为了预测未来气候变化的趋势和影响，科学家通常是利用气候系统模式。地球系统是由不同的圈层构成，包括大气圈、岩石圈、水圈、冰冻圈、生物圈，各圈层之间的相互影响是个复杂的过程。
气候系统随时间变化的过程既要受到外强迫因子如火山爆发、太阳活动等的影响，还要受到人为强迫如人类活动排放的温室气体和土地利用变化的影响。
气候系统模式就是对上述气候系统的动量、质量和能量的物理和动力学过程的一种数学表达方式，从而使得人们可以借助巨型计算机对涉及的复杂演变过程进行定量的、长时间的、大数据量的运算，了解气候系统的演变过程、模拟外强迫变化和人类活动的影响以及预测未来气候变化趋势。
近几十年来，全球气候系统模式由简单逐渐发展到复杂，并逐渐包括气溶胶、碳循环、大气化学等地球生物化学循环过程以及陆冰，形成了地球系统模式。现在对于未来的气候变化的预估，经常基于同一个模式不同试验，和不同模式不同试验的集合/集成进行。
