全球環境變化研究計畫
由日益嚴重的全球環境變化問題，對地球系統進行集成研究(the integrated study of the Earth System)、旨在促進地球系統集成研究和變化研究以及利用這些變化進行全球可持續發展能力研究的聯合體——地球系統科學聯盟(Earth System Science Partnership, ESSP)，由以下4大全球環境變化計畫組成：
(1) 世界氣候研究計畫(World Climate Research Programme, WCRP)；
(2) 國際地圈生物圈計畫(International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP)；
(3) 國際全球變化人文因素計畫(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP)；
(4) 國際生物多樣性計畫(An International Programme of Biodiversity Science, DIVERSITAS)。
主要全球性環境問題：全球變暖、臭氧層空洞、酸雨、森林破壞與生物多樣性減少、荒漠化與水資源短缺、海洋污染與危險物的越境轉移。
全球環境變化的時空譜特徵
地球表層系統作為一個開放體系，太陽輻射、大氣成分、大氣過程、海陸關係、海洋環流、冰蓋、陸地地形、地表組成物質和人類活動等的相互作用，在一個時間序列當中可表現為多層次驅動、回響、反饋、放大等十分複雜的關係。
因此，全球環境變化既會表現出某種周期性變化，又會表現為一些漸變和突變。
時間尺度
全球環境變化可劃分為5個時間特徵：
1、幾百萬年至幾十億年（地質歷史時期）
全球變化事件受地球行星演化規律與進程的控制，如岩石圈板塊的運動導致地球上滄海桑田的演變，陸地上的造山運動和造陸運動形成山脈、高原等大的地形單元，大氣圈和水圈的形成與演變，以及生命起源與原始人類出現。（不可逆事件）。
2、幾千年至幾十萬年（最近的地質歷史時期）
第四紀冰期-間冰期的交替，海面的升降，伴隨冷暖、乾濕變化的大氣成分改變，如塵埃含量的變化、古土壤層的發育、生物種的分布、遷移和滅絕，人類文明的誕生與發展。（可逆事件）
3、幾年至幾百年（年際、年代際-世紀際）
典型事件包括全球氣溫的趨勢性上升，氣溫、海溫、降水量、徑流量、地表侵蝕、植物物候期及生長季節等的準周期性波動和突變，植物種群結構的變化和植被帶的可能移動。
驅動力：太陽活動、火山活動、大氣環流的長期變化，厄爾尼諾-南方濤動等自然因子和大氣溫室效應的增強等人為因子。
4、幾天至幾個季度
典型事件：大氣環流的季節震盪，氣溫、降水和地表經歷的季節波動，植物群落季相與農事季節的更替，土壤-植物-大氣之間生物地球化學循環的年際變化。
驅動力：太陽輻射量輸入的年循環。
5、幾秒至幾小時：
典型事件：氣候要素的日變化，幾分鐘到幾小時的天氣現象，植物與土壤的溫度日變化，土壤-植物-大氣之間的物質與能量傳遞。
驅動力：太陽輻射能量輸入的日周期。
空間尺度
1、全球尺度：空間範圍>20000km，大約相當於半球至全球尺度。特徵事件太陽輻射能分布、大氣環流和洋流、溫室效應與全球氣候變化、臭氧層破壞等。（1a~幾十億a)。
2、區域尺度：空間範圍100~20000km，地域單元有大陸、大洋陸地上的自然地帶以及海區。特徵事件季風和大型天氣過程、海流、厄爾尼諾一南方濤動、岩石圍板塊構造運動與造山運動、冰期一間冰期交替、氣候帶與地帶性植被一土壤的形成等。(1a~十幾億a）。
3、地方尺度：空間範圍10~100km。特徵事件地震、流域的水土流失、中尺度天氣系統(如中氣鏇、雷暴等)、植物物候期的水平變化、城市氣候與大氣污染、河流與水域的污染、成礦作用等。(1d~百萬a）
4、局地尺度：空間範圍<10km。特徵事件事件有火山爆發、小流域地表侵蝕、小尺度天氣系統(如龍捲風、山谷風、海陸風)、植物物候期隨地形的變化、植被冠層的微氣象、土壤的養分循環、點源和線源污染事件等。(幾s~1a）
時空尺度的聯繫性
全球系統中各種事件和過程的時間尺度與空間尺度是相關聯的。 一般說來，較大空間尺度的事件和過程，其時間尺度的範圍也較大；較小空間尺度的事件和過程，其時間尺度的範圍也較小。全球氣候變化的空間尺度可達20 000km以上，相應的時間尺度為幾十年到百年，而植被冠層微氣象變化的空間尺度僅為數厘米到數米，相應的時間尺度是幾秒到幾分鐘。
全球環境變化的驅動力
外部因素
太陽輻射；太陽活動：黑子和光斑，譜斑、耀斑，日珥等。
地球內部因素
（1）板塊運動造成的系列變化：海陸分布變化、山地和高原的隆起、火山活動（降溫作用→“陽傘效應”）、
（2）地球內部物質分布導致的地極漂移。
人為因素
人類活動所引起的地球系統的狀態和功能的改變，在工業化以來的200多年裡急劇加速，在幾十至幾百年的時間尺度上，人類活動對全球變化的影響與全球變化對人類的影響均極為顯著，人類生態系統過程已成為全球變化過程的一個不可忽視的組成部分。
而人類生態系統、土地覆蓋變化、污染物排放影響全球生物地球化學循環過程、地球表層系統組成→自然系統功能失調和變化，並通過累積性變化或系統性變化導致全球環境變化。（如全球最高溫記錄不斷打破）
