关于地球表层系统观的几个问题

关于地球表层系统观的几个问题谢家泽（水利水电科学研究院北京１０００４４）关键词地球表层，系统观，地球科学体系近些年来，我在探讨现代水利的性质问题￣［１］的过程中，深深感到用系统论的观点来看地球表层系统演化史的必要性和重要性。因此，我在此次地球表层学学...     

地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。     

地球系统科学的先驱——李四光

地球系统科学从20世纪80年代蓬勃兴起。国内外学者普遍认为地球系统科学（Earth System Science）概念是由美国国家航空航天局（NASA）1983年首次正式提出。然而如果我们重温李四光先生遗著,则不难发现早在20世纪20-30年代他就已将系统论引入地质学,提出了诸如构造系统（tectonic system）、大陆车阀说、海水进退规程等等新概念;1970年在他临终前出版的《天文·地质·古生物》,还将地球系统科学研究内容进一步扩大。可以说,系统科学思想贯彻在他的一生论著中,说明我国杰出地质学家李四光才是真正地球系统科学的先驱。李四光先生有诸多超前思维值得传承,他创建的“地质力学”的内容就是现代“系统构造地质学”加“地球系统科学”。      

从地球过程到人地和谐--关于地球系统研究科学战略的思考

较为详尽分析了地球系统科学的由来与发展、我国地球系统科学研究所面临的机遇与挑战,阐明了我国开展地球系统科学研究的基本思路,从而提出8个战略重点：区域气候环境系统变化与适应;水系统、水循环与水安全;生态系统与全球碳循环;人类活动与地球表层系统;地球内部动力学与地球系统演化;地球灾变事件与生命过程;地球观测系统与地球系统模拟以及耦合过程动力学、响应动力学、适应和预测理论。     

中国全球变化研究的战略思考

文章简要叙述了全球变化研究的重要性，特点和中国在全球变化中的地位，回顾和评述了近十多年来我国所开展的有关全球变化的研究进展。据统计，在１９８５年至１９９５上期间，我国全球变化研究项目已达３５０项左右，由国家级项目，部委级项目和一般项目组成。通过这些项目的研究，中国科学院已在国际上圈－生物圈计划的一些核心计划，如全球古环境变化，全球变化和陆地生态系统，全在气化学，全球海洋通量研究以及世界气候研究计划     

对我国全球变化与地球系统科学研究的若干思考

国际全球环境变化人文因素计划中国国家委员会(CNC—IHDP)今天正式成立(2004-08—30),这是我国全球变化研究在学术组织层面上的一个重要举措,这是值得庆贺的事。会议的领导人要我在这个会议上做一个发言,恭敬不如从命,我就拟定了现在这么一个较为宽泛的题目。从2003年8月初国家自然科学基金委员会地球科学部关于地球系统科学的讨论会开始,我曾在若干次有关会议上就不同的侧面对这些问题发表过一些看法,这次的发言就是把过去的看法做了进一步的综合,而在形成此篇文稿时又作了一些补充。     

全球构造研究的思考

“板块构造”并不直接等价于全球构造。将各板块同一构造力学属性和特征的边界分别连接起来 ,可以建立起环太平洋深俯冲构造系、南半球为主体的洋脊构造系和北半球为主体的陆 /陆浅俯冲构造系 ,它们空间展布的分区 ,揭示了全球表层构造格架具有N/S半球与 0°/ 180°半球双棕胀缩耦合非对称性。这一认识获得全球地热与地幔质量分布非均一性的初步证明。此全球构造格局和运动 ,可作为启发和约束地幔运动和动力学分析的表层边界条件。全球板块内部的次级构造 ,在大陆型板内有两种 ,一是以盆、山、原 (高、低 )作为次级构造单元 ,重点是研究它们的演化耦合关系 ;二是以次板块、地块、块体之类的概念作为次级、再次级构造单元 ,重点是研究块体以及多块体之间的应力、应变和运动的相互关系。两种研究方式的不同 ,也可能与研究的目的和时间尺度要求不同有关。两者能否融合 ,应不应该融合 ,需深入思考。地球多圈层相互作用的科学目的是建立地球大系统科学。流体地球部分与固体地球部分以往因研究的时间尺度很难匹配而分立。但地球一系列“微动态”行为 ,如地震、火山、洋脊涌流等 ,其时间尺度和多级的动态韵律与地球流体的动态韵律是可以比较的。固体地球微动态行为对地下流体的运动有重要影响。     

地球表层系统与中国区域大地构造的研究发展

地球表层系统科学与地质学史都具有自然科学和社会科学相结合的特征,两者研究内容和研究目标互有关联,都是从不同角度揭示地球各种地质作用和地质过程的客观规律,促使人与自然和谐发展。在地球表层系统各地质学科中,大地构造占有重要地位,因而探讨中国区域大地构造研究史,对地质学史也有重要意义。文中将中国区域大地构造的研究分为6个阶段,总结其发展的经验和过程,说明社会环境、科学路线、科技水平、思维方法等是决定科学发展的关键因素。21世纪地球表层系统科学将成为地球科学的主流之一,中国区域大地构造的研究应迅速融入地球表层系统的研究,同时也要积极创建新的大地构造理论体系。     

中国全球变化研究的战略思考

文章简要叙述全球变化研究的重要性、特点和中国在全球变化中的地位，回顾和评述了近十多年来我国所开展的有关全球变化的研究进展。据统计，在１９８５年至１９９５年期间，我国全球变化研究项目已达３５０项左右，由国家级项目、部委级项目和一般项目组成。通过这些项目的研究，中国科学家已在国际地圈－生物圈计划的一些核心计划，如全球古环境变化、全球变化和陆地生态系统、全球大气化学、全球海洋通量研究以及世界气候研究计划等方面做出了一定的贡献。文章进一步指出，我国研究重点应放在生物地球化学过程、陆地生态与气候的相互作用、地球环境演变历史及其变化原因、地球系统的综合分析和模拟、人类活动在全球变化中的作用等领域。最后，笔者提出今后“九五”期间以及到下一个世纪初中国全球变化研究应采取的战略措施。     

“地球系统探测新原理与新技术”优先领域与地球系统科学

地球系统科学是研究组成地球系统的子系统之间相互联系、相互作用的机制，研究地球整体结构、特征、功能和行为，研究地球系统变化的规律和控制这些变化机理的科学。对地观测、探测与分析技术的发展是地球科学创新思维来源的技术保障，同时对地球科学基础理论研究水平的提高起着重要的作用。21世纪地球科学的发展将更加重视发展地球系统科学的理论、方法与技术体系。“地球系统观测、探测新原理与新技术”被列入国家自然科学基金委员会地球科学部“十五”优先资助领域。回顾“十五”期间的资助情况，探讨该领域和地球系统科学的关系，将有利于“十一五”对该领域资助工作的调整与完善。     

地球系统多圈层构造观

地球系统多圈层构造观的基本理论框架是:①把大地构造学从研究地球表层的地壳构造、岩石圈构造推进到研究地球整体多圈层构造的新阶段.②地球系统和宇宙天体系统共同作用下形成的全球动力学,太阳能、地球系统多圈层相互作用以及宇宙天体运行的联合作用是各种地质作用的动力来源.③洋陆转化论:陆与洋是对立统一、相互转化的.陆与洋都不会永存...     

关于当代地球科学发展趋势的点滴认识

面对资源、环境、人口、地质灾害等人类的生产、生活乃至生存的严峻危机，需要我们掌握地球内部的客观规律，不断更新和寻找地球科学理论和新的思维方式，掌握地球科学发展趋势，以协调好人与自然、人地关系及社会经济和可持续发展理论，造福于人类。     

地球系统科学——21世纪地球科学前沿与可持续发展战略科学基础

首先,从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化、地球系统科学与传统地球科学和国内外研究现状4个方面介绍了地球系统科学提出的背景,阐述了地球系统科学的七大特征和六大趋向。其次,详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程和地球系统科学的方法论。第三,构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括：地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统。第四,重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学效应。最后,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略的科学基础。     

地球系统科学时代的区域地质调查应更加重视古生物资源调查

地球科学研究已进入地球系统科学时代,地球系统科学逐渐成为地球科学各分支学科重要的指导思想。本文论述了古生物资料在地质学诞生和发展中的重要作用及地球系统科学时代古生物资源调查的重要意义,分析了我国目前区域地质调查中存在的问题及其影响,对我国在区域地质调查中加强古生物资源调查提出了具体建议。     

引领世纪的地球系统科学研究现状

随着人类社会谋求可持续发展意愿的加强,突出系统科学的服务和规范已成为我国公益性地质工作的战略要求,并且成为引领新世纪地球科学的发展方向。建立在地球探针等技术基础之上的系统科学,必将促进多学科交叉融合,从地球系统整体行为研究寻求解决办法。由此提出了地球系统和地球系统科学的概念。通过自由性、统计性、组合性的研究,研究自然界中的秩序与和谐,通过体系的完全性、参数性、层次性的研究,揭示不同空间的物质组成,解释不同结构的物性参数,通过地质学、地球物理、地球化学信息的研究,探索开发矿物原料、资源估算、水文生态、污染治理、矿山监测。     

中美两国对地系统观测比较分析及对中国的启示

地球系统各要素间的相互耦合作用对资源开发利用、粮食和生存空间供给以及自然灾害防治等维持人类社会稳定发展的基本活动产生着巨大影响.因此,建设对地系统观测工程成为地球系统科学界的重大课题.对地系统观测工程包括三大彼此联系的功能模块,分别是破解地球系统要素耦合作用机理、提升对地球系统发展变化趋势的预测能力以及为决策者提供具有...     

地球系统动力学与取热减灾减排

在综合分析大量地质、地球物理资料的基础上,建立了以热能为驱动力的开放地球系统发生多级物质循环的地球系统动力学新模式,据此可以合理地解释洋陆系统及其相关的盆山体系的动力学机制,阐明地球系统资源灾害环境发展的内在关系。在地球系统动力学创新思想指导下,总结了活动地壳热构造系统的特征,初步研究了华北和西南热灾害链的结构和强震发展趋势,系统地分析了取热减灾减排的重要性、必要性和可行性,在此基础上阐明了系统开发干热岩的思路和方法及其可持续发展的途径。从而为即将到来的新地学革命和能源革命提供了一个新思路。     

中国古代有机论自然观的地学哲学探迹索隐

17世纪的科学革命是对古希腊哲学的回归.当代的科学革命则将是对东方古典哲学的回归.创建具有中国特色的有机论辩证唯物主义地学哲学,应该并必须从我国古代有机论自然观中吸取丰富的营养.这不仅可填补地学哲学史学研究的空白,对地学哲学的学科建设亦有新的重要启迪.天地生整体生成演进论、天地生层次功能论、天地生自相似论等的探讨,有利于新的宇宙观和地球观的树立.也将大大丰富地学哲学的科学概念,更能充分地武装地学哲学学科的理论体系.