В монографии изложена научная концепция анализа и предсказуемости глобальных и региональных изменений окружающей среды; дано описание моделей климата/биосферы; рассмотрены проблемы оптимизации систем наблюдений, методы построения географических информационных систем (ГИС), а также новые приложения ГИС-технологий в космическом землеведении. В основу исследований положены основополагающие идеи о существовании порядка и хаоса в статистических динамических системах, которые изучаются в терминах множеств, информационных мер и энтропийных метрик. Описаны примеры реализации предлагаемых методов исследований при проведении ряда международных экспериментов.