地球环境与生命过程

生物圈是地球系统中唯一具有生命活动的圈层,生物圈及其与各圈层之间的相互作用对地球环境变化起着巨大的推动作用。因此,有关生命过程与地球环境相互关系的知识对于人类理解地球系统以及利用地圈、水圈和大气圈资源至关重要。地球环境与生命过程研究的内涵就是研究地球环境与生命过程相互作用中的各种化学、物理、生物过程,以及其在地圈、水圈、大气圈、生物圈各子系统之间发生的相互作用,增进对地球系统的理解和认识,区分人类活动与自然过程在全球变化中的作用,评估气候与环境变化对生命过程的影响及其反馈作用,揭示生命过程对于地球环境的适应性及其调控机理,为科学地管理地球,确保地球系统的可持续发展提供依据。其核心目标就是通过理解生命过程与地球环境相互作用的过程,评估人类对自然平衡和自然循环造成的影响,进而实施地球管理,确保地球生命支持系统的可持续发展。基于当前地球系统科学研究前沿,提出了未来关于地球环境与生命过程研究需 要重视的方面,尤其是关于生态系统对全球变化响应的阈值研究应引起高度重视。     

初论地球自然灾害系统

在地核和太阳强大的热能驱动下,开放的地球系统固液气态物质发生不同尺度的循环运动。流体运动是地球物质运动的主导因子。地球不均匀热结构导致流体不均匀流动,涉及固流气耦合、天地耦合、地气耦合、洋陆耦合和盆山耦合,产生能量链、物质链、结构链、事件链、资源链、能源链、灾害链和环境链。地球内部热动力及其相关的重力、应力、引潮力联合作用于地球某个特殊部位,形成一系列具有成因联系、时空联系、前兆联系的自然灾害。通过灾害链的时空结构和有成因联系的前兆异常可以预测灾害,能够有效地防灾。地热异常区与灾害多发区吻合。在合适的构造部位系统开发地热和地气,能够有效地减灾和减排,并彻底改善能源结构,消除能源危机。     

广东沿海陆地地质灾害系统与灾害动力学

依据地质灾害发生的动力学机制以及对地表的影响深度和灾害载体的运动特征，将广东陆地地质灾害划分为三类灾害系，即表层灾害系、表－浅层灾害系和表－深层灾害系，其影响因素和动力源是大气圈、水圈、岩石圈、生物圈及人文圈（人类活动）。五大圈造成了地质灾害系的形成、演化和发展，又反过来影响这五大圈的变化。灾害系的能量源归属于三大类：日地系统、地球系统和人类系统。文中指出人类系统的能量源在地质环境和地质灾害的形成、演化中占有越来越重要的地位。     

论灾害和环境和交融与互馈

环境为人类生存发展提供了空间和所需要的资源,因此是重要的基础性生产要素。自本世纪５０年代以来,环境问题已成为世界关注的焦点,人类对环境的认识出现了两次飞跃性进展,大量事实表明,灾害与环境同是地球运动和人类社会经济活动的产物。环境是灾害活动的背景和基础,灾害是环境异常恶化的表现,二者相互作用,同步消长,形成的交融与互馈关系。     

全球表层系统研究的思考

1900年前后,以徐士、阿尔冈、魏格纳、李四光等为代表的先驱们从不同视角开始了对地球表层的整体性研究。20世纪人造卫星的应用和板块理论的建立,推动了全球整体观思想的发展。进入21世纪后,伴随社会全球化进程,地球整体观在科学前沿领域显示出极为重要的导向作用。在这个思想引导下的广义地球系统科学是关于地球多圈层的整体研究,但由于涉及人类生存的资源、环境、灾害问题的紧迫性,在未来10至20年内地球系统科学的优先领域之一应是整体观指导下的地球表层系统的研究,它涉及大气层、海洋、地壳、生物和人类。目前可列举出4个重大问题:(1)全球变暖引起的大范围灾害与环境变化;(2)以SARS和禽流感为代表的全球性生物病毒传播灾患;(3)影响人类生存的全球性水资源短缺;(4)导致严重损失和全球性影响的大地震的频繁发生。厄尔尼诺现象与地震的相关性,全球大地震十几年尺度的幕式活动与区域间交替变换,十几年尺度的大范围旱、涝交替变换,表明上述全球性异常变化都是地球表层系统整体性动力过程的表现。应从全球尺度研究包含气体、液体、固体的地球表层系统的微动态变化,分析它们与地、水、大气和生物各圈层之间的相互作用及物质与能量交换的关系,加深对地球表层相互联系的系统过程的理解。     

人类圈与全球变化

全球变化是国际科学界和各国政府密切关注的重大课题。由于它异常复杂,其中许多重大理论问题还有待探索。本文把全球变化与人类圈的研究联系起来,用人类圈与其它地球圈层关系的演变来解释当今的全球变化,主要讨论(1)全球系统与地球系统的联系与区别;(2)地球的最新圈层:人类圈;(3)当代全球变化的性质、原因和前景。     

全球变化及其相关科学概念的发展与比较

在回顾全球变化科学产生和发展历史的基础上,针对当前全球变化、全球气候变化、全球环境变化、地球系统科学在概念和内涵上存在混淆的情况,就全球变化等概念的内涵、产生的过程及其联系进行了综述、分析和比较。提出全球变化是指对人类现在和未来生存与发展有重要的直接或潜在影响、由自然因素或人类因素驱动在全球范围内所发生的地球环境的变化,或与全球环境有重要关联的区域环境的变化。气候变化和全球环境变化的研究范畴包含在全球变化之中,但又各有其关注领域和交叉部分;而地球系统科学是解决全球变化问题的科学理念、思维方式和解决方案。]     

地球多级循环及其资源、能源、灾害、环境效应

在综合分析前人资料和系统梳理笔者认识的基础上,以整体观和系统论的思想为指导,针对板块构造学说存在的核心科学问题,采用分尺度、分层块、分阶段的研究思路,探讨开放复杂地球系统的物质运动方式。将水平运动与垂直运动相结合,流体运动与固体运动相结合,地球内部过程与外部过程相结合,探索盆山和洋陆的成因及其关联机理,认为热动力是驱动盆山地壳物质循环和洋陆壳幔物质循环的关键因素。开放地球系统存在与盆山、洋陆物质循环有关的水循环、火山物质循环、大气循环、碳循环、生物地球化学循环、洋流循环,由此产生资源、能源、灾害、环境效应。地球内部热能经过长期的积累之后,以超级干旱-火山-冰冻-地震-洪水-海平面上升组成的全球性巨灾链形式释放,具有时空结构和关联机理的巨灾连发导致生物分批死亡,集群绝灭。地质历史上还有无数规模较小、结构相似、机理相同的热灾害链,不同程度地影响地球生态环境和全球变化。热灾害链贯穿地球整个演化过程。根据下地壳流动规律和热灾害链时空结构对中国大陆强震进行了预测。强调取热减灾减排不仅能够解决能源危机,而且可以降低灾害强度,推迟灾害发生时间。     

论灾害和环境的交融与互馈

环境为人类生存发展提供了空间和所需要的资源,因此是重要的基础性生产要素。自本世纪５０年代以来,环境问题已成为世界关注的焦点,人类对环境的认识出现了两次飞跃性进展。大量事实表明,灾害与环境同是地球运动和人类社会经济活动的产物。环境是灾害活动的背景和基础,灾害是环境异常恶化的表现,二者相互作用,同步消长,形成密切的交融与互馈关系。在减灾行动中,只有把防灾抗灾和保护与治理环境有机地结合起来,才能取得充分的效果。     

晚新生代全球构造地貌与环境变化研究进展

介绍了晚新生代全球构造地貌与环境变化研究中的一些重要进展 ,这主要集中在大陆的构造隆升、板内造山带与大陆穹隆的形成、全球海平面变化、边缘海的“窗口”作用、水道的开启与关闭等方面。上述研究进展表明 ,地球各圈层的相互作用是塑造现今地球构造地貌格局和驱动全球环境变化的重要因素。从地球的整体行为出发 ,研究长时间尺度 (Ma)岩石圈结构变异与全球环境变化间的耦合反馈关系 ,是今后工作值得注意的一个方向。     

全球构造运动与地球自转相关性的新证据

近20年来,国际地学界不同领域的学者应用多种先进的手段与方法,对现今地球各圈层的水平运动分别进行了长期观测与研究,揭示出地球不同圈层水平运动的基本规律,为全球构造运动与地球自转的相关性提供了新的重要证据。
对地球不同圈层水平速度矢量场的对比分析发现,现今地球各个圈层均存在速率量级不同的总体西向运动的特征,不同圈层的水平运动速度矢量场具有高度的相似性,且与地球自转密切相关;在中低纬度地区,各圈层西向速度矢量居主导地位;在中高纬度地区形成一些东向回流;速率大小与纬度存在统计相关关系,纬度愈小,速率愈大;岩石圈稳态水平运动速率在纬度φ=0°与φ=35°呈极大值。      

Gaia理论与地球系统科学

本文简要介绍了Gaia理论的提出背景、科学内涵,及其最初验证模型———雏菊世界。Gaia理论将地球与生物当作一个可以自我调节的整体,强调生物圈对全球环境的调节作用。在此基础上,文章着重分析Gaia理论在全球变化、地质事件、生物进化研究中的应用,指出在进行地球系统科学研究过程中,应以Gaia理论为指导,不能把生物仅仅作为环境的附属产品,而片面强调环境对生物进化的制约。同时也要认清生物在自身进化的同时,也积极地调节着全球环境,使之更有利于生物进化。生物圈是地球具有生命的直观体现,同时也是联系地球各圈层的关键环节。正确认识生物圈对于全球环境演化的调节作用,不仅帮助我们认识地球系统的全貌,更可以推动地学研究深入发展,对全面研究全球变化有积极意义。Gaia理论正处于发展期,理论需要进一步发展与完善,在实际应用中,应该对现有的学科进行更为广泛的综合。我国地学工作者应该抓住这一科学方向,为地球系统科学理论做出应有的贡献。     

自然灾害研究中几个观念问题的讨论

本文从人类生活环境系统的整体观角度讨论了自然灾害的两重性、关连性及人类圈之形成和生态环境保护问题。认为自然灾害从短时间尺度和小范围看是灾变, 从长时间尺度和大范围看是一种自调节、自平衡过程；自然灾害与人类社会存在着双向效应关系；自然灾害的关联性(群发共生现象)是由其同源性、链发性和韵律性决定的；人类圈是地球演化进入新阶段的产物, 它具有进行层次深、作用强度高、活动领域宽和通过信息实现调控的特点。建立上述观念, 对灾害研究、减轻灾害损失, 走可持续发展的道路, 都具有重要意义。     

矿物结合水氢同位素指示化学风化程度？

<正>化学风化作为地球表层生物地球化学循环的关键过程,起着联系地球表层各圈层的纽带作用,在对地球不同圈层中元素进行再分配的同时,直接或间接的影响着全球气候,因此化学风化与各圈层相互作用研究已成为近年来全球变化和地球系统     

全球变化科学的进展

全球变化科学对揭示和理解人类赖以生存的地球系统运转的机制、变化规律及人类活动对地球表层环境系统的影响具有重要的意义。从深海氧同位素曲线的建立与米兰科维奇理论的发展、高分辨率冰芯记录的研究、短周期气候变化、突变事件的发现、南北半球古气候对比的研究以及我国学者对过去全球变化研究的贡献等角度论述了地球环境变化历史的研究进展；并在对温室效应和全球气候变暖、臭氧洞、土地利用和土地覆盖的变化以及水资源等研究和现代观测资料分析的基础上，阐述了人类活动对地球环境的影响；提出了当前全球变化科学研究的发展趋势以及在新世纪全球变化科学所面临的挑战。     

浅谈固体地球科学与地球系统科学

地球科学在20世纪的诸多进展中,对后来科学发展具有深远影响的基本认识之一是地球演化的行为具有整体性,其不同的圈层确实通过多种途径相互作用,且人类活动已成为地球演化的重要营力之一。这些认识导致地球系统科学思想的产生和发展,并使不同圈层相互作用的过程和机理、人与环境的相互作用研究成为21世纪基础科学研究的前沿。地球系统科学强调地球不同圈层、不同单元相互作用的整体性和关联性,因而科学研究必须从"整体地球系统"的视野出发,但研究过程又必须从关键区域入手。我国是地球系统科学研究的关键地区之一,未来研究应立足地域优势和特色,攻克全球性重大科学问题,解决社会对地球科学的知识需求。     

序言

正随着全球工业化和城镇化进程的加速,人类社会正面临着前所未有的资源耗竭、环境污染和生态安全问题.而破解这些问题,在很大程度上取决于人类对近地表圈层的理解和认知水平.地球关键带(Earths Critical Zone),即树冠顶端到含水层底端的地球圈层,是地球系统与经济社会相互作用最直接、最显著的地球表层圈层部分.地球关键带过程不仅控制着土壤的发育、水流和溶质迁移、生物地球化学循环,影响着能源和矿产资源的形成与演化,而且影响并控     

有关环境危害方面的一些问题——环境及其对社会与动物行为的影响(英文)

在很大程度上 ,危害是由地貌、地质及地球动力学等方面的原因引起的 ,而且从根本上来说 ,这些危害会影响到环境及其构型。一系列的自然现象都能引起自然灾害 (危害 )。人类对环境变化有巨大影响 ,并会导致大气圈、水圈的污染 ,而显著地损坏生物圈 ,例如大气圈、水圈、臭氧层等的破坏。更多的人为因素也会导致全球变暖及污染。许多内生的原因 ,对灾害的产生也起着重大作用。不过 ,就大多数物种在其中得以产生及演化的天然外界环境而言 ,它还有另一个值得注意的方面。环境也会影响到社会结构以及包括人类在内的生物的生活方式。可以把生命活动看成是岩石圈、大气圈、水圈及生物圈之间的一种复杂的相互作用。生命的起源 ,可以不同的看法来进行检阅。人类得以产生演化的环境 ,以及人类由综合和专业化了的器官组成的身体结构 ,已被用来与其他类似动物所具备的进行比较 ,并从广义的动物王国意义上 ,对生物间的关系做了研究和比较。对动物的行为做了研究 ,并对有关人类永生的“生命延长”概念给予了考虑。     

我国外生地质灾害的防治与研究战略

一、外生地质灾害的含义和形成环境及主要特点 1.外生地质灾害的含义岩石圈表层与大气圈、水圈及生物圈相互作用而产生的突发或持续恶化人类赖以生存的环境并造成经济损失或人员伤亡的外动力地质作用是为外生地质灾害。它主要包括崩塌、滑坡、泥石流灾害,地面塌陷及地面沉降灾害,水土流失灾害,土地沙漠化灾害等。 2.外生地质灾害的形成环境及主要特点外生地质灾害形成的大环境是地球表部四大圈层的积极作用带。其中,生物圈特别是人类     

环境演变驱动的土地利用变化的基本形式

土地利用方式是指人类利用自然资源进行物质生产的主要形式 ,如各种形式的农业、牧业、狩猎等 ,是重要的人类文化特征。人类的文化是对环境适应的产物 ,人类在不断地适应环境的过程中总是趋于使其与环境的关系达到最优。因而一种文化形式通常与其所处的环境相平衡 ,不同环境下有不同的土地利用方式。由于环境一直存在着不同幅度的变化 ,变化的结果不可避免地会对人与环境之间已有的平衡产生影响 ,导致人类的土地利用方式发生适应性的变化。在人类历史的早期 ,由于生产力低下 ,人类适应自然的能力较弱 ,因而环境变化对于土地利用方式的影响更…