在日常生活中，我们已感到现在的环境与过去有很大的不同，冬天已不那么寒冷，城里的空气日渐污浊，夏天又显酷热，许多乡村的小河不再有顽童戏水；黄河断流，长江水患，江河如同排污管；人们可以感觉到蔬菜和鱼肉不如以前鲜美，但不一定知道因化肥用量过度使许多地方的蔬菜和供饮用的地下水中致癌的亚硝酸含量超标；太阳还是那个太阳，而地球已不是那个地球，因地球臭氧层变薄，紫外线强度增大，人类患皮肤癌和白内障的比例大大增加。这只是全球变化对人们生活影响的一个侧面。

全球变化是指气候和地表及地表以上的各种环境的变化，涉及到岩石圈、大气圈、水圈和生物圈。全球变化受到自然运动和人类活动的共同影响，目前已出现全球变暖、大气温室气体浓度增加、臭氧洞、地表植被覆盖和土地利用变化等几个比较重大的环境问题。近百年来，随着社会的发展和人口的增加，为了满足生存和提高生活质量的需要，人类不断毁林垦荒、围湖造田，增加能源用量，造成森林和草地面积减少，温室气体排放量增加，水、土壤和空气污染加剧。当这种变化超过自然界的自净能力时，就会使地球上的人类和动植物生存环境恶化。1990年全球二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别达到353ppmv、1720ppbv和310ppbv，分别较工业革命前高25％，8％和115％。大气中增暖潜力更大而且导致臭氧层破坏的氟氯烃也从无到有，因冰箱和空调等致冷机器的大量使用而大幅度增加。据1987年国际环境研究所等的报告，世界森林面积已从未受人类活动影响前的60亿公顷减少到1954年的40亿公顷；近30年减少得更快，仅热带森林每年就减少800万公顷。森林是二氧化碳吸收库，森林面积的减少降低了二氧化碳的吸收，促进二氧化碳浓度增加。

研究全球环境现状、各组成部分间的相互作用和全球变化规律，有利于提高人类预测未来气候和环境变化的水平和适应能力，合理开发和利用自然资源，实现农、林、牧、副、渔业生产的合理布局，预防和治理水、土壤和大气污染，制定全球性环境问题重大决策，防止地球环境恶化，保护和改善人类的生存环境。

数字地球的形成将极大地促进全球变化的研究。它可为全球变化研究提供分辨率更高和更快捷的信息获取方法，对预测和适应全球变化都有非常重大的作用。数字地球这种多分辨率、三维表达的地球，能使大量的地球空间数据融于一体，获得有关地表覆盖、动植物分布状况及其变化，道路，人口等信息。研究全球变化规律，需要对全球变化进行长期、持续的同步观测，获取资料。数字地球所具备的信息获取、处理和应用能力，正好为全球变化研究提供高分辨率的地表物质和能量时空变化动态的信息，同时全球变化研究也就成为数字地球应用的一个重要方面。例如，可利用数字地球提供的信息监测地表森林和草地覆盖面积的变化，为研究气候变化模型服务；还可通过监测大气和地表污染、森林火灾、水灾、火山爆发、物种随时间和空间的变化等来研究和反映全球变化，为制定相应的政策服务。