本专辑首先用三个有代表性的模式介绍了国际上地球系统模式的前沿，包括这些模式中大气、海洋、陆地、海冰和冰川子模式所用的设计框架和物理参数化过程，以及模式对二十世纪全球气候模拟的优缺点和对未来二十一世纪气候变化的模拟。专辑接着介绍用地球系统模式模拟过去和未来全球变化所需要的两类强迫场，它们包括地球表面大气温室气体和气溶胶的通量排放，和土地利用与土地覆盖的变化。专辑最后介绍了地球系统模式的计算机软件顶层设计，以及这些模式关于在球面上数值求解地球流体动力学偏微分方程组方法的一些展望。

第1章  美国国家大气研究中心通用气候系统模式第四版本的描述和特征
第2章  改进后的MIROC5气候模拟——平均态、变率和气候敏感性
第3章  GFDL全球耦合模式CM3的大气模型（AM3）的动力框架、物理参数化和基本的模拟特性
第4章  GFDL CM3耦合气候模式——海洋和海冰的模拟特性
第5章  历史时期（1850—2000年）由人类活动和生物质燃烧造成的反应气体和气溶胶排放的格点数据——方法与应用
第6章  用于气候变化研究和评估的下一代排放情景
第7章  土地利用史的基本事实——过去300年全球网格化土地利用变迁、伐木活动及其导致的次生土地
第8章  1500—2100年土地利用情景的归一化——600年全球网格化的土地利用转换、木材采伐以及由此产生的次生土地
第9章  气候变化减缓及热带景观的未来
第10章  为CCSM4和CESM1而研制的新一代可扩展的用于地球系统建模的耦合器
第11章  可扩展建模系统
第12章  气候系统模式的多分辨率方法——球面重心Voronoi网格的应用
第13章  对浅水方程中多分辨率模拟方法的探索