第二章全球环境1.pdf

第二章 全球环境遥感 第二章 全球环境遥感 第一节 全球变化与地球系统科学 第二节 E0S and ESE计划 第三节全球变化遥感 全球变化 全球变化 地球系统是由近地空间大气圈、水圈、冰雪 圈、固体地圈(岩石、地幔和地核) 和生物圈等 自然层圈紧密关联的整体,太阳系等天体对地球 系统具有明显的能量、物质、动量和信息的交 换作用,它们形成了地球系统的自然驱动力。现 有资料分析表明,在外部驱动力作用下,地球系 统沿着自然规律所确定的轨道不停地向前发展, 其变化是非各态历经的,状态是永不重复的。地 球系统的演变就称之为全球变化( Global Change) 。 什么是地球系统科学 什么是地球系统科学 地球系统科学是研究地球系统整体的结 构、特征、功能和行为的科学,是全球变 化的基础理论。其科学目标在于阐明自 然和人为驱动力与地球系统变化相互作 用的规律和机制;揭露地球系统整体演变 的规律和机制;建立地球系统变化趋势的 预测理论和方法, 以及地球系统变化的调 控理论和方法。 地核、地幔、地壳、生物圈、水圈和大 气圈是地球系统的组成部分,是地球科学 各学科的专门研究对象,而地球系统科学 则是将地球的各个子系统作为一个整体, 并重视研究各子系统之间的相互作用。 地球系统科学还强调人类活动对地球系 统的影响。 经过100 多年的发展,大气科学、海洋科 学、地质科学、地理科学、地球物理 学、空间科学等地球科学分支学科已经 形成了各自完整的独立学科体系。但是, 随着研究的日益深入,各分支学科都愈来 愈认识到学科之间交叉的重要性和必要 性。 例如：长期的大气过程及气候变化已经 不完全由大气本身运动所决定,太阳活 动、海洋状态、冰雪覆盖、生态变化、 人类活动以及地质构造活动都是影响不 同时空尺度气候变化的决定性因子,青藏 高原隆起对东亚季风的形成与变化就是 决定性的。反之,气候变迁对全球环境以 致全球冰雪分布、海洋环流等变化,从而 引起生物的生灭和海洋分布与地质构造 的变动都可能是重要的影响因子。 因此,大气科学家们正在向海洋科学、生 态科学、水文科学拓展,而地理学家、地 质学家、海洋学家及生态学家等也在日 益与大气科学相结合,分支学科的紧密交 叉已成为当代地球科学发展的重要特 色。但是,这种交叉和结合都还只限于根 据本学科发展需求出发来进行的。 事实上,地球系统各层圈本来就是有机结 合的整体,任一层圈过程都在不同程度上 与其它层圈不同时空尺度过程存在着相 互影响和制约,任一层圈的结构、功能和 行为都是地球系统在局部的反映,层圈行 为的耦合产生了系统的新行为,这是一次 质的飞跃,它完全不同于各个层圈的行为 的叠加,系统整体不等于部份之代数和。 因此,地球系统科学就是从复杂系统的科 学理论出发,在综合分析的高度上,研究地 球系统在驱动力作用下演变的整体行为 的新规律和新机制。 地球系统科学的研究内容 地球系统科学的研究内容 外驱动力和地球系统的相互作用； 层圈界面动力学 ； 地球系统演化规律与机制 ； 地球系统动力学模式 ； 地球系统未来变化趋势的预测 ； 地球系统变化的调控 外驱动力和地球系统的相互作用 外驱动力和地球系统的相互作用 天体以及人类活动都是地球系统变 化的重要外驱动力,它们在不同时空尺度 上影响地球系统的整体结构、功能和行 为,研究这种影响的力学、物理、化学与 生物过程是揭露地球系统变化规律与机 制的重要内容。 层圈界面动力学 层圈界面动力学 地球系统各层圈的非线性耦合作用是地球 系统变化的重要特征,这种相互作用主要表现在 各层圈界面上能量、动量、物质的相互交换,而 这种交换决定于界面两侧