全球变化研究由于全世界的关注取得了很大的进展，对未来全球气候变暖趋势作出了预测。联合国政府间关于气候变化小组委员会（IPCC）在1992年报告中指出，基于大气层中“温室气体”CO2含量将增加一倍，到2100年地球表面平均气温将升高1.5～4.5℃。气象专家预测，到2025年气温上升1℃，到2050年将上升1.5～2.5℃，到2100年将上升2.5～4.5℃，并对相应发生的全球环境变化和社会影响（旱涝灾害、荒漠化、海面上升、淡水资源匮缺、陆地生态系统恶化等）作出评估。但是由于全球尺度问题的错综复杂，时间跨度大，地域广阔，有许多不确定因素、机制和规律还未被人们所发现和认识。因此，全球变化研究还有待吸引众多学科的科学家、国家和组织共同攻关，可望在以下几方面取得进展：
1）综合性、多尺度、长期连续的全球观测系统和数据信息系统的建设，这是研究全球变化的基础。现国际上正发展三个相互关联的全球气候、海洋、陆地观测系统，此外还有专门性的、区域性的和国家级的观测系统。美国与有关国家合作拟于1998～2014年间发射一系列极轨卫星和低倾角卫星组成的地球观测系统（EOS），它将提供对陆面、生物圈、固体地球、大气和海洋的至少15a的全球观测。为保证研究全球变化所使用的数据信息质量、加强数据获取、交换的机制和数据资源的共享，需加强数据组织和科学研究计划之间以及各数据机构、中心的配合与协调。为此，1997年国际IGBP的数据信息系统（DIS）和世界数据中心（WDC）共同研讨数据的管理和共享问题，如WDC如何满足IGBP核心项目对数据的需求，对现有的数据网络系统如何进一步改进和扩充等，提出了要加强海洋生物学、海岸带、水文学、生态学、古气候与古环境以及土地和社会经济等方面数据的使用和改进。此外，还强调了WDC应发展一些跨学科的综合性数据集等。
2）地球内部各圈层及表层的动力学研究对全球气候环境变化的影响。目前地球科学各分支学科已逐步将自己传统的研究焦点与全球变化结合起来。第四纪地质学从研究过去地质历史中的重要事件和演化过程来预测未来全球变化，获得了新的活力和意义。地幔和地壳中的CO2通过火山喷发和强烈的地震活动进行释放及全球碳循环CO2的源汇问题，大陆地壳动力学的演化、板块运动的驱动机制、造山运动、岩石圈的结构和演化、深部地质作用、地球轨道参数变化周期的变异等对全球气候变化的影响研究将获得进一步加强。
值得提出的是，最新研究认为，地球存在着圈层差异旋转，即地球外层自转减速，内层自转加速。1996年通过地震波测量，发现地球内核旋转速度每年比地壳地幔快1°。这种圈层差异旋转如何影响太阳辐射量的变化，从而控制地球内核能量的释放，产生地球轨道和太阳轨道的全球变化的响应，向地球科学提出了新的挑战。
3）提高研究古气候、古环境变化的时间分辨率和尽可能长的时间序列，发展新的技术方法和测试分析手段。除原来的冰心、黄土等重要支柱外，新发展起来的树轮、湖泊纹泥、珊瑚、洞穴沉积等也是获取高分辨率气候记录的重要载体。近年来发现从泥炭纤维中也可提取古大气CO2浓度、古温度、古湿度等重要气候信息。吉林金川泥炭纤维素的δ18O记录以20年的分辨率描述了过去5000多年气温的变化，甚至通过δ18O记录还获得了太阳活动水平变化与地表温度变化的相关关系。
各种地质、气候突变事件发生的时间、速率和古气候、古环境的再造都要求一定精度的测年技术和方法。目前除14C法外，还有K-Ar（40K-40Ar,40Ar-39Ar）法，铀系法，裂变径迹（FT）、电子自旋共振（ESR）、氨基酸外消旋（AAR）、热释光（TL）和光释光（OSL）等。根据不同时段、不同测年物质采用不同方法。对珊瑚骨骼的测年精度可达年或数年，对树木年轮的精度可达年或季。最近应用AMS14C（加速质谱）测年法，在湖泊、岩溶沉积的分析中，建立了高分辨率的时间系列。Os,O等同位素在沉积物中的比值记录，如18O/16O,87Sr/86Sr,187Os/186Os等可以提供全球地质环境变化的许多信息。如在末次冰期水中18O/16O比值快速变化，显示冷暖气候交替频繁，气候状态很不稳定，在100a内温度可改变幅度约5～6℃。
对古气候的定量研究有采用模拟方法，用概念法再造古大气环流和降雨分布，用严格的数值法-能量平衡模式（EBM）和一般循环模式（GCM）再造地质环境。还有用岩性和古生物资料推断古气候。最近生物分子法已开始成为再造古气候古环境一种新的重要手段。尤其是Uk37确定海水表面温度（SST）再造中，可获得很高的分辨率，这为研究小于千年尺度的全球变化提供了条件。
在第30届国际地质大会上反映的新的研究方法有利用澳大利亚、非洲、北美和亚洲浅钻孔温度记录研究全球地表温度变化的百年趋势。这种记录不但容易获得，而且比其他替代性温度指标更为直接。
4）青藏高原隆升对全球环境和气候影响的研究。众所周知，青藏高原自约40Ma前开始隆升，全球气候和环境出现了多次大的变化。尤其是进入第四纪以后，年平均隆升率为1mm。距今2.4～2.5Ma和距今0.6～0.7Ma的隆升导致了大气环流的突然变化，极地降温，形成大冰期。高原的隆升对亚洲甚至全球环境变化的影响至今尚未停止，因此加强对高原隆升的成因和机制的研究，不仅能揭露地球深部作用的过程，还可以进一步弄清对周边环境所产生的影响。
5）人类活动对全球变化的影响研究。1996年4月在德国举行的国际地圈-生物圈计划（全球变化）第一届大会指出，在全球变化研究中，特别需要重视人类活动对全球变化的影响。人类活动对土地的利用、对海岸带的开发、工业废气的排放等等都在影响着环境和气候。1995年IGBP和HDP（全球环境变化人文计划）共同拟定了“土地利用/土地覆被变化科学研究计划”。这主要因为土地利用和土地覆被变化在全球环境变化和可持续发展中占有重要的地位。人类对与土地有关的自然资源的作用，改变了土地的覆被，从而影响全球环境的变化。反之，全球环境变化又会通过气温、降水、干旱、土地退化等影响土地覆被。这里强调的是如何控制人类经济活动对土地利用的影响。许多国家如美、日和一些国际机构如联合国环境署已认识到，在预测未来50～100年的土地覆被变化趋势中，人类的土地利用活动将起最主要的作用。已开展了用高分辨率雷达、遥感等方法监测分析土地覆被的时空变化，从而采取相关的对策。现有人提出要建立“人地系统动力学”，研究地球表层人地系统相互作用动态变化的规律，为区域可持续发展模式的制定提供科学依据。
全球气候变化领域的前沿研究