随时间、气候研究、预测、观测和计算的需要不断扩大。由日本小池俊雄于1992年9月提出,1999年在美国陶森会议批准。目的是弥补常规观测和科学试验观测的不足。至2002年9月,在大气观测方面,已包括世界气象组织的全球地面网站989个、高空网站150个、大气网站22个,可提供地面气候要素、大气环流、大气成分、云和辐射等资料;在海洋观测方面,已与全球海洋观测系统(GOOS)合作,进行海洋气候观测,可提供海气通量、淡水收支、海水温盐廓线、海洋环流、海平面高度、海洋碳交换等资料;在陆地观测方面,已与全球陆地观测系统(GTOS)共同制定陆地气候观测计划。目前,运行的有世界水文循环观测系统、全球陆地冰川网、全球陆地永冻带网、生态网,并已制定对水圈、冰雪圈、生物圈进行观测的内容和要求,进行全球地面网站臭氧观测,在网上发布每天臭氧总量图。还将利用各国发射的新卫星和地基系统,进行综合,以提供各种区域的或专题的观测资料,支持发展中国家观测系统的建设。