地球系统模式是模拟大气、海洋、陆地、生物圈及人类活动相互作用的综合数值模型体系，当前主流包括美国的CESM与GFDL-ESM、英国的HadGEM、德国的MPI-ESM、日本的MIROC以及中国的CAS-ESM与BCC-ESM等。这些模式普遍参与国际耦合模式比较计划，具备碳循环与生态反馈模拟能力。未来发展方向集中在高分辨率、强耦合、多模式集合和人工智能融合，服务于气候预测与政策决策支持。