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）