全球变化遥感致力于利用现代定量遥感、地理信息系统、卫星定位系统等项技术，围绕全球和区域变化及响应中的核心问题，开展生态和环境变化及相互影响等多尺度时空分布评价、变化监测与趋势模拟研究。利用遥感技术评估全球气候变化，以及其影响是当代生态及地理科学研究的前沿课题。我国863计划便有“面向全球气候变化的极地环境遥感关键技术与系统研究”等重点研究课题。美国在20世纪90年代启动了“美国全球变化研究计划”（United States Global Change Research Program，该计划旨在回答“地球在如何变化？”、“地球变化对地球上的生命有什么样的影响？”。以该计划遥感系统为例，见下图。

        该计划的数据由一系列的遥感卫星提供。不同的卫星分别用于获取水体、海面、陆地、火山、植被、大气、云的遥感数据。这些数据由11个数据中心进行获取与分发，应用于全球气候变化研究。

全球变化遥感研究内容

      全球变化遥感研究地球气圈、水圈、生物圈及其相互作用等地球系统科学和全球变化研究领域中，遥感技术发挥的重要作用。尤其关注最新发展的高分辨率和全谱段遥感技术，监测全球环境变化的能力，应用定量遥感分析技术，高精度、及时地提取关键的响应因子和影响要素。目前主要研究遥感、地理信息系统、卫星定位系统等项技术在全球水循环、碳循环中的作用，以多源多尺度数据同化与数据模型融合理论为基础，以实现模型的全遥感化为方向，关注地表过程模型和机理模型及其遥感化改进。

全球变化遥感目前主要研究方向：

• 全球和区域遥感数据集生成
• 环境因子遥感提取方法
• 生态变化与土地覆盖遥感理论
• 大气环境与水文遥感监测技术
• 基于遥感的全球变化趋势模拟预测技术

全球变化遥感研究进展

1）碳通量与净初级生产力遥感模型研究

       在全球碳储量和碳循环观测及过程研究中，采取遥感手段，快速及时地获取区域乃至全球范围的陆表碳储量和碳循环信息，实现碳储量和碳循环研究成果由点向面的推演和扩展，形成以面状信息为基础的完整的成果表达，准确、及时地得到监测范围内多时空尺度的碳储量和碳循环的时空分布特征。

2）基于3S的流域水文模型研究

       建立了水位预报神经网络模型。首先根据低分辨率的雨量资料建立了6小时预报模型，并采用多种方案对6小时模型进行了分析比较，得出了有效的建模方案，然后采用这种方案，根据高分辨率的雨量资料建立了实时预报模型，对未来3小时、6小时及9小时的水位进行了预报。

       例如基于神经网络的日降雨～径流耦合模型。首先利用简单线性模型对日径流量进行初步模拟然后再利用神经网络对这一初步模拟值进行优化调整。通过实例验算，这种耦合模型得出了令人满意的结果。

       开展了利用GPS反演大气可降水量研究，对日降雨～径流耦合模型进行修正，为水位预报提供基础信息。

       建立了基于GIS的分布式水文模型。该模型首先利用SCS模型进行分布式产流计算然后采用洪水扩散演进模型进行汇流分析。在该模型中遥感和GIS这两大先进技术得到了充分应用。

3）痕量气体遥感反演研究

       大气污染是全球变化的焦点。近年来，全球大气由于人类活动正经历快速变化，大气痕量气体及浓度随着人类活动的发展发生了巨大的变化，各种温室气体通过温室效应导致全球变暖，BrO、NOx、CH4等各种痕量气体对大气臭氧的破坏已经引起了全球大气科学家的关注。

      大气中痕量气体的研究，主要包括观测和数据分析、实验室研究、以及模式模拟等几个方面，但是所有的这些方面研究都有赖于稳定的、精确的、长时间、大范围的、系统的监测得到的痕量气体的信息。目前，传统的大气痕量气体监测主要是基于定点采样观测技术去获得数据，仅能反映取样点很小范围内的空气污染程度，而且通常定点的地面大气痕量气体的观测还要辅助化学分析仪器，分析设备复杂，费用昂贵，而且只能得到近地面很小区域范围内的大气成分信息，在垂直梯度观测的空间分析站点也非常有限，无法得到大气柱总量。

       光谱遥感技术是近年来迅速发展起来的一门综合性探测技术，与传统的定点取样检测法相比，它主要具有以下特点：（1） 远距离对气体排放物进行实时监测；（2） 快速分析多组分混合物；（3） 无需繁琐的取样手续；（4） 可获得地面或高空大区域三维空间数据。由于光谱遥感技术自身的优势，它既可以进行地基遥感，获取定点的大气痕量气体的柱总量，更主要的是可以应用于卫星观测，得到大尺度空间范围内的痕量气体分布，还可以细致地得到不同大气层，如：对流层、平流层的大气痕量气体信息。