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气候问题是人类社会得以拥有稳定发展的最重要因素之一，显著的气候变迁可能直接或间接地对物种进化、种族迁徙、社会变革等产生影响<ref>{{cite journal |last1=Carleton|first1=Tamma A|last2=Hsiang|first2=Solomon M|title=Social and economic impacts of climate|journal=Science|date=9 September 2016|volume=353|issue=6304|doi=10.1126/science.aad9837}}</ref>。能否良好地分析与解释地球气候，确乎成为关乎人类福祉的重大命题。所有复杂系统都由无数不同的、相互作用的个体组成，而这些个体又可能受大量不同、随机的因素支配。这些复杂的因素甚至可能是混沌的，如地球气候系统，初值的微小差异可能带来后续的完全不同的演化进程。但是，复杂系统往往具有很好的普适性（Universal-Examples of Behavior-sity）<ref>{{cite journal |last1=Fang|first1=Fukang|title=Self-organization, Learning and Language|journal= 2005 International Conference on Neural Networks and Brain|date=2005|volume=3|issue=1906-1911|doi=10.1109/ICNNB.2005.1614997}}</ref>，这使得刻画系统中所有可能状态的集合成为可能。
气候问题是人类社会得以拥有稳定发展的最重要因素之一，显著的气候变迁可能直接或间接地对物种进化、种族迁徙、社会变革等产生影响<ref>{{cite journal |last1=Carleton|first1=Tamma A|last2=Hsiang|first2=Solomon M|title=Social and economic impacts of climate|journal=Science|date=9 September 2016|volume=353|issue=6304|doi=10.1126/science.aad9837}}</ref>。能否良好地分析与解释地球气候，确乎成为关乎人类福祉的重大命题。所有复杂系统都由无数不同的、相互作用的个体组成，而这些个体又可能受大量不同、随机的因素支配。这些复杂的因素甚至可能是混沌的，如地球气候系统，初值的微小差异可能带来后续的完全不同的演化进程。但是，复杂系统往往具有很好的普适性（Universal-Examples of Behavior-sity）<ref>{{cite journal |last1=Fang|first1=Fukang|title=Self-organization, Learning and Language|journal= 2005 International Conference on Neural Networks and Brain|date=2005|volume=3|issue=1906-1911|doi=10.1109/ICNNB.2005.1614997}}</ref>，这使得刻画系统中所有可能状态的集合成为可能。
地球系统科学起源于20世纪前期，经过近百年的发展，行星的观测运动、地球系统模型的健全，为综合性科学的发展提供了动力。对于地球系统的稳定性问题，尤其是气候问题，是涉及整个地球系统的非线性<ref>{{cite book |last1=Kabat|first1=Pavel|last2=Claussen|first2=Martin|last3=Dirmeyer|first3=Paul A|last4=Gash|first4=John HC|last5=de Guenni|first5=Lelys Bravo|last6=Meybeck|first6=Michel|last7=Hutjes|first7=Ronald WA|last8=Pielke Sr|first8=Roger A|last9= Vorosmarty|first9=Charles J|last10=Lutkemeier|first10=Sabine|title=Vegetation, water, humans and the climate: A new perspective on an internactive system |year=2004|publisher=Springer Science & Business Media }}</ref>、突变与临界点的相互作用<ref>{{cite journal |last1=Rocha|first1=Juan C|last2=Peterson|first2=Garry|last3=Bodin|first3=Orjan|last4=Levin|first4=Simo|title=Cascading regime shifts within and across scales|journal=Science|date=21 November 2018|volume=362|issue=6421|doi=10.1126/science.aat7850}}</ref>的一大挑战。2021年诺贝尔物理学奖被颁发给真锅淑郎（Syukuro Manabe）和克劳斯·哈塞尔曼（Kla-us Hasselmann），他们对复杂地球物理系统进行量化气候变化的物理建模，并且给出了对地球系统整体的可靠的趋势预测。
地球系统科学起源于20世纪前期，经过近百年的发展，行星的观测运动、地球系统模型的健全，为综合性科学的发展提供了动力。对于地球系统的稳定性问题，尤其是气候问题，是涉及整个地球系统的非线性<ref>{{cite book |last1=Kabat|first1=Pavel|last2=Claussen|first2=Martin|last3=Dirmeyer|first3=Paul A|last4=Gash|first4=John HC|last5=de Guenni|first5=Lelys Bravo|last6=Meybeck|first6=Michel|last7=Hutjes|first7=Ronald WA|last8=Pielke Sr|first8=Roger A|last9= Vorosmarty|first9=Charles J|last10=Lutkemeier|first10=Sabine|title=Vegetation, water, humans and the climate: A new perspective on an internactive system |year=2004|publisher=Springer Science & Business Media }}</ref>、突变与临界点的相互作用<ref>{{cite journal |last1=Rocha|first1=Juan C|last2=Peterson|first2=Garry|last3=Bodin|first3=Orjan|last4=Levin|first4=Simo|title=Cascading regime shifts within and across scales|journal=Science|date=21 November 2018|volume=362|issue=6421|doi=10.1126/science.aat7850}}</ref>的一大挑战。2021年诺贝尔物理学奖被颁发给真锅淑郎（Syukuro Manabe）和克劳斯·哈塞尔曼（Klaus Hasselmann），他们对复杂地球物理系统进行量化气候变化的物理建模，并且给出了对地球系统整体的可靠的趋势预测。