我国的地球系统科学研究向何处去
蔡云龙2009中国自然地理学发展趋势与优先领域
化学循环的重要支撑 。多学科协作是解决当前重 大问题的一种必要条件 。自然地理学需要保持和 培养与其他学科的密切联系 ,与其他学科合作 ,甚 至需要组建多学科队伍 。同时 ,自然地理学在清醒 认识其他学科进展的背景下 ,应该保持自身的性 质 、目标和方法 。
近年建立且发展迅速的地球系统科学 [ 4 ]和可 持续性科学 [ 5, 6 ]是当前重要的国际学术前沿 ,对自 然地理学的发展至关重要 。自然地理学对此类学 术领域曾经有过重要贡献 ,但目前的表现显得贫 乏 [ 3 ] ,根本原因是基础理论和研究方法的原创性 不足 。因此 ,需要把握地球系统科学和可持续性科 学的发展趋势 ,创新自然地理学的科学理论 、研究 方法和手段 。
科学研究需要把握学科的发展趋势和优先领 域 。本文阐述中国自然地理学发展的主要影响因 素 、未来趋势 、优先领域及特殊区域 。
1 影响自然地理学发展的主要因素
1. 1 社会需求 全球环境变化 (特别是气候变化 )是当前科学
界 、决策界和公众的关注热点 ,加之中国独特的自 然环境 、人文背景以及经济社会发展的特殊阶段 , 对自然地理学提出了特殊的需求 。总体上讲 ,与中 国自然地理学研究相关的重大科技需求主要表现 为 :如何在环境变化中维持水土资源保障和生存环 境 [ 1 ] 。公众日益增长并且必然持续不断的环境意 识也将对自然地理学提出更多 、更高的要求 。未来 若干年中国自然地理学研究在紧密结合国际学术 前沿的同时 ,应该更加重视针对当前中国经济和社 会发展的需求 ,找准中国自然地理研究亟待解决的 科学问题和重要区域 ,确立研究方向和优先领域 , 提高综合解决实际问题的能力 。
地理科学导论课后习题
地理科学导论课后习题 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-第一章第一节：1、为什么地理科学要重视地球系统研究？2、为什么只有地球上有生命存在？3、“只有一个地球”的口号在人类社会生活中有何重要意义?4、第二节：1、有人说：按现在科学水平，即使没有太阳辐射，人类靠水力发电，燃煤火力发电也可以解决人类能源问题，这种说法对吗为什么2、3、太阳辐射呈增大趋势，是不是当前全球变暖的重要原因？4、举例解释“地上现象，天上原因”这句话。
第三节：1、从地表到大气层顶部气温越来越低，这种说法对吗？2、自南向北流动的河流和自西向东流动的河流侵蚀的特点有何不同为什么3、4、从中国到美国和从美国到中国的航空旅客如何调整时间为什么5、6、地球自转在赤道和两极线速度有很大差异，但为什么低纬度地带不感到时间过的慢，高纬度地带的人也不感到时间过的快？7、许多科学家和社会学家都预言，地球上的石油只能用几十年，煤也只能用几百年，大量的稀有金属只够用几年、几十年，人类按这样的速度发展下去总有一天要毁灭。
你怎么看这个问题？8、地球史学家说，现在是地球第三次寒冷期；第四纪学家说，现在是气候转暖期；气候学家说，现在是本世纪温暖时期；气象学家说，这一、二年气温偏低。
他们的说法为什么看上去互相矛盾？第四节：1、有人提出地球表层是同心圆状的层圈构造，即先是岩石圈，依次是水圈、生物圈、气圈，这种看法对吗？2、生物圈和智慧圈有何区别智慧圈最终能代替生物圈吗3、4、为什么火山多的地方，地震、温泉、地热也多？5、有人说人类对地理环境的行为是地理环境退化的表现，你怎样评价？6、有人说人的生活环境主要在陆地，尽量增加陆地面积扩大生存空间，是人类发展的必有之路，你如何评价这一观点？7、有人提议建立“城市自然地理学”有人提出反对，理由是自然地理是研究自然规律的，城市环境有人类参与，不属于自然地理的研究领域，你如何看待这个问题?8、第二章：第一节：1、用三维地带性分析上海、青藏高原、新疆的环境特征和农业生产条件2、搜集我国各地区居民的资料，说明各地区、各民族居民与地理环境的关系3、以秦岭淮河为界，谈谈中国东部季风区的自然环境，农业生产方式、地域文化有何不同为什么4、5、以太行山为界谈谈华北与西北的自然环境，农业生产方式、地域文化有何不同为什么6、7、分析青藏高原与长江中下游平原自然环境，农业生产方式、地域文化有何不同为什么8、9、分析贵州地理环境的有利与不利因素。
地球系统科学~知识整理
第一章、地球系统科学1、如何认识一个系统：1物质组成2系统各部分中的过程3系统各部分之间的相互作用－反馈2、地球系统科学的定义地球系统科学：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。
3、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。
4、水体：天然或人工聚集的水成为水体。
5、水圈：地球表层水体的总称。
（水圈中的水以三相存在，分布于地表、地下和大气中。
）6、生物圈：生物圈是地球上所有动物、植物和微生物等生物有机体及其活动空间的总称。
生物圈占据了包括大气圈对流层下部、几乎整个水圈以及岩石圈表层的薄层范围。
其核心部分，即地表面以上100米至水面200以下米之间，集中了绝大部分生物。
7、冰雪圈。
冰雪圈的5个组成部分：海冰、大陆冰原、季节性雪盖、永动土和高山冰川。
前两者是最重要部分。
相对于液态和气态的水而言，冰和雪具有相对的稳定性。
冰雪圈覆盖全球海洋的7％，多年冰覆盖陆地表面的11％，但其覆盖范围可变。
冰雪圈的分布范围对地球表面温度非常敏感。
水的冰点恰好位于地球表面最高和最低温度之间约一半之处。
冰、雪和冻土分为常年（多年）性和季节性。
季节性冰、雪和冻土产生的季节影响和年际影响非常显著。
因常年性冰、雪和冻土的分布稳定少变，在十到百年尺度以上，可以产生比较固定的影响过程和影响趋势。
冰雪圈的重要性：（1）稳定的对太阳辐射的高反射率，影响地表能量收支。
（2）极地大气－冰－开放海洋的能量交换过程。
（3）约占总水量的2％，占有地球上近80％的淡水资源。
（海平面）补充：岩石圈地球是由一个物质分布不均匀的同心球层构成，它包括地壳、地幔和地核。
健康地质：探究地质环境与人类健康关系的新兴学科
文图/张隆隆 黄园英 郝景燕 蔡敬怡第一作者简介 张隆隆，高级工程师、硕士研究生导师，主要从事矿山治理、土壤修复、边坡植被恢复、国土空间生态规划、生态地质与健康地质调查、盐碱地改良和生态质量评价等方面的研究工作。
主持项目10余项，编写专著2部、编写《健康地质100例》《大地质支撑健康中国》《健康地质这样做》等健康地质与生态修复领域科普报告5部，发表论文（第一作者）6篇，授权发明专利2项。
随着经济社会的不断发展，不当的人类活动对地球环境的破坏加剧，气候变化、环境污染、资源枯竭、物种多样性锐减、湿地退化等系列生态问题日益凸显。
《健康星球，健康人类》指出，全球每年23%的死亡人口（其中28%为5岁以下的儿童），是由于自然环境因素改变导致不健康的生态环境及突发性疾病造成的，如空气污染导致世界每年700万人死亡，化学品暴露（石棉、铅中毒）导致世界每年死亡超百万人，人类所有传染病中，大约60%是人畜共患病，占新发传染疾病的75%。
世界卫生组织（WHO ）预估2030—2050年间，每年会有额外的25万人死亡，主要死于由气候变化导致的营养不良、疟疾、腹泻和热应力造成的。
生态资源的消耗及人类活动污染足迹的快速扩增，使人类在生命健康和社会福祉方面承担日益增长的成本。
空气污染、化学品暴露及自然资源开采等，都是以消耗自然生态系统——人类生命的支持体系为代价的。
为了赢得未来对突发性灾难、病毒性疾病斗争的胜利，同时确保地球上后代生物的完整性、多样性，需要跨学科、跨部门地思考应对方法。
为贯彻落实“健康中国”战略，中国地质调查局国家地质实验测试中心发挥地质行业的专业20自然资源科普与文化·2024年第2期优势，将人类演化史置于地质历史时期中统一思考，积极探索构建健康地质新学科研究体系。
健康地质，是对人类健康永续发展与地球生态宜居关系的探索；是数字化变革下，在人类健康、生物健康、系统健康、行星健康等共有健康视角下，地质新研究范式的尝试；是地质调查转型到大地质、大调查、大资源、大视野、大数据、大重构、大服务新时期的具体体现；是运用系统地球科学方法，研究元素、空间、地质过程、资源等对人类健康的影响，以此来监测、评估、预测、防控与预警；是着力解决制约经济社会高质量发展的重大资源、环境、生态、灾害与疾病等问题，全面落实 “健康中国”与“美丽中国”战略。
现代地理学的特征与发展趋势
现代地理学的特征与发展趋势摘要：认识一门学科的发展趋势,必须要了解学科的特性，通过研究学科的发展态势，有利于把握学科的前沿，以至于研究可以跟得上社会的发展.在现代地理学中，由于种种原因导致地理学分离的“二元化”甚至可以说是“多元化”，“二元化”是指自然地理和人文地理的分离，这严重的阻碍了我国地理学科综合发展的进程。
本文运用文献综述的方法，通过对历史背景，现状分析，发展趋势三方面进行总结概括，来说明现代地理科学综合的发展趋势。
关键词:现代地理学，特征，发展趋势，综合一、前言地理学有是研究地球表面地理环境中的各种自然现象与人文现象，以及他们之间关系的学科。
现代地理学涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学，其发展趋势是：和相邻学科的交叉、渗透与融合，加强地理学内部的综合研究，地理过程的微观研究进一步深化，拓宽实践应用研究领域，实验地理与技术手段现代化,理论思维模式的转变等.[1]在地理学的发展初期，地理学只是研究地球表面地理环境中的自然现象,但是随着现代社会的发展,城镇化的迅速发展，人类的活动对自然环境的影响越来越大.地理学成为了一门研究自然因素与人文因素的综合性学科。
二、理论20世纪以来，地理学经历了近代地理学和现代地理学的发展阶段。
随着学科发展阶段的不同再加上社会的进步，对于地理学所要研究的问题的不同，人们对地理学的概念产生了一些不一样的认识。
地理学是关于地球及其特征、居民和现象的学问。
它是研究地球表层各圈层相互关系、及其空间差异与变化过程的学科体系。
郑度认为：地理学是一门研究地球表层自然要素与人文要素相互作用与关系及其时空规律的科学。
它所面对的是复杂的地球表层巨系统，是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈与人类圈所构成的统一整体，是由各种自然现象、人文现象组合在一起的复杂体系.因此，地理学是一门运用现代科学技术手段,具有跨越自然科学与社会科学性质的科学，向来以综合性和区域性为特色，在当前的大学科体系中占有重要地位。
现代科学技术概论
现代科学技术概论⼀、科学的概念和特征：1、科学是反映客观事物和规律的知识和知识体系；2、科学是探索客观事物及其规律的活动；3、科学是⼀种社会建制；4、科学是⼀种知识形态的⽣产⼒。
⼆、技术：就是⼈类对⾃然和社会进⾏有⽬的的改造和控制活动。
三、科学与技术的关系：1、就相同点⽽⾔，科学与技术都是⼈类的理性创造活动及其成果，都反映了⼈对⾃然的对象性关系，都属于历史的、发展的范畴。
2、就不同点⽽⾔，如果说科学更多地体现着⼈对于⾃然的认知和理解，更侧重于认识⾃然；技术更多地反映着⼈对于⾃然的改造和控制，更侧重于为了特殊的⽬的⽽改造⾃然。
四、近代⾃然科学发展的年代和地点：14—15世纪，欧洲。
五、近代⾃然科学发展的原因：1、⽂艺复兴的思想解放；2、宗教改⾰；3、⼿⼯⼯场的出现4、远洋航海和探险事业应运⽽⽣；5、东西⽅⽂化的交流。
“⽂、宗、⼿、远、东”六、天⽂学⾰命：1、地⼼说：在托勒密的地⼼说看来，地球处于宇宙的中⼼，静⽌不动，太阳及其他⾏星围绕着地球运⾏。
2、⽇⼼说：⽇⼼说认为，地球并⾮静⽌不动，也不处于宇宙中⼼，地球是⼀颗普通的⾏星，它既有绕⾃转轴的⾃转，⼜与其他⾏星⼀起围绕宇宙中⼼—太阳旋转。
3、哥⽩尼的⽇⼼说的⾰命性作⽤：（1）建⽴了“⽇⼼说”；（2）⽇⼼说的发表是近代跨时代的发展；（3）近代天⽂学诞⽣的标志；（4）⽇⼼说动摇了神学宇宙观的⽀柱。
“建、跨、⽂、宇”七、⽜顿⼒学定律包含：⼒学三定律和万有引⼒定律。
⼋、第⼀次产业⾰命：1、时间地点：17世纪中叶，⾸先从英国开始。
2、第⼀次⼯业⾰命产⽣的原因：（1）宗教改⾰；（2）⽣产的发展；（3）圈地运动；（4）城市化运动；（5）殖民扩张。
“宗、⽣、圈、城、殖”九、⾏星：按照康德-拉普拉斯星云假说，太阳系及其⾏星都有⼀个历史的演化过程，它们是由原始弥漫物质星云逐渐凝聚⽽成的，不断收缩星云的中⼼部分凝聚成太阳，⼤体上在同⼀平⾯上的环状弥漫星云物质收缩凝聚成了⾏星。
自然辩证法浙大试题
浙大试题：一、概念题：专家意见技术预测科学技术的体制目标技术创新制度创新技术范式技术共同体可持续发展康氏长波理论创新者网络科学共同体科学技术体制技术的社会属性第二次技术革命第一次技术革命技术方法技术体系技术系统技术设计技术的自然属性技术评估功能模拟方法系统分析方法科学观察方法非逻辑思维科学史判决性实验黑箱方法系统科学科学推论控制方法信息方法形象思维直觉思维演绎方法归纳方法移植方法类比方法思想模型科学假说科学抽象定量观察定性观察间接观察直接观察科学事实科研选题科学问题科学理论科学解释科学概念科学划界综合分析假说灵感分类比较机遇科学无形学院大科技宇宙论远离平衡态系统大爆炸退化系统的非加和性进化环境自然系统层次性星云假说人工自然全球性问题体内进化体外进化非线性系统开放系统物质系统《自然辩证法》自然辩证法二、判断题：1. 因为科学和技术都可被看作知识系统，所以两者并无本质的差别。
2. "古代社会只有科学成果而没有科学家"，这句话是矛盾的。
3. 科学的体制目标是为国家经济建设服务从而增加社会的物质财富。
4. 由于制度创新与技术创新的关系总是处在匹配与失配的相互交替之中，所以经济发展呈现周期性是必然的。
5. 承认是科学王国里的通货。
6. 牛顿曾经说过：“如果我看得比笛卡儿远一点的话，那是因为我是站在巨人的肩上。
”这句话充分体现了科学技术的社会规范中“无私利性”的内涵。
7. 技术像人类一样古老。
8. “发明是需求之母”的观点违背常识。
9. 技术评估是对技术的评估，所以仅需技术专家参与。
10. 由于技术的发展不可避免地要受到各种自然和社会因素的影响，因此技术预测的结果在很大程度上是偶然的巧合。
11. 按照科学问题的定义，“脚气病的病因是什么”这样的问题严格来说不能作为科学问题。
地理空间站知识点
地理空间站知识点一、知识概述《地理空间站知识点》①基本定义：地理空间站其实就是建在地球轨道上的一种设施，它就像一个超级厉害的太空观测站。
从这里看地球，就跟我们在飞机上看下面不太一样，能看得更广、更细致，可以观察到地球的多种地理现象，像大气的流动、海洋的状态、陆地的地形地貌等，还能借助各种设备收集很多地理方面的数据资料。
②重要程度：在地理学科里可太重要了。
它能给地理研究提供第一手的数据，就好比是我们想知道一个远地方啥样，有个人在那给咱们实时汇报。
它让我们对地球的整体认知更加深入全面，不管是气候学家研究气候变化，还是地质学家看地球板块运动，都离不开它。
③前置知识：需要先了解一些基本的地理知识，像地球的基本构造，大气层分层情况之类的。
要是连地球有哪几块大陆、海洋是啥样都不知道，那从空间站观测到的数据就不太好理解了。
比如说知道了大气中有对流层是天气变化的主要发生地，再看空间站传来关于大气层结构的数据就容易理解多了。
④应用价值：能帮助我们预测天气。
比如说要预测台风啥时候来、往哪走，空间站能看到台风形成发展的大势。
还能监测环境变化，像是哪个地方的森林减少了，通过空间站拍的照片就能看出来。
在地质勘探方面也有用，要是地面上有些地方不好去勘探，从空间站拍照研究就方便多了。
二、知识体系①知识图谱：在地理科学的体系里，地理空间站知识点处于高端前沿的位置。
它就像是一个盖在学科高处的瞭望塔，将大气圈、水圈、岩石圈等都纳入观测范围。
②关联知识：和地球物理学有联系，毕竟要研究地球内部板块运动之类的靠从空间站观测地表变化也是一种方式。
和气象学关系也密切，从空间站收集气象数据那就是气象学的重要资料来源。
和海洋学也有关，能观测到海洋的整体状况。
③重难点分析：- 掌握难度：要说难就是它观测到的数据很复杂，涉及的学科多。
要把从空间站得到的数据和各个地理要素联系起来挺不容易的。
比如它发回来一张海洋温度变化的图，要准确分析这个变化对周边气候、渔业的影响就非常复杂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第18卷第6期2003年12月地球科学进展ADVANCE IN EAR TH SCIENCESVol.18 No.6Dec.,2003文章编号:100128166(2003)0620837215我国的地球系统科学研究向何处去Ξ汪品先(同济大学海洋地质实验室,上海 200092)摘 要:近15年来,全球变化与地球系统科学研究在中国广泛开展,我国科学家越来越积极地参加各项国际计划。
当前,一些重大的国际计划正在进入其新阶段(如IG BP2II,IODP),恰好我国也正在制定科技发展中长期规划,迫切需要回顾我国地球系统科学的现状并探讨其今后方向。
尽管中国作者的国际论文数量在增长,我国地球系统科学落后于国际的差距仍有拉大的趋势:国际前沿的许多热点问题,在中国尚未提上日程;中国学者在国际计划中早期多有贡献,但在项目总结中却很少有份。
为此,提出3点建议:(1)中国地球科学家应当扩大视野、立足本国、面向全球;(2)应当注意国际前沿动向,促进地学与生命科学在分子水平上的结合;(3)中国的地球科学,应当从以描述为主向探索机理的方向发展。
我们不应当满足于向国际学术界输出“原料”,而要积极参加地球系统科学中关键问题的理论探讨。
关 键 词:地球系统科学;地球圈层相互作用;地学与生命科学的结合中图分类号:P 文献标识码:A 从20世纪末期起,国际学术界正在经历着一场质的变化:原来分头描述地球上各种现象的学科,正在系统科学的高度相互结合,成为揭示机理、服务预测的“地球系统科学”。
人们发现:吹向大洋的风尘长期增多能够造成大气降温,因为会增强海洋生产力,减少大气CO2;智利岸外鱼类的大批死亡和印尼岛屿上的森林火灾同出一源,因为都属于厄尔尼诺的效应。
地球真是一个整体,牵一发足以动全身。
地球科学又一场新的革命性突破,正在来临。
我国在世纪之交的地球科学战略部署中,已经十分明确地将地球系统科学定为基础研究的总方向[1,2]。
现在,在讨论制定国家科技发展中长期规划的时候,有必要对国内外地球系统科学的研究作一次比较,在”低头拉车”的同时也来个“抬头看路”,对学科发展的走向提出一点管窥之见,就正于同行。
1 差距在缩小还是在扩大?近年来,“全球变化”、“地球系统科学”已经广泛列入各种有关的科学研究发展计划,并且广泛开展,成绩卓著;有关地球系统科学的专著论文以及教材,也已经有相当数量。
可喜的是这些研究成果,不仅为我国社会的可持续发展做出贡献,而且有一部分研究已经进入国际前沿。
如果5年前我们曾经为我国地球科学国内论文数量失控、国际论文停滞不前而忧虑[3],那么现在真应当刮目相看,我国地学的国际论文数迅速增长,国际刊物上中国作者的姓名处处可见。
同时这世纪之交,也正值地球系统国际研究计划的新老交替。
2003年更是个交接年:成功地开展了“全球变化”研究15年的“国际地圈生物圈计划”(IG BP),2003年转入二期(IG BP2II),并且与世界气候研究计划(World Climate Research Programme, WCRP),全球环境变化的人类因素计划(Interna2 tional Human Dimensions Programme of G lobal Envi2 ronment,IHDP),生物多样性计划(Biological Diver2 sity Programme,DIV ERSITA T)一起,组成四大计Ξ收稿日期:2003210209;修回日期:20032102301作者简介:汪品先(19362),男,江苏苏州人,中国科学院院士,教授,主要从事海洋地质、微体古生物学研究1 E2m ail:pxwang@划联手的“地球系统科学联合(Earth System SciencePartnership ,简称ESSP )[4];引导国际地学潮流35年的国际深海/大洋钻探计划(DSDP/ODP ),也已于2003年10月1日转入“综合大洋钻探”(IODP )的新阶段,按照“地球、大洋与生命”的科学纲领,以3倍的投入向地球系统科学进军[5]。
当前国际地球系统科学进入新阶段,指向新高点的时候,又欣逢我国制定科技中长期规划的良机。
如果能够对学科的发展放眼未来、洞悉现状、抓紧时机、把握方向,必将使中国地球科学长期受益,并且腾飞有日。
不过同时也存在着另一种可能。
数量上的增加,本身并不等于质量上的提高;以“地球系统科学”为名称的项目与论文,也不一定意味着进入了新的层次,摆脱了原有的局限性。
地球系统科学带来的种种新概念、新名词,并不等于科学家接受新思路、悟得新境界。
历经运动的中国人对于适应新名词并没有困难,困难在于如何摆脱“顺大溜”、“赶潮流”的积习,真的“创新”起来。
为了说明以上担忧并非空穴来风,不妨将国内与国际的地球系统研究现状作一对比:(1)国际讨论的许多重大问题,不见于国内。
以2003年4月欧、美地球物理学会在法国尼斯(Nice )联合举行万人大会为例,讨论的热点如“显生宙的大气历史”,“地球与类地行星的岩浆发生与演化”,“大气圈与生物圈的交换:从源到汇的全面探讨”,“地幔构造与成分:地球物理与地球化学模型的协调”等[6],均属地球系统科学的范畴,却都是我国不熟悉或者不太熟悉的题目。
(2)重大国际计划的学术总结,往往不见我国参与。
一些国际合作计划,在实际观测和数据采集中我国曾积极参加,大力投入;到这几年进行学术总结时,我国学者的参与却大幅度下降。
我们可以在研究计划的外圈为产生数据出力,却进入不了核心,在材料“组装”和理论探讨中发挥作用。
与传统的地球科学相比,地球系统科学从原始数据到科学解释之间的工序增多,“原料”的加工变深。
和国际市场经济相似,学术界也正发生着两极分化:许多国家只能输出“原料”,只有另一些国家才能够进行原料的“深加工”。
在经济上这是穷国与富国的分野,而且有穷者更穷、富国更富的趋势;同样的趋势也在学术界出现。
穷国为原料能够出口而高兴,科学家也为其数据能为国际所用而庆幸;何况无论数据或者理论,发表出来都是文章。
不过科学进步并不是以文章的数量,而是以科学问题的解决来衡量的。
正当我国学术界热衷于计算“SCI ”论文数量的时候,国际学术界却在向地球系统科学的核心问题发起攻势。
如果安于现状,只以文章数量为满足,若干年后将会发现,我国尽管成为更大的数据输出国,而在学术水平上的国际差距却拉得更大。
对于国际合作,我们的习惯是“重在参与”,往往以“跻身”为目标,至于合作研究最后究竟要解决什么问题,其实并不清楚,似乎也不大在乎。
结果是开始投入很大,最后总结无份;对于这种先例,我们应当引以为戒。
在大型的长期国际合作研究中,播种者不等于收成者。
关键在于我们自己能不能抓住关键环节,瞄准核心问题,避免“为人作嫁”或者“种瓜得豆”。
2 立足本国,面向全球技术发展和资料积累,打开了地球科学家的眼界。
研究碳循环提出“从源到汇”,研究季风提出“全球季风系统”,研究海洋提出“大洋传送带”,研究地层提出“层序地层学”,都是从不同角度推进到宏观的新视野。
尤其形象的是航天技术,使得人类能够从太空看地球,因此有人把地球系统科学比喻为“第二次哥白尼革命”。
500年前哥白尼从地球向外看,提出科学的“日心说”替代宗教的“地心说”;如今是科学家们用与显微镜(microscope )相反的“显宏镜”(macroscope )观察地球,方才认识到整个的地球系统[7]。
两次科学上的革命方向相反:前者的观察朝外,后者的观察向内,但都是认识上的飞跃。
这种“显宏镜”就是全球视野和系统研究,如果说原来地球科学中的每一门学科,都尽可能贴近研究对象去认识地球中的某一部分,那么新兴的地球系统科学,却要求离开研究对象,保持适当的距离,从宏观的视角认识地球。
当然,宏观与微观“两极相通”,正像通过基本粒子研究宇宙问题一样,地球系统过程又恰恰是通过微观手段来研究的,同位素地球化学和微生物就是适例。
可见,全球视野是地球系统科学的前提,遥测遥感、地理信息系统和计算技术,是其“显宏镜”的重要部件。
十几年来“全球变化”的研究令人信服地表明:当今世界的自然条件都在变化,而这种种变化之间,又有着意想不到的相互联系。
温室气体排放的后果,不仅使大气的CO 2增多、全球变暖,而且造成地球表面一系列界面的抬升:海平面抬升,20世纪以来每年平均上升1.5～2.0mm [8];雪线上升,非洲最高峰的雪线近90年升高数百米[9];连大气圈对838 地球科学进展 第18卷流层顶的高度也在上升,20年来平均上升200 m[10]。
温室效应使对流层增温,臭氧洞使平流层减温,结果使得对流层顶升高。
温室效应不仅改变海平面,还改变着海水的化学成分:每年估计有650 km3的融冰淡水添进大洋,使得海水变淡[9],比如南极的罗斯海40年来盐度下降0.1‰[11];大气CO2增多,降低海水碳酸盐饱和度,100年来热带表层海水文石饱和度(Ω2arag)从4.6降到4.0,到了珊瑚礁生长的下限[12],减弱了造礁珊瑚建造骨骼的能力和浮游生物“超微化石”的钙化程度[13],全球的珊瑚礁到2000年已经减少27%[14]。
温室效应甚至还可以间接地改变地球重力场:冰消期以来冰盖消融、地壳反弹,地球扁率长期下降;而近期的冰雪消融使海水质量由南大洋北移,1997年起地球的动态扁率停止下降,转为上升[15]。
这一串连锁反应,虽在意料之外,却在情理之中。
温室效应引起的变化涉及所有圈层,全球范围内无所不在;同时也只有从全球着眼,观察到的局部变化才可理解。
赤道非洲的深水大湖坦噶尼喀湖,浮游生物量25年来下降1/3,原来是全球变暖造成上层湖水增温,水柱分层加剧,营养物不能上返,缺氧层也从百年前的300m扩展上升到现在的180 m[16]。
如果不从全球出发,找不到变化的原因。
相反,就地找到的解释,其实并不见得就是真正的原因。
第四纪以来海洋沉积速率加快,我国习惯地归因为青藏高原的隆升;但是这种加快现象遍及全球,其实是第四纪冰期大幅度的海面升降,使沿海平原与陆架大量沉积搬运入海的结果[17]。
在地球科学中,许多现象往往先从某个地点发现,先用局部原因解释,等到更多地点、甚至到处都有发现,才意识到是全球现象。
无论“厄尔尼诺”(El Ni o)还是“新仙女木事件”(Y ounger Dryas),起先都认为是局部事件,现在才明白只有在全球系统内方能理解。
季风是一种区域现象,但是亚、非、澳三大洲的季风有着内在联系,加上美洲季风,构成“全球季风”[18]系统,从全球系统出发才能更好理解各个子系统。
然而这并不符合中国地学界的习惯。
我们习惯于就地取材、为我所用,从应用层面看,这本来无可非议;至于基础研究,全球问题似乎向来是发达国家的事,我们从中国的实际出发,所得的结果能为其所用,便算成功。