1.2地球表层系统

岩石、土壤中的大气也在不断地与大气进行着交换，海洋则是大
气某些组分的重要的源和汇。因此可以说水圈、岩石圈与生物圈
也参与了大气的循环。
水循环似乎是水圈中的物质循环，但实际上水循环跨越了大气圈、 岩石圈与生物圈：降水发生在大气圈，水汽的运移是由大气运动 完成的；径流发生在岩石圈表层（地表径流）和岩石圈内部（地 下径流），是水循环的重要步骤；
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同样，大气圈与岩石圈之间在进行着热能、化 学能、动能的交换。水圈与岩石圈之间存在着热 能、动能、势能与化学能的交换。生物圈与其他 三个圈层之间，普遍存在着热能与化学能的交换。
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二、地球表层系统的物质迁移、循环与圈层 相互作用
物质迁移与循环，和能量传输与转化一样，是地球表层系统 发展演化的原因与动力，也是圈层间相互联系的纽带、相互作用 的桥梁。
地球表层概念最早由德国地理学家李希霍芬
（1883-1905）等提出，指的是与人类有直接关 系的那部分地球环境。他认为地球表层是地理学 研究的核心，并说地理学的任务在于集中研究地 球表层相互联系的各种现象，特别是研究人与地 球以及生物现象之间的联系。
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钱学森等提出，“地球表层”的上界应划 在大气同温层的底部或对流层的上限（平 均约10km）,下界为岩石圈的上部（陆地 表面往下约5-6km)。
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植物的蒸腾是水循环的重要方面，植被对降水的截留，改 变了水循环的过程与速度。地质循环也不仅仅局限于岩石 圈，因为岩石的风化、分解、溶蚀、侵蚀和沉积物的搬运、 堆积、 固结成岩，都离不开大气与水的参与，生物在地质循环中 也发挥一定的作用。 生物地球化学循环，更是跨越大气圈、水圈、岩石圈和生 物圈。
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地球表层自然环境是由岩石圈、大气圈、水圈与 生物圈相互作用而成的，自然地理学是研究地球 表层自然环境的核心学科。与研究岩石圈、大气 圈、水圈与生物圈的核心学科地质学、大气科学、 水文学和生物学相比，自然地理学的优势，不在 于分门别类地去研究各个圈层，而在于从学科交 叉和要素融合的角度去研究圈层的相互作用。地 球表层能量的传输与交换，物质的迁移与循环， 是地球表层环境发展演化的原因与动力，也是圈 层间相互作用的纽带和桥梁。地貌、土壤是圈层 相互作用的结果。
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一、地球表层能量传输、交换与圈层相互作 用
能量是维持地球表层系统运行与发展的动力，也是联系四 大圈层的桥梁和纽带。
圈层间进行着多种不同能量的传输，这里只做一个简要的 归纳： 大气圈与水圈之间进行着热能、动能、化学能和势能的 传输与交换。由于大气与水体之间温度的差异，大气圈与 水圈之间热能交换一直在不停地进行着。如冷空气经过的 水面会发生降温现象，暖洋流对大气有增温、增湿作用。 由于大气与水面之间的摩擦作用，大气运动往往影响和带 动水体的运动，如风吹拂水面会产生波浪，信风作用于洋 面产生洋流。
黄土地貌是水、重力等作用于特殊的岩石—黄土而形成的 地貌，而黄土一般都是干燥气候条件下风作用于岩石表面 而形成的，因此黄土地貌也可以认为是大气圈、水圈、岩 石圈相互作用的产物。
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喀斯特地貌是在一定的大气、气候和生物条件下，水对岩石溶蚀、 淀积、侵蚀、沉积的结果，在一定程度上反映了水、大气、生物、 岩石的相互作用，是水圈、大气圈、岩石圈、生物圈相互作用的 产物。
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当然水体的运动也会影响和改变大气的运动，如在静风天气的时候，你 来到瀑布或快速流动的河流附近，立刻感到风的存在。这是大气圈与水 圈动能交换的结果。
大气与水体（主要是海洋）之间在不断地进行着物质的交换，在交换过 程中也会发生某些化学反应，因此两者之间也存在化学能的交换。
气压代表了大气势能的大小。当大气压力不同或发生变化时，会改变水 体的分布与位势。如气压偏低时，海平面就会升高，如气压偏高时，海 平面就会相应降低。如台风经过的海面，由于台风中心气压比较低，往 往会导致海平面高出周围几十厘米至几米。当水体分布发生变化时，同 样也会引起气压的变化。又如，高山、高原冰川以及中高纬度地区冰盖 的发育，将会使这些地区的近地面气压升高，导致区域间的气压差增大。
喀斯特作用的发生必须具备四个条件（1）岩石的可溶性，（2） 岩石的透水性，（3）水的溶蚀力，（4）水的流动性。岩石的可 溶性、透水性是由岩石圈的结构与变动（构造运动）决定的；水 的流动性取决于气候条件、地形坡度以及岩石的空隙类型与连通 性；水的溶蚀力不仅取决于水的性质，而且还受大气二氧化碳含 量、生物产生的有机酸多少的影响与控制。喀斯特作用、喀斯特 地貌的空间分布，同样受岩石圈结构、水的分布以及气候与生物 的空间分异的影响。因此，喀斯特作用是水圈、大气圈、岩石圈、 生物圈相互作用的一个很好的例子。
地球表层系统的物质循环，通常划分为大气循环、水循环、
地质循环、生物循环和生物地球化学循环。顾名思义，大气循环、
水循环、地质循环、生物循环主要发生在大气圈、水圈、岩石圈
与生物圈，但也不完全局限于单一圈层之中。大气渗透到各个圈
层，水圈、岩石圈和生物圈中都有大气，并且还在不断与大气圈
进行着交换：生物通过光合作用与呼吸作用在更新和改变着大气，
有的专家认为，以岩石圈中地壳的底面为 “地球表层”的下界。
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地球表层系统：由各圈层：大气圈的下部、水圈、
生物圈和地圈的上部构成。
地球表层系统科学：是研究地球表层系统内各圈层
的物理学、化学和生物学过程之间的相互作用，以 及人与地球表层系统之间的相互作用的一支新兴学 科。各圈层的相互作用，人类与各圈层的相互作用， 地球系统的各自然界面问题（陆-气、陆-海、海-气、 海岸带）是地球表层系统科作用与地貌的塑造
从圈层相互作用的角度来说，河流地貌、海岸地貌是水作 用于岩石而产生的地貌，是水圈与岩石圈相互作用的结果； 风沙地貌是干燥气候条件下风作用于岩石圈表面而产生的 地貌，是大气圈与岩石圈相互作用的产物；冰川地貌、冰 缘地貌是特定气候条件下，固态和液态水对岩石表面进行 作用而形成的地貌，是大气圈、水圈、岩石圈相互作用的 结果。
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四、圈层相互作用与土壤的发育
土壤的发育，离不开生物与岩石的相互作用，也离不开大 气与水的参与。实际上，土壤是在一定的水、气条件下生 物与岩石相互作用，经过一系列物理、化学和生物化学过 程形成的。归结起来土壤是水圈、大气圈、岩石圈、生物 圈相互作用的产物。
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谢谢
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