地球系统模型（earth system model），理学-生态学-可持续生态学-生态管理-生态系统评价-地球系统模型，基于大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈和生物圈组成的系统中的动力、物理、化学和生物过程建立起来的，定量化描述该系统变化规律的数理方程。地球系统模型原理为模拟大气、陆面、海洋和海冰等的分量模式耦合，然后用数值方法进行求解，并在计算机上付诸实现。全球变暖正在严重影响着人类的生产活动与生活环境。地球系统模型成为了全球变化研究最重要的、不可替代的研究手段之一。科学家根据人类活动的温室气体排放量高低来设定各种情境下的地球系统模型，利用未来经济发展水平或条件预估未来的碳排放情景，为确定有序人类活动方案提供了有效见解。地球系统模型的发展可分为三个阶段。基础阶段为物理气候系统模型，该阶段以地球流体为主体，固体部分只考虑陆面过程。中间阶段为地球气候系统模型，在物理气候系统模式的基础上，考虑大气化学过程和地球生物化学过程。在成型阶段形成了相对完整的地球系统模型，在地球气候系统模型的基础上，进一步考虑其与固体地球和空间天气的相互作用。