关于自然地理学 - 定义

1. 关于自然地理学-定义 研究自然地理环境的组成、结构、功能、动态及其空间分异规律的学科（据大百科） • 用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的地球表层自然环境（对象）的组成、结构、区域分异特征、形成与变化规律以及人与环境相互作用（内容），从而对地表自然环境进行评估、预测、规划、管理、优化、调控（目的/意义）的学科（据王建）

2. 自然地理学／地文学专注于地球陆地表层及其外围的特征和形成过程自然地理学／地文学专注于地球陆地表层及其外围的特征和形成过程 • 重视对于了解当代地球环境必不可少的空间变异和时间变化 • 的是认识地球自然环境怎样成为人类活动的基础并受人类活动的影响/人-地。 • 自然地理学通常分为地貌学、气候学、水文学和生物地理学等 • 现在的自然地理学在晚近环境和第四纪变化的系统分析中更加具有整体性。 • 它采用数学模拟、统计模拟以及遥感方面的专门技术 • 发展出探索环境管理和环境设计的研究 • 它受益于与其他学科如生物学（尤其是生态学）、地质学、工程学的协作。 • 在许多国家，自然地理学的学习和研究与人文地理学有密切的联系。

5. 2、 自然地理学：地位与作用 • •地理学两个基本学科之一 • •科学的价值与生命力在于满足人类的需求——物质、精神（包括好奇心） • •自然地理学为人类认识自然，合理利用资源，改善生存环境服务。

6. 自然地理学的作用举例 对科学认识的贡献 • •区域综合研究，如人口、社会与资源环 • 境（环境-社会动态），城市气候学，土 • 地利用与土壤侵蚀 • •区域之间的相互依存性，如流域动力学 • •尺度间的相互依存性，如环境变化 • •空间表述，如地理信息系统 • •学科之间的交流，如环境考古学

7. 对决策的贡献 • •地区和地方决策，如水资源分配（科罗拉多河水坝管理），河漫滩湿地规划 • •国家决策，如能源政策，技术危害（核废物处理的风险评估），全国泛滥平原政策（密西西比河洪水） • •国际决策，如应对全球环境变化（大河流域对气候变化的适应），饥饿问题（多重因果关系）

8. 3、 自然地理学：发展与原则 发展趋势 • •研究方式/发展途径的多样化 • •学科的演变与范式的扬弃 • •关注科学哲学的发展，整体与细节并重 • •模型是自然地理学的基础（物理学与生物地球化学原理） • •环境过程的空间格局（过程与变化结合） • •多学科的广泛合作，特别是与人文地理 • •人类影响研究不仅是关于环境和过程，而且可发展到预测未来环境变化 • •参与决策咨询，进行关于自然地理学特征和潜力的教育 • •空间影响分析及其管理方式用于全球变化研究 • •环境研究的文化方面与环境设计 • •全球问题：环境变化、土地与生命……

9. 基本原则 • 对于学科 • •强调空间观点 • •模拟过去、现在的过程，关注未来 • •提高对于学科发展方式的意识 • •关注环境问题（尤其全球尺度），参与问题的分析、解决，发展环境设计方式 • •莫丧失学科特性，避免泛化与分化 • •了解学科价值（关注自然环境整体性并跨越自然科学和人文科学之间的界面） • •保持对其他学科的认识，加强合作 • •澄清学科目标，并保证与其他学科、决策者、大众沟通 • 对于研究者个人 • •充分的文献研究 • •抵制发表“换汤不换药”的论文 • •保持署名方式，以免数据库不易区别

10. 自然地理系统概述 • 系统的一般概念 • •由若干要素（元素、因子、部分）组成 • 的整体；各要素之间，要素与整体之 • 间，整体与环境之间存在联系（物质流 • 与能量流），构成网络关系，形成特定 • 的结构；系统具有不同于要素的新功 • 能；系统是多级的、有序的。

11. •系统分类 • 􀀹 按构成：物质系统、概念系统 • 􀀹 按要素：自然系统、人工系统、复合系统 • 􀀹 按物质能量交换：孤立、封闭、开放系统 • 􀀹 平衡/非平衡系统、过程-反应系统、控制系统

12. An open system

13. A leaf is an open system

14. 景观与自然地理环境 Landscape: What we can see statically.

15. Dynamic Systems: What we can explain

17. 自然地理系统/地球表层系统及其特点 • 1）系统的要素 • •组成物质：固态（岩石、冰雪），液态（水），气态（空气、水汽），有机态（植物、动物、微生物） • •物质要素：岩石圈，水圈，大气圈，生物圈 • •地理要素：地质、地貌、水文、气象、气候、植被（生物群落）、土壤（土被）

18. 自然地理系统/地球表层系统及其特点 • 2）系统的性质 • 物质系统、自然/复合系统、开放系统、非平衡系统、过程-反应系统、控制系统 • 3）系统的特点 • •物质循环与能量流动：输入、输出、储存 • •信息反馈：信息流、正反馈、负反馈 • •系统平衡：均衡态平衡、动态平衡 • 4）系统驱动力：太阳能、地内能、人类……

19. 自然地理系统/地球表层系统及其特点 • 5）系统的时空尺度

20. 自然地理系统/地球表层系统及其特点 • 6）时空尺度与复杂性

21. 自然地理系统/地球表层系统及其特点 • 7）Spheres of Geosystems

22. 自然地理过程及其分类

29. 自然地理系统的结构和功能 • 自然地理系统的整体性

30. 自然地理系统的多级性 • •多级性的本质在于系统的非均质性 • •多级性的逻辑形式表现为子系统的分化 • •多级性的空间形式表现为尺度与区域分异规律

31. 自然地理系统的空间分异规律 • 1）影响自然地理系统空间分异的因素 • •热力因素： • 太阳辐射能 地带性因素 • •下垫面因素： • 地表物质 非地带性因素

32. 自然地理系统地域分异规律 • •地带性与非地带性规律 • 全球地域分异规律 • 热力分带、海陆分异 • 海陆内部地域分异规律 • 大陆内部：地带性分异（热量或热量+水分，对后者尚有争议即经度地带性是否成立）；区域性分异（地形条件） • 海洋内部：地带性分异（热量），区域性分异（ 洋底地形与海流、水团），环状分异（距离陆地的远近，大陆架与入海河流的影响） • 垂直地带与水平地带的关系

33. 自然地理系统的功能 • •物质能量交换、储存的能力：生产能力 • •保持系统稳定与平衡的能力：反馈调节 • 1）自然地理系统的生产潜力 • •净第一性生产量与总生物量▼ • •农业生产潜力 • 􀂾光、温、水、土潜力 • 􀂾实际生产力 • 2）自然地理系统的调节功能

37. 人与自然地理环境的关系 • 1）人类对自然地理环境的依赖与利用 • • 人类对自然地理环境的依赖性 • 对物质与能量的需求，对生存环境的依赖——资源与环境。 • 2）人类对自然地理环境的认识与利用 • • 自然区划 • 对空间分异规律的认识与利用，是区域发展规划的基础，为区域开发服务。 • • 资源评价 • 对要素性质与运动规律的认识，指导资源开发、利用与管理； • 水资源评价：水量、水质、补给与平衡； • 土地评价：针对土地质量状况，适宜性与生产潜力，资源利用合理性等方面进行。 • • 土地利用 • 土地是一个多义词，从自然地理角度看，是一个综合概念，指陆地一定空间自然要素的有机组合。 • 自然地理系统的空间分异决定了土地类型的多样性，决定了土地利用的基本原则：因地制宜—靠山吃山，靠水吃水。但千万别“坐吃山空”！

38. 人类对自然地理环境的影响 • •土地覆被变化 • 地表物质与结构的改变，引起系统功能性的变化。 • •环境污染 • 有毒有害物质进入自然系统，造成功能性变化与毒害性。 • •资源耗竭与破坏 • 改变物质迁移的自然过程，集中释放特定种类的元素与化合物，同时改变地表覆被。

39. •如何认识人与自然的关系？(3种观点) • 人类是自然之子，从属于自然（in） • 人类是万物之灵，自然的主宰（over） • 人类是地球一员，与自然同在（with） • 人类必须在了解自然的基础上利用自然，并时刻注意控制自己，保持与自然的和谐、平衡。

40. 地球系统科学

41. 如何认识一个系统 物质组成 系统各部分中的过程 系统各部分之间的相互作用－反馈

42. 主要内容 一、地球系统概念形成的历史 二、地球系统的圈层结构、物质组成 及其基本性质 三、人类圈的概念及其发展 四、地球系统各部分的相互作用

43. 一、地球系统概念形成的历史 1. 古代自然哲学对地球系统的认识 2. 地球系统概念的发展

44. 1. 古代自然哲学对地球系统的认识 基本的生存和社会需要：农牧业和航海 古代希腊的贡献 重视自然、重视现实、追求理性 从整体上对自然现象作直观的观察，以自然界的统一性为前提。 在对大量自然现象继续分析和分类的基础上，力图对整个世界进行总结和概括，为自然科学的形成提供了事实和方法。 方法论：观察、思辨，缺少实验。

45. 古代中国的贡献 <<逸周书>>： 24节气72候的自然历。 <<吕氏春秋 . 十二纪>>： 孟春纪第一；仲春纪第二；季春纪第三； 孟夏纪第四；仲夏纪第五；季夏纪第六； 孟秋纪第七；仲秋纪第八；季秋纪第九； 孟冬纪第十；仲冬纪第十一；季冬纪第十二 <<史记 . 货殖列转>>： ……太阴在卯，穰；明岁衰恶。 至午，旱；明岁美。 至酉，穰；明岁衰恶。 至子，大旱；明岁美，有水。 至卯，积著率岁倍…… 逐月概括了各月可能出现的异常和灾害。 描述了黄河流域一带的年景变化，反映了气候变化周期。 墨子 沈括：现在已知的第一个从古生物化石推断气候变化的科学家 天人合一：人类活动与自然相协调 阴阳矛盾及其转化的朴素辩证思想：自然界的季节和年际变化

46. 2. 地球系统概念的发展 （1）近代和现代地球科学体系的形成和发展 文艺复兴：哥白尼提出日心说，一方面打破了地球中心的概念，更重要的是，他暗含了自然界并无所谓中心，只是从数学简单性角度把太阳作为中心。 科学方法论：归纳法和演绎法 现代基础学科的发展：数学、物理学、化学 牛顿发表的巨著《自然哲学的数学原理》 社会需求和发展的推动：矿藏、远程贸易、新产品开发…… 战争的需要 探险活动 现代科学分支的产生：地质学、地理学、气象学、海洋学、植物学、天文学…… 学科分支间的交叉：海洋地质学、海洋生物学、海洋物理学、海洋化学…… 技术的对科学发展的支撑和相互促进：观测仪器、实/试验仪器、通信设备和网络……

47. （2）地球系统科学思想的产生 科学发展的需要：学科发展带动交叉和综合，并带动新学科的产生。 科学方法论的准备：控制论、系统论、信息论、协同论…… 社会发展中面临全球环境问题，如全球增暖、臭氧洞、土地利用等，单一学科的知识无法解决。 技术发展的支撑：计算机、卫星、高精仪器、观测网络…… （FGGE，EOS，GCM，GIS）

48. 1959年： 地球物理年 第一次把地球环境作为一个整体对它的各个部分 进行多学科、多现象的同时科学观测 初步认识到地球上的种种现象是相互关联的 国际合作 1960s－1970s： 海气相互作用研究受到高度重视 遥相关研究 1970s末期： “气候系统”概念和研究体系的形成 平均－变率－多时空尺度－系统 五圈 更加强调物理系统及其过程 1980s： “地球系统”科学概念的提出 五圈 物理过程＋化学过程＋生物过程 人类活动的地位、作用和与其他部分的相互关系

49. 地球系统科学的定义 地球系统指由大气圈、水圈、陆圈（岩石圈、地幔、地核）、冰雪圈、生物圈和人类圈组成的有机整体。是作为相互作用过程的集合，而不是单个部分的组合。 地球系统科学将地球大气圈、水圈、岩石圈、冰冻圈、生物圈作为一个相互作用的系统，研究它们之间的物理、化学和生物的过程，并与人类生活和活动结合起来，借以了解现状和过去，预见未来。从而为全球环境变化预测建立科学基础，并为地球系统的科学管理提供依据。地球系统科学研究的空间范围从地心到地球外层空间，时间度从几百年到几百万年。

50. 二、地球系统的圈层结构、物 质组成及其基本性质 1. 大气圈 2. 水圈 3. 生物圈 4. 冰雪圈 5. 陆圈（岩石圈、地心和地核） 6. 人类圈