研究地球表層(一個非生物、生物和人的巨系統(tǒng))的狀態(tài)、結構、功能、演化等規(guī)律的科學。地球表層指與人類直接有關的一部分地球環(huán)境,其范疇大致上始大氣對流層頂,下至巖石圈上部,包括大氣、水、巖石、生物在內的特殊圈層。由于太陽輻射能在地球表層流通轉化成負熵流,使地球表層形成遠離熱力學平衡態(tài)的穩(wěn)定的耗散結構系統(tǒng)。

中文名

地球表層學

簡介

包括龐大的自然地理系統(tǒng)、自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生態(tài)系統(tǒng)(包括社會經(jīng)濟系統(tǒng))3個基本層次;是一個由非生物過程、生物過程和逐漸居于主導地位的人文過程相互疊加有自組織能力的物質體系,具有從混沌到有序的長期演化發(fā)展歷史。

發(fā)展史

人們很早就把地球表層看作一個整體的物質體系,1875年奧地利地質學家休士(E. Suess)稱它為生物圈,20世紀20年代蘇聯(lián)礦物學家維爾納茨基(V. I. Vernadsky)進一步闡明生物圈的概念。

1883年李希霍芬(F.V. Richthofen)首先提出地球表面的概念,認為地理學就是研究地球表面上相互聯(lián)系的各種現(xiàn)象。1910年蘇聯(lián)地理學家勃羅烏諾夫(P.I. Brounov)提出地球表層概念。此后地理學界將地球表層稱為地理殼、景觀殼、生物圈、地殼外層、地理環(huán)境、最大的生態(tài)系統(tǒng)等。名稱雖然不同,所劃定的范疇也有所差異,但其研究對象均指地球表層這一組獨特的圈層。

顯然,上述任何一種理論,始終未能完整地概括地球表層全部實質性內容。隨著科學技術的發(fā)展,特別是近數(shù)十年來地球物理學的突破,多種學科長足進步,人們可以迅速地獲取地球表層運動的各類豐富信息。遙感技術、計算技術和工具的發(fā)展,為地球表層學的誕生孕育著直接條件,特別是系統(tǒng)科學和一些橫斷科學的興起,為創(chuàng)立多學科、高層次的綜合科學奠定了理論基礎和方法。

中國科學家錢學森教授于1983年倡議創(chuàng)建“地球表層學”,并認為“是門跨地理學、地質學、氣象學、工農業(yè)生產技術、技術經(jīng)濟和國土經(jīng)濟的新學科”。論述了它的內容、目的與意義。1986年11月12日第二屆全國天地生相互關系學術討論會上,錢學森又提出地球表層學是地理科學的基礎理論。著名地理學家黃秉維教授贊同有意識地建立研究地球表層這個巨系統(tǒng)的學科。這與國際學術界提出的“地球系統(tǒng)科學”相呼應。

科學價值

研究價值

地球表層學是溝通自然科學與社會科學的交叉科學,有廣闊的研究領域和豐富的研究內涵,主要研究地球表層各子系統(tǒng)之間能量、物質和信息的流動轉化及動態(tài)規(guī)律;有序與混沌;人和環(huán)境之間的相互作用;外部空間環(huán)境及其物質能量流對地球表層及人類的影響;地球表層的結構、功能及歷史演化。

研究意義

地球表層學是在地理學、地質學、氣象學、水文學、人類生態(tài)學、資源學、地震學、環(huán)境科學等基礎之上的更高層次的綜合與概括。其研究目的是不斷地改造和協(xié)調自然地理系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng),避免錯誤的策略和盲動導致地球表層的退化,克服熵增,改善其功能和結構,提高自然生產力。