地球系统科绪论08春132MB
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地球系统科学
Earth System Science
中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 刘本培教授 2008. 4
1.课程介绍 2.从传统地球科学到 地球系统科学 3.可持续发展与环境、资 源瓶颈
1.课程介绍
课程特色
21世纪的建设者和领导者为了实现可持续发展的科学 发展观，需要以地球系统科学的新地球观从整体上来认识 地球并关注当前资源、环境热点问题。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020年)》
国务院2006年2月9日发布：根据对基 础科学发展具有带动作用，具有良好基 础，能充分体现我国优势与特色、有利 于大幅度提升我国基础科学的国际地位 等原则，我国遴选出8个科学前沿问题。
核心数学及其在交叉领域的应用
主要研究数学与其他学科相互交叉及在科学 研究和实际应用中产生的新的数学问题等。
地球系统科学
地球系统科学以“地球系统”为研究对象。 地球系统是由一系列相互作用过程，包括地球系 统各圈层之间的相互作用，物理、化学和生物三 大基本过程的相互作用以及人与地球环境的相互 作用联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。 这种地球系统的整体观、对三大基本过程相互作 用的研究，以及对人类活动影响地球环境的特别 关注，使得全球系统科学作为一门全新的集成科 学出现在当代国际科学的前沿。
全球变化和今后预测 ： 气候变化研究方法、
全球变暖证据及其效应、今后趋势及不确定 性、地史中古气候变化的启迪意义
水资源开发与环境保护：地表水分循环和
水体类型、中国水资源现状、绿色GDP、大型 水库和朔天运河利弊争论
课堂讨论2：围绕资源、环境有关问题
蓝色国土和海洋开发： 大陆架和经济专属
区、海洋资源类型和利用前景、海洋权益维护 和政治地理
地球系统
地球科学以整体的地球作为研究对象,
包 括自地心至地球外层空间十分广阔的范围, 是由固体地球（核－幔－岩石圈）、流体 地球（大气圈、水圈、土壤圈和生物圈）、 社会地球（人类作用）和行星地球（太阳 系－银河系）组成的一个开放的复杂巨系 统， 称为地球系统(Earth’s System)。 地球系统内部存在不同圈层（子系统）之 间的相互作用。
掌握地球系统科学的基本概念、主要内容和研究方法， 了解当前进展和热点问题，侧重于多学科之间的交叉渗透 和思路启迪,为学生今后从事相关领域的科学研究、教学 工作、生产实践或领导岗位奠定基础。
本课程面向我校各个专业的研究生，希望通过课堂多 媒体讲课、课堂讨论和课下书刊阅读、网络资源相结合， 探索出一条师生良性互动的启发式教学道路。
学家，详细评述了地学、生物 学的现状及存在问题，并于 1987年出版《Earth System Science》报告，标志着地 球系统科学作为一门独立科学 的诞生。报告中提出的一些独 特见解得到了国际上有关科学 界的赞同。该报告经陈泮勤翻 译，于1992年由地震出版社出 版。 这样一种眼界和观念的转变， 标志着从传统地球科学观念 向地球系统科学观念的转变。 迄今只有二十年历史。
地球系统科学与可持续发展：课程介绍、
地球系统与地球系统科学、地球系统科学发 展史、可持续发展与资源环境瓶颈、
第10周
行星地球研究进展：太阳辐射变化对地影
响、地球节律天文背景、米兰柯维奇旋回及 其应用前景、星体撞击事件及其地学意义
深空探测的过去与将来： 月球、火星等研
究历史及现状、近地宇宙开发意义、嫦娥登月 工程和国际合作/竞争前景 课堂讨论 1 ： 围绕行星地球、深空探测有关问 地球系统演化的过去、现在和未来 ：地球 题 与生命起源、重大生物事件和地球表层环境、 “将今论古”和“以古预测未来”的意义
生态系统和生物多样性：生态系统能量流
动、生物－地球化学循环、环境污染和生物 多样性减少
自然资源类型及其短缺 ： 自然资源的类型
和性质、自然资源可得性的度量、自然资源短 缺和可持续利用、循环经济
自然灾害及其防治 ： Байду номын сангаас然灾害一般特征和
类型、典型灾害分析、地震预报的争议、减 灾对策
课堂讨论3：读书报告选题汇报选
2007.4,上海
教学参考书
2. 从传统地球科学到 地球系统科学
2002年10月15日， 新中国地质工作 50年 暨 地质学会80年纪 念大会
地质工作要适应新形势的要求，实现新的战略性转变， 建立与社会主义市场经济体系相适应的地质工作体制。 要实现传统地质工作向以“地球系统科学”为核心内容 的现代地质工作转变，使地质工作更加紧密地与经济建 设和社会发展相结合，更好地为经济社会发展服务。
周二 周三 9-11 5-6节 节
周四 5－ 周五 7-8 6节
地球系统科学的研究方法： 大跨度学科交
叉和多学科方法渗透、新技术应用和数字地球、 整体论与还原论结合、世界化与中华文明 －同位素测年、数字地球
第9 4 周 第10 5 周
第11 6 周 第7 12 周 第13 8 周 第14 9 周 第15 10 周 第16 11 周
生命过程的定量研究和系统整合
主要研究基因语言及调控，模式生物学极端 环境中的生命特征，生命起源和演化，系统 发育与进化生物学等。
地球系统过程与资源、环境和灾害 效应
课堂讨论 1： 围绕行星地球、深空探测有关
问题 地球系统演化 ：地球与生命起源、重大生物 固体地球演化动力机制 ：地球物理场和圈 －地质事件和地球表层环境、地球系统演化 层结构新进展、板块构造和超级地幔柱、内 与矿产形成 核偏移和圈层耦合
厄尔尼诺与气-水-岩圈相互作用：大气和
海洋的组成和结构、热力状况和运动、厄尔尼 诺成因探讨
地球系统科学研究史
1983年，钱学森提出建立地 球表层学的思想，指出地球表 层是岩石圈、大气圈、水圈和 生物圈相互交叉渗透部位，本 身构成一个开放的复杂巨系统。 同年，美国NASA顾问理事会任 命一个地球系统科学委员会 （Earth System Sciences Committee)的文件中，提到地 球系统和地球系统科学两词， 提出要把地球的各组成部分与 相互作用作为一个系统来研究。 该委员会主席F.P.Bretherton 博士组织了一大批国际知名科
Earth System Science
中国地质大学(北京)地球科学与资源学院 刘本培教授 2008. 4
1.课程介绍 2.从传统地球科学到 地球系统科学 3.可持续发展与环境、资 源瓶颈
1.课程介绍
课程特色
21世纪的建设者和领导者为了实现可持续发展的科学 发展观，需要以地球系统科学的新地球观从整体上来认识 地球并关注当前资源、环境热点问题。
《国家中长期科学和技术发展规划纲要 (2006-2020年)》
国务院2006年2月9日发布：根据对基 础科学发展具有带动作用，具有良好基 础，能充分体现我国优势与特色、有利 于大幅度提升我国基础科学的国际地位 等原则，我国遴选出8个科学前沿问题。
核心数学及其在交叉领域的应用
主要研究数学与其他学科相互交叉及在科学 研究和实际应用中产生的新的数学问题等。
地球系统科学
地球系统科学以“地球系统”为研究对象。 地球系统是由一系列相互作用过程，包括地球系 统各圈层之间的相互作用，物理、化学和生物三 大基本过程的相互作用以及人与地球环境的相互 作用联系起来的复杂的非线性多重耦合系统。 这种地球系统的整体观、对三大基本过程相互作 用的研究，以及对人类活动影响地球环境的特别 关注，使得全球系统科学作为一门全新的集成科 学出现在当代国际科学的前沿。
全球变化和今后预测 ： 气候变化研究方法、
全球变暖证据及其效应、今后趋势及不确定 性、地史中古气候变化的启迪意义
水资源开发与环境保护：地表水分循环和
水体类型、中国水资源现状、绿色GDP、大型 水库和朔天运河利弊争论
课堂讨论2：围绕资源、环境有关问题
蓝色国土和海洋开发： 大陆架和经济专属
区、海洋资源类型和利用前景、海洋权益维护 和政治地理
地球系统
地球科学以整体的地球作为研究对象,
包 括自地心至地球外层空间十分广阔的范围, 是由固体地球（核－幔－岩石圈）、流体 地球（大气圈、水圈、土壤圈和生物圈）、 社会地球（人类作用）和行星地球（太阳 系－银河系）组成的一个开放的复杂巨系 统， 称为地球系统(Earth’s System)。 地球系统内部存在不同圈层（子系统）之 间的相互作用。
掌握地球系统科学的基本概念、主要内容和研究方法， 了解当前进展和热点问题，侧重于多学科之间的交叉渗透 和思路启迪,为学生今后从事相关领域的科学研究、教学 工作、生产实践或领导岗位奠定基础。
本课程面向我校各个专业的研究生，希望通过课堂多 媒体讲课、课堂讨论和课下书刊阅读、网络资源相结合， 探索出一条师生良性互动的启发式教学道路。
学家，详细评述了地学、生物 学的现状及存在问题，并于 1987年出版《Earth System Science》报告，标志着地 球系统科学作为一门独立科学 的诞生。报告中提出的一些独 特见解得到了国际上有关科学 界的赞同。该报告经陈泮勤翻 译，于1992年由地震出版社出 版。 这样一种眼界和观念的转变， 标志着从传统地球科学观念 向地球系统科学观念的转变。 迄今只有二十年历史。
地球系统科学与可持续发展：课程介绍、
地球系统与地球系统科学、地球系统科学发 展史、可持续发展与资源环境瓶颈、
第10周
行星地球研究进展：太阳辐射变化对地影
响、地球节律天文背景、米兰柯维奇旋回及 其应用前景、星体撞击事件及其地学意义
深空探测的过去与将来： 月球、火星等研
究历史及现状、近地宇宙开发意义、嫦娥登月 工程和国际合作/竞争前景 课堂讨论 1 ： 围绕行星地球、深空探测有关问 地球系统演化的过去、现在和未来 ：地球 题 与生命起源、重大生物事件和地球表层环境、 “将今论古”和“以古预测未来”的意义
生态系统和生物多样性：生态系统能量流
动、生物－地球化学循环、环境污染和生物 多样性减少
自然资源类型及其短缺 ： 自然资源的类型
和性质、自然资源可得性的度量、自然资源短 缺和可持续利用、循环经济
自然灾害及其防治 ： Байду номын сангаас然灾害一般特征和
类型、典型灾害分析、地震预报的争议、减 灾对策
课堂讨论3：读书报告选题汇报选
2007.4,上海
教学参考书
2. 从传统地球科学到 地球系统科学
2002年10月15日， 新中国地质工作 50年 暨 地质学会80年纪 念大会
地质工作要适应新形势的要求，实现新的战略性转变， 建立与社会主义市场经济体系相适应的地质工作体制。 要实现传统地质工作向以“地球系统科学”为核心内容 的现代地质工作转变，使地质工作更加紧密地与经济建 设和社会发展相结合，更好地为经济社会发展服务。
周二 周三 9-11 5-6节 节
周四 5－ 周五 7-8 6节
地球系统科学的研究方法： 大跨度学科交
叉和多学科方法渗透、新技术应用和数字地球、 整体论与还原论结合、世界化与中华文明 －同位素测年、数字地球
第9 4 周 第10 5 周
第11 6 周 第7 12 周 第13 8 周 第14 9 周 第15 10 周 第16 11 周
生命过程的定量研究和系统整合
主要研究基因语言及调控，模式生物学极端 环境中的生命特征，生命起源和演化，系统 发育与进化生物学等。
地球系统过程与资源、环境和灾害 效应
课堂讨论 1： 围绕行星地球、深空探测有关
问题 地球系统演化 ：地球与生命起源、重大生物 固体地球演化动力机制 ：地球物理场和圈 －地质事件和地球表层环境、地球系统演化 层结构新进展、板块构造和超级地幔柱、内 与矿产形成 核偏移和圈层耦合
厄尔尼诺与气-水-岩圈相互作用：大气和
海洋的组成和结构、热力状况和运动、厄尔尼 诺成因探讨
地球系统科学研究史
1983年，钱学森提出建立地 球表层学的思想，指出地球表 层是岩石圈、大气圈、水圈和 生物圈相互交叉渗透部位，本 身构成一个开放的复杂巨系统。 同年，美国NASA顾问理事会任 命一个地球系统科学委员会 （Earth System Sciences Committee)的文件中，提到地 球系统和地球系统科学两词， 提出要把地球的各组成部分与 相互作用作为一个系统来研究。 该委员会主席F.P.Bretherton 博士组织了一大批国际知名科