.
כל שיטה לספירת שכבות נקלעת בסופו של דבר לקשיים שכן זרימת הקרח גורמת לשכבות להיות דקות יותר וקשה יותר לראותן בעומק רב יותר. הבעיה חריפה יותר במקומות שבהם הצטברות הקרח גבוהה; אתרי הצטברות נמוכים, כגון מרכז אנטארקטיקה, חייבים לתארך בשיטות אחרות. לדוגמה, בווסטוק, ספירת שכבות אפשרית רק עד גיל 55,000 שנה.
כשיש נמס של קיץ, השלג המומס מתפזר נמוך יותר בשלג, ולשכבת הקרח שנוצרת יש מעט מאוד בועות ולכן קל לזהות אותה בבדיקה חזותית של הליבה. זיהוי שכבות אלה, הן מבחינה ויזואלית והן על ידי מדידת צפיפות הליבה מול העומק, מאפשר חישוב של אחוז תכונות התכה-melt-feature – MF. 100% פירושו שכל שכבת שלג בכל שנה מראה עדויות להתכה. חישובי MF נעשים בממוצע על פני מספר אתרים או פרקי זמן ארוכים על מנת להציג את הנתונים באופן רציף וקוהרנטי. נתוני MF לאורך זמן חשפו שינויים באקלים והראו כי מאז סוף המאה ה-20 קצב ההמסה גדל.
בנוסף לבדיקה ידנית ולרישום תכונות שזוהו בבדיקה חזותית, ניתן לסרוק ליבות באופן אופטי כך שתיעוד דיגיטלי יהיה זמין באופן חזותי. לשם כך נדרש חיתוך הליבה לאורך, כך שנוצר משטח ישר.
ניתוח איזוטופי.
ניתן להשתמש בהרכב האיזוטופי של החמצן שבליבה כדי לדגם את היסטוריית הטמפרטורה של יריעת הקרח. לחמצן שלושה איזוטופים יציבים, , ו-. היחס בין ו- מציין את הטמפרטורה כשירד השלג. קל יותר מ-, ולכן במים המכילים מעט יותר סביר שה- יהפוך לאדים, ובמים המכילים סביר יותר כי יתעבה מאדים לגבישי גשם או שלג. בטמפרטורות נמוכות ההבדל בולט יותר. השיטה הסטנדרטית לתיעוד היחס בין ל- היא חיסור היחס בתקן המכונה סטנדרט של מי אוקיינוס (VSMOW):
formula_1
כאשר הסימן ‰ מציין חלקים לאלף. שילוב של מדידות δ של מדגם ליבת קרח עם טמפרטורת הקידוח בעומק ממנו הגיעה, מספק מידע נוסף, ובמקרים מסוימים מוביל לתיקונים משמעותיים לטמפרטורות הנגזרות מנתוני δ לא בכל הקידוחים ניתן להשתמש בניתוחים אלה. אם האתר חווה המסה משמעותית בעבר, הקידוח כבר לא ישמור על תיעוד טמפרטורה מדויק.
ניתן להשתמש גם ביחסי מימן לחישוב היסטוריית הטמפרטורה. דאוטריום (, או D) כבד יותר ממימן () וגורם לכך שלמים יהיה סיכוי רב יותר להתעבות ופחות להתאדות. ניתן להגדיר יחס δD באותו אופן כמו δ. קיים קשר ליניארי בין δ18O ל-δD:
formula_2
כאשר d הוא עודף הדאוטריום. פעם חשבו שמשמעות הדבר היא שאין צורך למדוד את שני היחסים בגרעין נתון, אך בשנת 1979 הראו מרליבט וג'וזל (Merlivat and Jouzel) כי עודף הדאוטריום משקף את הטמפרטורה, הלחות היחסית ומהירות הרוח של האוקיינוס שהוא מקור הלחות. מאז נהוג למדוד את שניהם.
רישומי איזוטופ מים שנותחו בליבות ממחנה Century ו-Dye 3 בגרינלנד היו מכריעים בגילוי אירועי דנסגרד-אשגר - התחממות מהירה עם תחילתו של עידן בין-קרחוני, ואחריה התקררות איטית יותר. יחסים איזוטופיים אחרים נחקרו, למשל היחס בין ו- שיכול לספק מידע על שינויים קודמים במחזור הפחמן. שילוב מידע זה עם רשומות של רמות פחמן דו-חמצני, המתקבל גם מליבות קרח, מספק מידע על המנגנונים העומדים מאחורי שינויים בשכיחותו של יסוד זה לאורך זמן.
דגימה פלאו-אטמוספירית.
בשנות השישים נמצא כי ניתוח האוויר שנלכד בליבות קרח מספק מידע שימושי על הפליאו-אטמוספירה, אך רק בסוף שנות השבעים פותחה שיטת מיצוי אמינה. תוצאות מוקדמות הראו כי ריכוז הפחמן הדו-חמצני היה 30% פחות בשיא התפשטות הקרחונים האחרונה מאשר לפני תחילת העידן התעשייתי. אחת השיטות למדוד את רמות הפחמן הדו-חמצני האטמוספירי לאורך מאות אלפי שנים היא "בדיקת ליבות קרח שנשלפו מקידוחים בקרחונים. הקרח מכיל בועות זעירות שנלכדו בו שנה אחר שנה, והן יכולות ללמד אותנו על הרכב האטמוספירה לאורכו של סולם זמנים ממושך מאד. התברר כי ב-200 השנים שחלפו מאז המהפכה התעשייתית, ריכוז הפחמן הדו-חמצני האטמוספירי עלו לרמות גבוהות יותר מכפי שהיו זה קרוב למיליון שנה." מחקר נוסף הוכיח מתאם אמין בין רמות הפחמן הדו-חמצני לבין הטמפרטורה המחושבת מנתוני איזוטופ קרח.
(מתאן) מיוצר באגמים וביצות, ולכן כמותו באטמוספירה מתואמת עם חוזק המונסונים, אשר בתורם מתואמים עם עוצמת קרינת הקיץ (Solar irradiance) בקווי הרוחב הנמוכים. הקרינה תלויה במחזורי מילנקוביץ', שבדיקת מחזורי הזמן שלהם זמינה ממקורות אחרים, ולכן ניתן להשתמש ב- לקביעת הקשר בין עומק הליבה לגיל. רמות (תחמוצת החנקן) מתואמות גם עם מחזורי קרחונים, אם כי בטמפרטורות נמוכות הגרף שונה במקצת מהגרפים של ושל . באופן דומה, היחס בין (חנקן) ו- (חמצן) יכול לשמש לתארוך ליבות קרח: כשהאוויר נלכד בהדרגה על ידי השלג שהופך לקרח, אובד ביתר קלות מאשר , והכמות היחסית של מתואמת עם עוצמת קרינת הקיץ המקומית. משמעות הדבר היא שהאוויר הלכוד שומר, ביחס של ל-, תיעוד של קרינת הקיץ, ושילוב נתונים אלה עם נתוני מחזור מילנקוביץ' מהווה מערכת תיארוך ליבה של קרח.
פעפוע בתוך שכבת הקרח גורם לשינויים אחרים שניתן למדוד. כוח המשיכה גורם להעשרת מולקולות כבדות יותר בתחתית עמוד גז, כאשר כמות ההעשרה תלויה בהבדל המסה בין המולקולות. טמפרטורות קרות יותר גורמות למולקולות כבדות להתעשר יותר בתחתית העמודה. תהליכי חלוקה כימית אלה באוויר כלוא נקבעים על ידי מדידת היחס / ושל ניאון, קריפטון וקסנון. הם שימשו כדי להסיק את עובי שכבת הקרח ולקבוע מידע פליאוקלימטי אחר כגון טמפרטורות אוקיינוס ממוצעות בעבר. חלק מהגזים כגון הליום יכולים להתפזר במהירות דרך קרח, ולכן לעיתים יש צורך לבדוק אם "הגזים הנמלטים" הללו נמצאים, תוך מספר דקות משליפת הליבה, כדי להשיג נתונים מדויקים. כלורופלואורו-פחמנים (CFC) התורמים לאפקט החממה וגורמים גם לאובדן אוזון בסטרטוספירה, ניתן לתארך בליבות קרח לשנים שלאחר 1950 לערך; כמעט כל ה-CFC באטמוספירה נוצר על ידי פעילות אנושית.
ליבות גרינלנד, בתקופות של מעבר אקלימי, עשויות להראות עודף CO2 בבועות אוויר כאשר הן עוברות אנליזה, בגלל ייצור CO2 על ידי זיהום חומצי בדגימת הליבה וכן אלקליין.
כימיה של הקרחונים.
שלג קיץ בגרינלנד מכיל מעט מלח ים, שננשף מהמים שמסביב; יש פחות ממלח זה בחורף, כאשר חלק גדול משטח הים מכוסה קרח דחוס. באופן דומה, מימן על-חמצני מופיע רק בשלג קיצי מכיוון שייצורו באטמוספירה דורש אור שמש. ניתן לזהות שינויים עונתיים אלה מכיוון שהם מובילים לשינויים במוליכות החשמלית של הקרח. הצבת שתי אלקטרודות עם מתח גבוה ביניהן על פני ליבת הקרח נותנת מדידה של המוליכות באותה נקודה. גרירתן לאורך הליבה ותיעוד המוליכות בכל נקודה נותנים גרף המציג מחזוריות שנתית. גרפים כאלה מזהים גם שינויים כימיים הנגרמים כתוצאה מאירועים שאינם עונתיים כמו שריפות יער והתפרצויות געשיות גדולות. כאשר ניתן לזהות אירוע וולקני ידוע, כמו התפרצות לאקי באיסלנד בשנת 1783, ברשומת ליבת הקרח, הזיהוי מספק בדיקה צולבת לגיל שנקבע על ידי ספירת שכבות. ניתן לזהות חומר מלאקי בליבות קרח גרינלנד, אך חומר זה לא התפשט עד אנטארקטיקה; ההתפרצות של טמבורה באינדונזיה בשנת 1815 העיפה חומר לסטרטוספירה, וניתן לזהותה גם בליבות קרח גרינלנד וגם באנטארקטיקה. אם תאריך ההתפרצות אינו ידוע, אך ניתן לזהותו במספר ליבות, אזי תיארוך הקרח יכול בתורו לתת תאריך להתפרצות, אשר לאחר מכן יכול לשמש כשכבת ייחוס. כך נעשה, למשל, בניתוח האקלים בתקופה שבין 535 ל-550 לספירה, תקופה שנחשבה כמושפעת מהתפרצות טרופית אחרת שאינה מוכרת ממקורות אחרים, התפרצות שארעה בשנת 533 לספירה; אך התברר כי זו נגרמה משתי התפרצויות, אחת בשנת 535 או בתחילת 536 לספירה, ושנייה בשנת 539 או 540 לספירה. ישנן גם נקודות התייחסות עתיקות יותר, כמו התפרצות אגם טובה לפני כ-72,000 שנה.