全球环境变化(Global Environmental Change，GEC)是由人类活动和自然过程相互交织的系统驱动所造成的一系列陆地、海洋与大气的生物物理变化。可以给人类带来巨大威胁。

由日益严重的全球环境变化问题，对地球系统进行集成研究(the integrated study of the Earth System)、旨在促进地球系统集成研究和变化研究以及利用这些变化进行全球可持续发展能力研究的联合体——地球系统科学联盟(Earth System Science Partnership, ESSP)，由以下4大全球环境变化计划组成：

(1) 世界气候研究计划(World Climate Research Programme, WCRP)；

(2) 国际地圈生物圈计划(International Geosphere-Biosphere Programme, IGBP)；

(3) 国际全球变化人文因素计划(International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change, IHDP)；

(4) 国际生物多样性计划(An International Programme of Biodiversity Science, DIVERSITAS)。

主要全球性环境问题：全球变暖、臭氧层空洞、酸雨、森林破坏与生物多样性减少、荒漠化与水资源短缺、海洋污染与危险物的越境转移。

地球表层系统作为一个开放体系，太阳辐射、大气成分、大气过程、海陆关系、海洋环流、冰盖、陆地地形、地表组成物质和人类活动等的相互作用，在一个时间序列当中可表现为多层次驱动、响应、反馈、放大等十分复杂的关系。

因此，全球环境变化既会表现出某种周期性变化，又会表现为一些渐变和突变。

全球环境变化可划分为5个时间特征：

1、几百万年至几十亿年（地质历史时期）

全球变化事件受地球行星演化规律与进程的控制，如岩石圈板块的运动导致地球上沧海桑田的演变，陆地上的造山运动和造陆运动形成山脉、高原等大的地形单元，大气圈和水圈的形成与演变，以及生命起源与原始人类出现。（不可逆事件）。

2、几千年至几十万年（最近的地质历史时期）

第四纪冰期-间冰期的交替，海面的升降，伴随冷暖、干湿变化的大气成分改变，如尘埃含量的变化、古土壤层的发育、生物种的分布、迁移和灭绝，人类文明的诞生与发展。（可逆事件）

3、几年至几百年（年际、年代际-世纪际）

典型事件包括全球气温的趋势性上升，气温、海温、降水量、径流量、地表侵蚀、植物物候期及生长季节等的准周期性波动和突变，植物种群结构的变化和植被带的可能移动。

驱动力：太阳活动、火山活动、大气环流的长期变化，厄尔尼诺-南方涛动等自然因子和大气温室效应的增强等人为因子。

4、几天至几个季度

典型事件：大气环流的季节震荡，气温、降水和地表经历的季节波动，植物群落季相与农事季节的更替，土壤-植物-大气之间生物地球化学循环的年际变化。

驱动力：太阳辐射量输入的年循环。

5、几秒至几小时：

典型事件：气候要素的日变化，几分钟到几小时的天气现象，植物与土壤的温度日变化，土壤-植物-大气之间的物质与能量传递。

驱动力：太阳辐射能量输入的日周期。

1、全球尺度：空间范围>20000km，大约相当于半球至全球尺度。特征事件太阳辐射能分布、大气环流和洋流、温室效应与全球气候变化、臭氧层破坏等。（1a~几十亿a)。

2、区域尺度：空间范围100~20000km，地域单元有大陆、大洋陆地上的自然地带以及海区。特征事件季风和大型天气过程、海流、厄尔尼诺一南方涛动、岩石围板块构造运动与造山运动、冰期一间冰期交替、气候带与地带性植被一土壤的形成等。(1a~十几亿a）。

3、地方尺度：空间范围10~100km。特征事件地震、流域的水土流失、中尺度天气系统(如中气旋、雷暴等)、植物物候期的水平变化、城市气候与大气污染、河流与水域的污染、成矿作用等。(1d~百万a）

4、局地尺度：空间范围<10km。特征事件事件有火山爆发、小流域地表侵蚀、小尺度天气系统(如龙卷风、山谷风、海陆风)、植物物候期随地形的变化、植被冠层的微气象、土壤的养分循环、点源和线源污染事件等。(几s~1a）

全球系统中各种事件和过程的时间尺度与空间尺度是相关联的。 一般说来，较大空间尺度的事件和过程，其时间尺度的范围也较大；较小空间尺度的事件和过程，其时间尺度的范围也较小。全球气候变化的空间尺度可达20 000km以上，相应的时间尺度为几十年到百年，而植被冠层微气象变化的空间尺度仅为数厘米到数米，相应的时间尺度是几秒到几分钟。

太阳辐射；太阳活动：黑子和光斑，谱斑、耀斑，日珥等。

（1）板块运动造成的系列变化：海陆分布变化、山地和高原的隆起、火山活动（降温作用→“阳伞效应”）、

（2）地球内部物质分布导致的地极漂移。

人类活动所引起的地球系统的状态和功能的改变，在工业化以来的200多年里急剧加速，在几十至几百年的时间尺度上，人类活动对全球变化的影响与全球变化对人类的影响均极为显著，人类生态系统过程已成为全球变化过程的一个不可忽视的组成部分。

而人类生态系统、土地覆盖变化、污染物排放影响全球生物地球化学循环过程、地球表层系统组成→自然系统功能失调和变化，并通过累积性变化或系统性变化导致全球环境变化。（如全球最高温记录不断打破）