一、地球系统科学与全球变化研究
全球变化研究——一个新的国际前沿科学计划
全球变化研究——个新的国际前沿科学计划一、全球变化研究简介全球变化研究（Global Change Research）是指研究地球系统及其组成部分及其相互关系的变化，以及这些变化对人类社会经济和生态系统的影响。
它是一个广泛的学科，包括气候变化、生物多样性、环境污染、土地利用、能源、社会经济系统和技术等多个领域。
全球变化研究旨在更好地理解地球系统的变化，以及变化对人类社会和生态系统的影响，为人类提供更多的可持续发展策略。
二、国际前沿科学计划全球变化研究是一个新的国际前沿科学计划，旨在更好地理解地球系统的变化，以及变化对人类社会和生态系统的影响，为人类提供更多的可持续发展策略。
这是一项重大的科学挑战，需要国际社会共同努力。
1、科学研究方向全球变化研究的研究方向包括：气候变化、生物多样性、环境污染、土地利用、能源、社会经济系统和技术等。
研究重点在于更好地理解地球系统的变化，以及变化对人类社会和生态系统的影响，为人类提供更多的可持续发展策略。
2、科学研究的重点全球变化研究的科学研究重点主要是：一是深入研究地球系统的变化，了解全球变化的趋势、机制和原因；二是深入研究全球变化对人类社会和生态系统的影响，探索可持续发展、环境保护和资源管理的有效策略；三是深入研究全球变化的国际政治、经济和社会影响，为国家和全球治理提供科学支持。
3、科学研究的意义全球变化研究的意义在于更好地理解地球系统的变化，以及变化对人类社会和生态系统的影响，为人类提供更多的可持续发展策略。
它有助于更好地保护和利用地球资源，有助于更好地治理社会经济和生态系统，有助于更好地控制全球变化，有助于更好地推动人类可持续发展。
四、国际合作全球变化研究是一项重大的科学挑战，需要国际社会共同努力。
为此，各国应共同组织和参与国际科学合作，加强集体智慧，共同探索全球变化的机制和原因，共同探索有效的可持续发展策略，共同探索全球变化的政治、经济和社会影响，为国际社会提供科学支持。
全球变化研究进展和趋势
全球变化研究进展和趋势一、概述全球变化研究，作为一个跨学科的研究领域，涵盖了地球系统科学的多个方面，包括气候变化、生物多样性变化、土地利用覆盖变化、海平面上升等。
这些变化在全球范围内发生，对人类社会和自然环境产生深远影响。
近年来，随着科学技术的进步和全球变化问题的日益突出，全球变化研究取得了显著进展，对理解地球系统的运行机制、预测未来变化趋势以及制定应对策略具有重要意义。
在气候变化方面，全球变暖已经成为不争的事实。
科学家们通过观测数据和模型模拟，揭示了温室气体排放对全球气候系统的影响，预测了未来气候变化的可能趋势。
同时，极端气候事件的频发和加剧也对人类社会和生态系统造成了严重挑战。
减缓气候变化和适应极端气候事件成为全球变化研究的重点之一。
生物多样性变化方面，人类活动对自然生态系统造成了严重破坏，导致物种灭绝速度加快、生态系统功能退化等问题。
全球变化研究通过监测生物多样性的动态变化，评估人类活动对生物多样性的影响，提出保护生物多样性的有效措施。
土地利用覆盖变化是全球变化的重要组成部分。
随着城市化进程的加速和人口增长，土地利用覆盖变化对全球生态系统服务功能和碳循环等产生了重要影响。
全球变化研究通过遥感技术和地面观测等手段，监测土地利用覆盖变化的动态过程，评估其对全球变化的影响。
海平面上升是全球变化研究的另一个重要方面。
海洋热膨胀和冰川融化等因素导致海平面不断上升，对沿海地区的社会经济系统和生态系统造成威胁。
全球变化研究通过监测海平面上升的速度和趋势，预测未来海平面上升的可能情景，为沿海地区应对海平面上升提供科学依据。
总体而言，全球变化研究在多个方面取得了显著进展，但仍面临诸多挑战。
未来，随着科学技术的不断进步和全球变化问题的日益严重，全球变化研究将继续深入发展，为人类社会和自然环境的可持续发展提供有力支撑。
1. 全球变化定义与背景全球变化，作为一个跨学科的研究领域，主要关注地球系统各个组成部分（包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈以及人类圈）在长时间尺度下的相互作用及其引发的全球尺度的环境变化。
地球系统与全球变化重点研发项目指南
地球系统与全球变化重点研发项目指南引言：地球系统与全球变化是当前全球科研的重要领域之一，对于了解和应对人类面临的环境问题具有重要意义。
为了推动地球科学的发展，促进全球变化研究的深入，本文将介绍地球系统与全球变化重点研发项目的指南，以期为相关科研人员提供参考。
一、项目背景地球系统与全球变化是一个涉及地球大气、海洋、陆地、生物等多个领域相互作用的复杂系统。
由于人类活动的影响，地球系统正面临着气候变化、生物多样性减少、资源短缺等严峻问题。
为了全面了解和解决这些问题，需要开展地球系统与全球变化的研究。
二、项目目标地球系统与全球变化重点研发项目的目标是推动地球系统科学的发展，深入研究地球系统的运行机制和全球变化的规律，为制定科学的环境保护政策和可持续发展战略提供科学依据。
三、项目内容1. 气候变化研究气候变化是地球系统与全球变化中最重要也最紧迫的问题之一。
项目将重点研究气候变化的原因、机制和趋势，通过全球气候模型和观测数据，预测未来气候变化的趋势和影响，为应对气候变化制定相应的政策和措施提供科学依据。
2. 生物多样性保护研究地球上的生物多样性正面临着严重的威胁，生物灭绝速度加快，物种数量减少。
项目将重点研究生物多样性的分布、演化和生态功能，评估人类活动对生物多样性的影响，探索保护和恢复生物多样性的策略。
3. 资源利用与管理研究地球系统中的资源包括水资源、土地资源、能源资源等，合理利用和管理这些资源对于可持续发展至关重要。
项目将重点研究资源的分布、利用效率和管理模式，提出资源可持续利用的方案，推动资源的合理开发和利用。
四、项目实施1. 建立跨学科研究团队地球系统与全球变化研究需要跨学科的合作，项目实施过程中应组建具有不同学科背景的研究团队，充分发挥各专家的优势，促进研究成果的创新和发展。
2. 数据共享和开放合作地球系统与全球变化研究需要大量的数据支持，项目实施过程中应加强数据的收集、整理和共享，促进国内外科研机构之间的合作与交流，实现资源共享、互利共赢。
地球系统科学与全球变化的关系
地球系统科学与全球变化的关系地球与生命之间有着密不可分的联系。
地球系统科学研究的就是地球所涉及的多个方面，其中就包括地理、大气、水文、生物等等。
这些方面不仅互相联系，而且在全球变化的过程中也发挥着至关重要的作用。
地球系统科学是以整个地球为研究对象的科学学科。
其中最重要的内容就是对地球各环境要素的分析和综合研究。
地球系统科学从根本上可以帮助我们了解我们身处的这个世界，并对其变化和演化作出预测。
全球变化则指全球大气环境的变化。
以现代为例，由于人类的种种活动，极端天气、海平面上升、温室效应等问题都开始成为实际存在的且普遍影响人类生活的问题。
这些问题在一定程度上与地球系统科学有很重要的联系。
全球变化的重要原因之一就是人类活动所带来的影响。
自工业革命以来，人类的生产和生活活动就使大气中温室气体的浓度不断上升，并且导致了空气污染和水体污染等一系列的环境问题。
地球系统科学对于这些问题的研究和分析是至关重要的，如果没有这方面的研究，这些问题就难以得到解决。
在人类活动下，人们的生活也受到了一定的影响。
气候变化可能导致干旱、洪水等灾害，从而带来严重的后果。
例如，去年在中国的洪灾期间，数百万人受到了影响，这一切都是由全球变化所导致的。
而地球系统科学的研究可以有效地降低这些灾害的发生，从而为人类的生活带来更多的安全和便利。
地球系统科学所研究的内容非常广泛，可以涉及到气候、动态地貌、海洋生态系统、洪水、干旱以及森林等等。
在这里我们只是谈到了其中的一些内容。
总之，全球变化与地球系统科学之间有着非常密切的联系。
地球系统科学所研究的内容能够为人类在全球变化过程中应对各种挑战提供更有效的解决方案。
全球变化复习资料
第一章全球变化：由自然和人为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化。
地球系统科学和全球变化研究变革，四个主要表现：1、地球是一个有机联系的整体2、地球是一个以变化为特征的行星3、人类正在成为全球环境变化的驱动力4、可持续发展观全球变化研究的意义1、全球变化研究是人类社会实现可持续发展的科学基础。
2、深化对地球系统的认识，发展地球系统科学。
3、改变人类的观念、促进应用基础科学和有关社会科学的发展科学内涵体现在三个方面1、以地球系统为基础2、以发生在各种时间尺度上的动态变化为核心3、人类是全球变化的驱动力，也是全球变化影响的承受者主要科学问题变化：地球系统是怎样变化的？驱动力：地球系统变化的主要驱动力是什么？响应：地球系统对自然变化和人类引起的变化是如何响应的？后果：地球系统变化的结果对人类的影响与人类的响应是什么？预测：如何预测地球系统未来的变化？国际全球变化研究的发展趋势①不同尺度的气候变率及其自然与人为原因辨识。
②地球系统各圈层之间及区域之间的相互作用过程。
③人类活动对全球变化的影响。
④全球变化的影响、风险与适应。
⑤全球变化的观测、监测和数据融合。
⑥地球系统模式的研制和改进及全球变化的模拟与预测。
国际全球变化研究的发展趋势①不同尺度的气候变率及其自然与人为原因辨识。
②地球系统各圈层之间及区域之间的相互作用过程。
③人类活动对全球变化的影响。
④全球变化的影响、风险与适应。
⑤全球变化的观测、监测和数据融合。
⑥地球系统模式的研制和改进及全球变化的模拟与预测。
中国的全球变化研究成就：1、建立了一批与全球变化研究相关的研究机构和基地。
2、形成了一支颇具规模的研究力量3、初步构建了全球变化观（监）测网络框架4、发展了气候系统模式及其分量模式5、取得了一批有国际影响的全球变化科学研究学术成果未来我国全球变化研究的方向与任务。
1、全球变化的事实、过程和机理研究。
2、人类活动对全球变化的影响研究。
3、气候变化的影响及适应研究。
地球系统科学与全球变化研究
地球系统科学与全球变化研究地球是我们共同的家园，而地球系统科学与全球变化研究正是致力于深入探索地球的运行机制和变化规律。
这一领域的研究不仅关乎地球环境的可持续发展，也对人类社会的未来发展具有重要意义。
地球系统科学是一门综合性学科，它涉及到地球的大气、水、地壳、生物等多个层面。
通过对这些层面的相互作用和影响进行综合研究，我们可以更好地理解地球的运行机制和变化规律。
地球系统科学的研究对象包括但不限于气候变化、海洋生态系统、陆地生态系统等。
全球变化研究是地球系统科学的重要组成部分，它关注的是地球系统中各个层面的变化趋势和原因。
全球变化研究的内容包括气候变化、生物多样性丧失、土地退化等。
这些变化对于地球的环境和生态系统都产生了深远的影响，对人类社会的发展也带来了挑战。
气候变化是全球变化研究中的一个重要方面。
近年来，全球气温持续上升，极端天气事件频发，气候变化对地球环境和人类社会造成了巨大的影响。
通过对气候变化的研究，科学家们可以预测未来的气候趋势，为社会决策提供科学依据，以减轻气候变化对人类社会的影响。
海洋生态系统是地球上最重要的生态系统之一，也是全球变化研究的热点领域之一。
海洋生态系统的健康与否直接关系到全球的生物多样性和资源可持续利用。
然而，随着全球气候变化和人类活动的影响，海洋生态系统正面临着严重的威胁。
通过对海洋生态系统的研究，科学家们可以更好地了解其变化规律，制定保护和管理策略，以实现海洋生态系统的可持续发展。
陆地生态系统是地球上最为复杂和多样化的生态系统之一。
它包括森林、草原、湿地等多种类型，承载着丰富的生物多样性和生态功能。
然而，随着人类活动的不断扩大和加剧，陆地生态系统正面临着严重的退化和破坏。
通过对陆地生态系统的研究，科学家们可以更好地了解其变化过程和机制，为保护和恢复陆地生态系统提供科学支持。
地球系统科学与全球变化研究不仅需要跨学科的合作，也需要全球范围内的合作。
只有通过国际合作，才能更好地推动地球系统科学的发展，为全球变化研究提供更加全面和准确的数据和信息。
地球系统科学中的关键科学问题
地球系统科学中的关键科学问题地球系统科学是近年来兴起的一门学科，它将地球上的各个要素视为一个整体，并以互动、相互影响的方式来研究地球系统的演变和变化规律。
在地球系统科学的研究过程中，涉及到了大量的科学问题，其中一些被认为是尤为关键的。
一、全球变化与气候变化全球变化是指跨越地球系统的综合性变化，包括物理、化学和生物方面的变化。
气候变化是其中最突出的一种变化，全球气候持续变暖、极端天气事件频发、海平面不断上升等已经给全球社会带来了严重的影响。
因此，研究全球变化和气候变化成为了热门话题。
在这方面，研究冰川融化、全球温度变化的原因、气候变化对全球生态系统等方面是研究的重点。
科学家们通过长期监测、数值模拟和实验数据的分析等方式，为全球变化与气候变化提供了有效的科学支持。
二、地球表面变化地球表面的变化包括地形、地貌、土地覆盖、荒漠化等方面。
研究这些变化对于促进经济、保护生态环境、维护生态平衡以及应对自然灾害具有重要意义。
全球范围内的陆地沙漠化问题愈发严重，这是全球面临的一个棘手的问题。
为解决这一问题，除了加强环境保护和治理措施，还有必要进行相关的科学研究。
研究沙漠化的原因、发展过程，探索有效的治理措施等都是地球表面变化研究的重要方向。
三、海洋生态系统的演变和变化海洋生态系统对于地球生态环境的维护和演化起着重要的作用，但是海洋环境的退化、气候变化、海洋污染等对海洋生态系统造成了严重的影响。
研究海洋生态系统的演变和变化对于保护海洋环境、维护全球气候平衡等都具有重要意义。
其中，研究海洋酸化和海洋生物多样性的变化尤其重要。
科学家们利用现代科技手段，通过互动模拟试验和观测、航行测声技术等方式来了解海洋生态系统的演变规律，进而形成有助于设计保护海洋环境举措的科学依据。
四、地球系统的能源和资源地球系统能源与资源炒概念其实一直备受人们的关注。
目前全球机构都在呼吁能源和资源的可持续开发利用，要求我们在尽可能满足自身需求的同时不要破坏自然生态平衡。
地球系统与全球变化
世界气候研究计划（WCRP）
世界气候研究计划（WCRP）成立于1980年，是由ICSU和世界气象组织（WMO） 共同发起的，同时也得到来自联合国教科文组织的政府间海洋委员会（IOC）的 资助。WCRP的目标是发展有关自然气候系统和气候过程的基础研究，以确定气 候在多大程度上可以预测，以及人类活动对气候影响的程度。WCRP开展针对全 球大气、海洋、地表、海冰和陆地冰等对理解地球自然气候系统有贡献的深入研 究，尤其关注可以为气候及其变率等热点问题提供科学的定量回答的研究，如建 立可以预测全球和区域的气候变率、极端时间发生频率和程度的变化等的研究基 地。目前WCRP的主要研究计划包括：全球能量与水循环试验（GEWEX）、气候 变率及其可预报性（CLIVAR）、气候与冰冻圈（CliC）、平流层过程及其在气候 中的作用（SPARC）、气候系统观测与预测试验计划（COPE）等。
科学方法论：归纳法和演绎法
现代基础学科的发展：数学、物理学、化学 牛顿发表的巨著《自然哲学的数学原理》 社会需求和发展的推动：矿藏、远程贸易、新产品开发 …… 战争的需要 探险活动 现代科学分支的产生：地质学、地理学、气象学、海洋学、植物学、天文学 …… 学科分支间的交叉：海洋地质学、海洋生物学、海洋物理学、海洋化学 …… 技术的对科学发展的支撑和相互促进：观测仪器、实 /试验仪器、通信设备和网络……
全球变化研究的一些国际、国内计划
国际地圈—生物圈计划（IGBP）
国际地圈生物圈计划（IGBP）是在1986年的国际科学联合会理事会第21 届大会上成立的。IGBP成立的目的是通过描述地球上相互作用的物理、 化学和生物学过程，了解地球上正在发生的环境变化，以及这些变化对 人类生活的影响，提出有效的解决方案，管理人类和其他生命所依赖的 复杂的地球系统。
地球系统与全球变化
科学方法论：归纳法和演绎法
现代基础学科的发展：数学、物理学、化学 牛顿发表的巨著《自然哲学的数学原理》 社会需求和发展的推动：矿藏、远程贸易、新产品开发 …… 战争的需要 探险活动 现代科学分支的产生：地质学、地理学、气象学、海洋学、植物学、天文学 …… 学科分支间的交叉：海洋地质学、海洋生物学、海洋物理学、海洋化学 …… 技术的对科学发展的支撑和相互促进：观测仪器、实 /试验仪器、通信设备和学工作主要依托全球环境变化研究的四大计划进行，侧重于各个 计划之间以及自然科学与社会科学、科学团体与产业和政府部门之间的交叉联合。自2001年以来， ESSP不断完善其工作框架，丰富其业务内容，目前已经初步形成了包含科学研究、分析与模拟、 能力建设和协调合作等多种功能的业务体系，具体包括联合计划、地球系统分析与模拟工作、区 域集成研究与能力发展、科学联络与学术交流共四项任务（见图4-1）。 ESSP的科学目标主要是通过联合研究计划、专门工作组、以及科学会议等方式实现，ESSP利用 专题研究活动、特殊区域研究、科学会议等措施将科学家和不同的研究工作整合起来，通过不同 观点的碰撞、不同方法的集成，提高对地球系统全面认识的能力。这些业务单元的业务开展主要 由各自的科学领导机构（如联合计划的科学指导委员会）负责指导，科学家独立地开展相关科学 研究工作，各业务单元的科学领导机构人员来自各个方面，也包括ESSP的专家（主要来自四大计 划）。另外，通过密切的科学联络和主题明确的科学会议，ESSP也加强了其内部业务的协调以及 与其他科学团体、产业和政府部门的沟通与合作。
21世纪 全球变化研究方向的调整
加深地球系统整体行为的研究 加強为可持续发展服务的全球变化问题 的研究 重视区域对全球变化贡献的研究
什么是区域集成研究
把区域作为地球系统的一个完整单元 ( holistic entity )来研究,必须是跨越学科 边界的研究,包括自然科学与社会科学之间的 边界. 区域研究要为定量的认识区域和全球之间的联 系,以及这些联系的变化的后果作出贡献. 区域研究要为区域的可持续发展提供科学支持. 要综合运用场地观测试验、遥感监测和数值模 拟等研究手段进行集成研究. 要把区域变化的过去、现在和未来的研究结合 起来进行集成研究.
张兰生全球变化.
二、全球变化研究的主要内容
2、全球环境变化在时间上和空间上的 表现形式
从时间过程上看，全球环境变化表现为一个 时期环境的状态或其特征值较另一时期有明显不 同。 全球变化在不同地区均会有所反映，但不同 地区响应全球变化的方式可以各不相向，可以存 在着彼此不同的过程。
二、全球变化研究的主要内容
3、全球变化的影响和人类的响应
国际地圈-生物圈计划 (International Geosphere-Biosphere Program)
1、四大圈层是一个有机联系的整体。 2、全球变化是地球系统各圈层、三大基本过程、 人与环境相互作用的结果。 3、人类活动是地球系统变化的第三驱动力。 4、研究思路:全球变化、观测、模拟与预测。 5、着重开展过程研究，建立十年到百年地球 系统运作概念模型。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化（Global Change）的科 学内涵
全球变化 地表环境的变化自地球诞生以来一直 延续至今从不停止。现今发生在地球表面 的全球变化包括地球环境中所有的自然和 人为引起的变化，可以定义为全球环境(包 括气候、土地生产力、海洋和其他水资源、 大气化学及生态系统等)中的、能改变地球 承载生命的能力的变化。
人类生态系统是一个构建在固体地球系统、 物理气候系统和自然生态系统之上，并作 为水循环、生物地球化学循环和地球岩石 圈循环过程的一个中间环节的系统，是地 球系统的一个重要组成部分。
三、地球系统的物质和能量转化
地球系统中物质和能量的转换与交换是通过一系列的过程 来实现的。这些过程按其性质可分为物理过程、化学过程 和生物过程三种类型。地球系统的过程是地球系统中由物 理、化学或生物学规律所支配的那些现象的集合。以全球 碳循环为列。
地球系统科学研究与全球变化
地球系统科学研究与全球变化近年来，全球变化问题日益突显，引起了全球范围内的广泛关注。
而地球系统科学作为一门研究地球上各种系统相互作用的学科，正成为解决全球变化问题的重要手段和方法。
本文将从地球系统科学的定义与意义、主要研究内容以及应对全球变化的一些建议来探讨地球系统科学在全球变化中的作用。
地球系统科学是一门跨学科交叉的科学，它研究地球各个系统（包括大气、水文、生态、气候等）之间的相互关系和相互作用。
通过对这些系统的研究，我们可以更好地了解地球的自然规律和变化趋势。
这对于我们应对全球变化问题，预测未来发展趋势，制定环境保护和资源管理政策具有重要意义。
地球系统科学的研究内容涉及广泛，其中最为重要的是气候变化的研究。
随着全球气候问题的加剧，气候变化已经成为当前全球变化中最为关键和紧迫的问题之一。
通过对气候变化的研究，我们可以深入了解气候系统的运行机制，预测未来的气候变化趋势，为全球变化的应对提供科学依据。
此外，地球系统科学还涉及到生物多样性的研究。
生物多样性是地球生态系统中非常重要的一部分，它对于维持生态平衡和生态系统的稳定性至关重要。
通过对生物多样性的研究，我们可以更好地了解生物之间的相互关系和作用机制，为生物多样性保护和生态系统恢复提供科学指导。
在地球系统科学中，还有许多其他重要的研究领域，如地质灾害、资源与环境管理等。
这些研究领域的发展不仅能够帮助我们更好地认识地球的变化，也为我们提供了应对全球变化的一些有效手段和政策。
在应对全球变化方面，地球系统科学也发挥了重要作用。
首先，通过对地球系统的深入研究，我们可以更好地了解全球变化的原因和机制。
这对我们制定科学合理的应对策略至关重要。
其次，地球系统科学为我们提供了有效的监测和预测手段，可以对全球变化进行及时观测和预警，为我们提供决策支持。
最后，地球系统科学推动了技术的发展和应用，为全球变化的应对提供了新的科技手段。
然而，地球系统科学研究面临着许多挑战和困难。
全球变化复习资料
全球变化复习资料全球变化复习资料第⼀章地球系统科学与全球变化研究⼀、全球变化（global change）指由⾃然和认为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化，所谓地球系统，由位于地球表⾯的⼤⽓、陆地、海洋等⼦系统徐成，发⽣在它们之间的各种相互作⽤。
相互影响的物理、化学、⽣物与⼈类过程实现了物质和能量的转化，因⽽为地球上的⽣命提供了条件。
⼆、全球变化研究的意义（1）全球变化研究是⼈类社会实现可持续发展的科学基础其所取得的科学认识是对可持续发展的重要贡献，为⼈类社会的可持续发展提供科学的背景和依据，未来的可持续发展必须与未来环境的变化有机结合，可持续性是⼈类适应全球变化的准则，⼈类对环境的适应必须符合可持续性。
（2）深化对地球系统的认识，发展地球系统科学地球系统科学是全球变化研究的科学基础，并且全球研究表现出强烈的学科交叉的特点，构成了新的学科⽣长点，对所有的传统地理科学学科都是机遇，也是挑战。
全球变化的兴起为地理学的发展提供了新的机遇。
（3）改变⼈类的观念、促进应⽤基础科学和有关社会科学的发展例如对资源的有限性的认识，必将促进⼈类⽣产和⼩费观念的变⾰，促进资源、环境、灾害等有关的应⽤基础学科的发展。
三、全球变化的科学内涵（1）以地球系统为基础将地球作为⼀个整体⽽不是孤⽴地研究地球的不同组分和它的环境，即从全球尺度进⾏研究。
（2）已发⽣在各种事件尺度上的动态变化为核⼼从100-109的时间尺度均可辨认出地球系统的变化，可以利⽤五个不同的时段来定义：①⼏百万年到⼏⼗亿年：地球结构的演变、⽣命的演化、与此有关的现代⼤⽓化学成分的演变均是由⼏百万年或⼏⼗亿年的尺度决定的。
②⼏千到⼏⼗万年（轨道及亚轨道周期尺度）：⼿轨道参数周期性变化所驱动的全球⽓候的冰期和间冰期的交替以及与此有关的⼤⽓成分、⼟壤发育、⽣物种类区域分布的响应变化。
③⼏⼗到⼏百年（年代与世纪尺度）：这⼀尺度的中⼼课题是物理⽓候系统及其对⽣命有机体以及⽣物化学循环、⼤⽓化学成分变化、地表⼲燥度、海洋⽣物系统的变化，均是此时间尺度上的重要问题。
全球变化第一章地球系统与全球变化
1915年大陆漂移学说提出；1920年米兰科维奇天文理论提出；1930年臭 氧层学说提出；1948年第一个数值天气预报产生；1957年国际地球物理 年(开始第一次多学科合作、大规模开展观测)；1960年第一张全球卫星 图片诞生；1969年人类登月成功。此外，还有臭氧洞的发现、海事卫星 的发射和成功使用，直至1986年国际地圈生物圈计划的制定和实施。也 就是说，全球变化研究实际上是上述20世纪以来地球科学发展的里程碑 之一。
第一章 地球系统与全球变化
第一节 地球系统
一、地球系统的组成
地球系统是由大气圈、水圈、陆圈(包括冰雪 圈，有人称岩石圈)、生物圈和人类本身组成的整 体行星地球。 地球系统是具有一系列相互作用过 程的耦合(一是各圈层之间的相互作用；二是物理、 化学和生物三大基本过程和作用；三是人与地球的 相互作用)，由三大相互作用过程耦合的复杂系统 称地球系统。
全球变化的时间尺度
几百万年至几十亿年 地质历史时期如造山运动和造陆运动、生命的起源等
几千年至几十万年 第四纪的晚期和人类历史时期内，如第四纪冰期—间冰期的交 替、海面的升降、土壤层的发育、生物种的分布、迁移和灭绝， 以及人类文明的诞生与发展。 几十年至几百年
年际到百年际的事件，如太阳活动、火山活动、大气环流等 几天至几个季度
2.硬件条件。在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报 系统已有约1 000个高空站、10 000个气象站、3 000个飞行 器、 7 000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库,还有 全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候观测系统。
中国全球变化研究优势领域及进展
中国全球变化研究优势领域及进展
中国在全球变化研究方面具有以下优势领域和进展：
1. 气候变化研究：中国是全球最大的温室气体排放国之一，也是世界上气象观测网络最完善的国家之一。
中国的气象和气候数据资源丰富，具有开展气候变化研究的优势。
中国的气候模式在预测未来气候变化方面具有一定的准确性和可靠性。
2. 地球系统科学研究：中国在地球系统科学领域的研究取得了重要进展。
该领域的研究主要涵盖气候系统、生物地球化学循环、地表过程、水文水资源等方面。
中国的地表监测网络覆盖范围广泛，为地球系统科学研究提供了强有力的数据支持。
3. 生态系统监测与保护：中国具有丰富的生物多样性和生态系统资源，尤其是在高山、湿地和森林等方面。
中国在生态系统监测与保护方面进行了大量的研究工作，推动了生态系统可持续发展和环境保护。
4. 空气污染研究：中国是全球空气污染最为严重的国家之一，也是空气污染研究的重要领域。
中国在空气污染源排放、传输过程、化学反应等方面的研究取得了重要进展，并且在改善空气质量方面采取了一系列有效的措施。
5. 社会影响研究：中国人口众多，且经济和社会发展较快，对全球变化的社会影响非常显著。
中国在社会影响研究方面的工作涉及到气候变化适应与脆弱性评估、环境政策研究、社会经济影响分析等，为全球变化决策提供了重要的参考和指导。
中国在全球变化研究方面具有丰富的数据资源、先进的科研技术以及重要的社会影响，为全球变化相关问题的研究和解决提供了重要的支持。
同时，在国际合作方面，中国也积极参与全球变化科学研究机构和项目，加强国际交流与合作。
地理学视角下的全球变化与地球系统科学
地理学视角下的全球变化与地球系统科学地球是一个复杂的生态系统，不断经历着全球变化。
这些变化涵盖了气候变化、土地利用变化、生物多样性丧失等方面。
地理学作为一门研究地球表面特征、人类活动以及环境变化的学科，可以为我们更好地理解全球变化及其对地球系统的影响提供关键的视角。
一、全球变化全球变化是指地球上长期存在的系统性变化，包括自然因素和人类活动引起的改变。
其中最重要的是气候变化。
工业革命以来，人类大量排放温室气体，导致全球变暖，进一步引发了极端天气事件的增加，如干旱、洪涝、暴风雨等。
除此之外，少数人类活动也对环境产生了深远的影响，如大规模的森林砍伐、城市化进程等。
二、地球系统科学地球系统科学是将地球看作一个整体，研究各个组成部分之间相互作用的学科。
它以地理学、气象学、地质学、生态学等多学科为基础，关注着地球系统各个要素之间的相互作用。
通过综合研究，地球系统科学试图揭示地球内外力量的相互作用和演化过程，为我们更好地理解全球变化提供了科学方法和理论养料。
三、地理学视角下的全球变化地理学从地表特征、人类活动以及环境变化等方面研究地球变化。
在地理学的视角下，全球变化被看作是一个复杂的系统。
地理学家通过观察、分析、建模等方法，研究全球变化的动力机制、影响因素以及未来趋势。
在气候变化方面，地理学家研究了全球气候系统的运行机制，以及人类活动对气候变化的影响。
他们利用地理信息系统（GIS）等技术，对气候变化的空间分布进行模拟和预测，为制定气候变化应对策略提供科学依据。
此外，地理学还关注土地利用变化对全球变化的影响。
通过对人类活动对土地资源的开发利用状况的研究，地理学家揭示了土地利用变化对水循环、碳循环以及生物多样性的影响，并提出了相应的保护和管理策略。
四、地球系统科学的应用地球系统科学的研究成果在实践中有广泛的应用。
曾经的问题，如自然灾害的发生原因和预测、生态环境保护和资源管理等，都可以通过地球系统科学的方法得到解决。
学习《全球变化与地球系统科学》的心得体会
学习《全球变化与地球系统科学》的心得体会《全球变化与地球系统科学》这门课程由中国地质大学教授，博士生导师刘本培教授讲解，他以“地球系统”为研究对象，将大气圈、水圈（含冰冻圈）、岩石圈和生物圈视为一个整体，探讨由一系列相互作用过程（包括系统各组成成分之间的相互作用，物理、化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用）联系起来的复杂非线形多重耦合系统。
通过他生动的讲解，并结合自己长期从事地层学和地史学教学与科研经验，对造山带综合地层学、多岛洋构造古地理和中生代地层古生物领域认识，使我对全球变化与地球系统科学这门新兴交叉学科的研究领域、课题、方法和内容形成一定水准的认识。
全球变化ppt
1. 全球观点与全球尺度
全球观点：从地球系统的思想出发把地球 看作－个整体，研究地球系统随时间的 变化，集中研究那些把系统中所有部分 紧密地联系在一起的、并导致系统发生 变化的过程和机制。
全球尺度：过程或事件本身的空间尺度大 约相当于地球半径以上或虽然过程或事 件本身的空间尺度没有达到上述规模， 但其影响却是全球性的。
1. 地球系统中的不同过程是有机联系的整 体。
2. 不同的地球系统过程具有不同的时间和 空间尺度。
3. 地球系统的能源分别来自地球之外和地 球内部。
第二节 全球变化与全球变化研究
一、全球变化的科学内涵 地表环境的变化自地球诞生以来一直
延续至今。全球变化包括地球环境中所有 的自然和人为引起的变化，可以定义为全 球环境(包括气候、土地生产力、海洋和其 他水资源、大气化学及生态系统等)中的、 能改变地球承载生命的能力的变化。
洋流 分 类
成因 性质
风海流 密度流 补偿流 暖流 寒流
风
在风的影响下,海洋表层的
海水沿一定方向有规律的大
规模流动.
由密度差异影响而形成的洋流
大
西 洋
地中海
盛行风
风海流 由 密度流 影响而形成的洋流
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
西风漂流
世界洋流模式图
分布规律
西风漂流 北赤道暖流 南赤道暖流
气候系统: 由大气圈、水圈、陆圈、冰冻圈 和生物圈组成的地球物理系统
温室的保暖效应
温室效应：
1. 全球气候与环境变化
温室气体能吸收地表长波辐射，使大气变暖，与
“温室”作用相似。
若无“温室效应”，地球表面平均温度是－18℃，
而非现在的15℃。
地球系统科学与全球变化
地球系统科学与全球变化地球是我们人类赖以生存的家园，而地球系统科学正是研究地球自然界各个组成部分以及它们之间相互作用的学科。
而全球变化则指的是地球系统中不断发生的各种变化，包括气候变化、海洋变化、生物多样性变化等。
地球系统科学与全球变化的研究对于我们深入了解地球，解决环境与气候问题，保护地球生态环境具有重要意义。
一、地球系统科学的基本概念地球系统科学是一门综合性学科，它研究包括大气、水圈、地壳、生物圈在内的地球自然界各个组成部分以及它们之间复杂的相互关系。
通过对地球各个系统的深入研究，我们可以了解到地球的运行机制、气候形成与变化、生态系统的演化等重要知识。
地球系统科学的研究方法包括观测、实验、模拟等多种手段，通过综合运用这些方法，科学家们能够模拟地球系统的运行状态，为我们提供准确的预测和判断。
二、地球系统科学与全球变化的关系全球变化是地球系统科学研究的核心内容之一。
地球上发生的各种变化，例如气候变化、海洋变化、生物多样性变化等，都与地球系统中的相互作用密切相关。
比如，人类活动导致的大气中二氧化碳浓度升高，进而引起温室效应加剧，从而导致气候变化。
而气候变化又会对海洋系统、生态系统产生深远影响，形成一个复杂的相互关系网。
通过研究地球系统中各个组成部分之间的相互作用，我们可以更好地了解全球变化的机理，为应对气候变化和环境问题提供科学依据。
三、地球系统科学的研究领域地球系统科学的研究领域包括地球物理学、气象学、海洋学、地质学、生态学等多个学科。
每个学科都关注地球系统中某个特定的组成部分，并且通过研究这些部分之间的相互作用来揭示地球系统的运行规律。
例如，气象学研究大气层中的气象现象，通过对气候变化的研究可以预测未来的气候趋势；海洋学研究海洋中的物理、化学和生物过程，揭示了海洋对全球气候的调节作用。
综合地球系统科学的研究结果，可以更加全面地认识地球的动态变化以及其对人类社会产生的影响。
四、地球系统科学与可持续发展的关系地球系统科学的研究对于实现可持续发展具有重要意义。
第一章地球系统与全球变化
城市生活垃圾
太空垃圾垃圾
(10)人口增长过快：1800年世界人口只有10亿，1930年达 20亿，1964年达30亿，1987年7月11日达50亿，1999年10月12 日已达60亿，2013年1月4日,全世界有70.57亿人。人口学家估 计世界人口正以每年l亿人的速度在递增，到2030年人口可能 达100亿。地球资源在开发利用的速度和承载率上目前已赶不 上人口增长速度。为保护全球资源和环境，控制人口迫在眉睫。
世界主要热带国家80-90年代森林减少面积
(8)物种濒危:地球上每天有100种生物灭绝。现有物种为1000 万种左右，到21世纪初可能消失的物种为100万种。有证据表 明，地球30％- 70％的植物在今后100年内将不复存在，20世 纪末处于灭绝边缘的哺乳动物有406种，鸟类593种，爬行动 物209种，鱼类242种。生物种类大灭绝的后果将给人类前途 带来致命威胁。
全球变化研究出现的科学背景
全球变化研究科学是在时代的发展、科学的进步、 社会的需要情况下产生的，主要表现在以下4个方面： 1．硬件条件
在20世纪末全球国际性应用的探测器和预测预报系 统已有约1000个高空站、10 000个气象站、3000个飞行 器、7000艘充气船、500个浮标、长期立体动态信息库， 还有全球海洋观测系统、全球陆地观测系统、全球气候 观测系统。
温室效应
小冰期以来天山乌鲁木齐河源1号冰川变化图 (刘潮海等, 2000)
其他气候变化的结论：
气温和海温： (1) 1950~1993年期间，陆地上夜晚最低温每十年增加约0.2℃，白天最高温每十年增加约0.1℃， 这使得许多中高纬度地区结冰季节变短。 (2) 海表面温度的上升速度是陆地表面平均气温上升速度的一半。
过去1000年来大气CO2浓度的变化
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一、地球系统科学与全球变化研究第1章地球系统科学与全球变化研究 1第1章地球系统科学与全球变化研究第1节地球系统科学和全球变化研究的兴起“全球变化”(Global Change)作为一个科学术语是20世纪80年代中期才出现的，它是指由自然和人为因素引起的、影响地球系统功能的全球尺度的变化。
所谓地球系统指的是相互作用、相互影响的物理、化学、生物与人类过程的集合，这些发生在大气圈、陆地、海洋及其界面的过程实现了物质和能量的转换，因而为行星上的生命提供了条件(IGBP，2001)。
作为地球科学最为活跃的研究领域之一，全球变化研究的实质涉及到对整个地球系统规律的认识，它不仅代表了地球科学的发展方向，是21 世纪地球科学的突破点所在，也寄托着人类社会未来发展的希望，以地球系统科学为基础的全球变化正在成为世界级的科学，其在科学发展中的地位可与19世纪的进化论和20世纪的板块运动的地球科学革命相媲美(IGBP，2001，2004; Kevin Noone，2004;陈宜瑜，2002;汪品先，2003;陈泮勤，2004)。
一、全球变化认识的历史渊源人类很早就认识到环境是变化的。
这种认识主要来源于两个方面。
其中之一是来自有关远古的神话或宗教信仰之中，如中国、印度、及《圣经》等关于远古洪水的传说，我国神话麻姑“三见东海为桑田”等均属于此。
这些神话传说的真实性难以考证，但至少反映了人类对远古历史所流传下来的朦胧记忆或对环境变化所持的信念。
人类对环境演变的认识更多地是来自于对周围自然环境的观察与总结。
古希腊时期的Xenophanes(BC614) 被认为是西方世界最早注意到陆地上存在海洋蚌壳并提出海陆变迁思想的人，亚里士多德(BC384,322)也认为海陆是按着一定规律周期性变化的。
在宗教统治的中世纪时期，西方世界中关于海陆变迁的思想因为与《圣经》中关于创世纪的记载相矛盾而被为期150天的诺亚洪水论所取代。
直到文艺复兴时期，海陆变迁的思想才又被达?芬奇(1452,1519)根据意大利北部岩石中所见到的螺蚌重新提出，并引发出延续数百年的海陆变迁说和洪水说的辩论。
我国科技的发展没有经历西方中世纪的黑暗时期。
在相当于西方希腊罗马时期之后就开始了漫长的向近代科学转变的过程，尽管一直没有产生出现代概念下的科学，但许多思想在当时都处于世界先进水平。
追求天人和谐、与自然共生、以主动的适应环境为特色的人地关系思想是中国古代地理学思想的精髓。
在环境演变方面，我国古代学者做过多方面的观察与研究，有些方面对现今的研究仍具有借鉴意义。
例如，在环境变化规律及人与环境的关系方面，战国末期的《吕氏春秋》中对气候异常的特点及对人类的影响就有规律性的概括，如:“孟春行夏令，风雨不时，草木早槁，国乃有恐。
行秋令，民大疫，疾风暴雨数第1章地球系统科学与全球变化研究 2 至，藜莠蓬蒿并兴。
行冬令，水潦为败，霜雪大挚，首种不入。
”《吕氏春秋》同样注意到人类活动对自然的破坏及保持自然平衡的重要性，指出“竭泽而渔，岂不获得，而明年无鱼;焚薮而田，岂可不得，而明年无兽。
”在研究方法上，例如北魏的郦道元在《水经注》中采用史料记载与实地考察相结合的方法，系统地研究了我国河湖水系演变的历史及原因;北宋的沈括通过将古地图上的水系与水系现状进行对比研究水系变化;元代的于钦利用古河堤推断古河道的位置;明代的杨慎和清代的刘献庭分别从古今物候的差异推断气候变化。
这些工作均充分地体现了作为重建环境演变历史基本方法的“将今论古”思想，至今仍有重要的科学价值。
清代姚觐元等利用涪陵石鱼题刻资料总结出石鱼“或三、五年或十余年一出”的结论，实质上是关于长江枯水位周期变化规律的探讨。
二、过去全球环境变化研究的兴起全球变化的概念是20世纪80年代才提出的，但与全球变化有关的某些科学思想及全球变化的某些研究内容却可以追溯到19世纪早期至20世纪初期，与地质学和自然地理学等学科的发展同步。
最初是从对过去环境变化研究入手的，主要是依据地质时期全球变化所形成的残余信息推断过去全球环境变化的历史，对导致全球变化的具体过程很少涉及，有关成因机制的解释多带有假说的性质。
科学的全球变化研究的开始首先表现在一系列研究原理与方法的建立方面。
由莱伊尔(Charles Lyell, 1797-1875)所发展完善的均变论(Uniformitarianism, Principle of Uniformity)为地质学、以及过去全球变化研究提供了最基本的原则。
这一思想被后人概括为“现在是过去的钥匙(The present is the key to the past)。
”Gressly(1838)的相(facies)概念和Walther( 1893,1894)的相对比定律(Walther Law)在环境状态与状态的产物之间建立其联系。
古脊椎动物学的奠基人居维叶(Georges C.L.P. Cuvier, 1769-1832)于1812年提出的“部分相关法则”为根据残存的环境信息复原环境提供了理论依据。
居维叶在环境变化的方式上持突变的观点，与以莱伊尔、达尔文等为代表的渐变论相对立。
若干重要发现证明了过去全球变化的客观存在。
如阿伽西(Louis Agassiz, 1804-1873)的大冰期理论(1837)首次把冰川的进退与全球性的气候变化及生物变化有机地联系了起来，并说明了地球上气候可能变化的程度;而A. 彭克(Albrecht Penck,1858,1945)等的四次冰期模式(1909)，证明全球性的气候变化曾发生过多次。
在环境演变的成因方面，米兰柯维奇(Milutin Milankovitch)从天文因素出发对冰期的成因予以解释(1920)。
达尔文(Charles Darwin, 1089,1882)在其著名的《物种起源》(1859)中阐述了以均变论为指导思想的生物进化论，揭示了生物演化的规律。
魏格纳(Alfred Wegener,1880,1930)提出了关于地壳演化规律的大陆漂移说(1912)。
这些理论或假说对发生在地球上的全球变化的可能原因给予解释，但未能说明全球变化发生的具体过程。
虽然早在古希腊时期，柏拉图就已注意到人类毁坏森林、水土流失、泉水枯竭等后果。
但在进入近代地理学时期以后人们才真正开始有关人类活动所导致的环境变化、以及环境变化对人类影响的科学研究。
近代地理学的创始人洪堡(Alexander von Humboldt,1769,1859 )、以及美国的乔治?珀金斯?马什(Geore Perkins Marsh, 1801,1882)、俄罗斯的沃第1章地球系统科学与全球变化研究 3 耶柯夫(Aleksandr Ivanovich Voeikov, 1842,1918)等都曾十分注意人类活动导致的水土流失、土地退化等地表景观变化问题;本世纪初，瑞典化学家Savante Arrhenius(1903)不仅指出在地质年代中CO对地球气候有调节作用，而且提出，煤的燃烧能导致大气圈的全球2 变暖，首次论证人类活动导致全球变化的可能性。
从洪堡、拉采尔(Friederich Ratzel, 1844,1904)开始，许多地理学家就把城镇、村落、田地和作物等人类活动的产物看作为一种景观要素(文化景观)，德国地理学家奥托?施吕特尔(Otto Schlüter, 1872,1952)十分注重研究人类活动所引起的自然景观被文化景观替代的变化过程(1920，1928)，他运用地名、史前文物的发现、历史上的著作，研究了公元500年前后中欧原始景观的重建和创立文化景观的殖民化过程，并在一幅地图上用浓淡不同的几种颜色表示清除森林的历史次序。
在环境变化对人类的影响方面，18世纪末至19世纪初，英国的马尔萨斯(Thomes RobertMalthus, 1760,1834)发表了著名的《人口论》(1798)，指出了以几何级数增长的人口与以算术级数增长的粮食之间的必然矛盾，这实际上阐述了一个在一定的生产技术水平下环境对人类的承载能力问题。
20世纪初期俄罗斯的沃耶柯夫关注气候对作物产量的影响问题。
以亨丁顿(Ellsworth Huntington, 1876,1947)的研究为代表的地理环境决定论者中有许多人讨论了环境变化对人类社会的影响的问题，亨丁顿在《亚洲的脉动》(1907)一书中认为气候干湿变化引起北方民族阶段性的向中原扩张。
1930年代以后，大陆漂移说、米兰柯维奇假说、地理环境决定论等许多思想因缺乏证据等原因而遭到冷落或批判，长期处于沉寂的状态。
三、地球观的变革与地球系统科学和全球变化研究20世纪60,70年代以来，地球科学研究的重大进步和伴随着世界经济快速发展而出现的严重资源与环境问题，促使人类的地球观发生革命性变革，并对地球科学研究和人类与自然环境关系的行为产生深刻影响。
这种变革主要表现在以下四个方面。
(一) 地球是一个有机联系的整体19世纪初期建立起来的近代地球科学是以圈层为研究对象的，如研究大气圈的气象学、研究岩石圈的地质学、研究大洋的海洋学等，人们试图通过逐一解剖地球的各圈层的每一细节而认识整个地球。
但人们通过对地球各个组成部分长达一百多年的研究之后，于近几十年更明确地认识到自然过程不仅仅局限在地球的各个圈层内部，而且也发生在各个圈层之间，地球的各个组成圈层是相互联系的，每一个圈层在接受其它圈层影响的同时，也对其它圈层产生作用，各个圈层之间以一定方式相互作用组成更为复杂的系统，从而真正认识到地球是一个有机联系的整体。
对地球系统思想的形成具有里程碑意义的科学事件包括:1896年瑞典的化学家Svante Arrhenius从温室效应的原理出发首次做出了如果大气CO加倍2将使地球温度增加(近5?)的气候预报;1926年Wladimir I. Vernadsky提出了生物圈的概念，指出地球表层最强的化学营力发生在地球的生物圈内;1960年代，魏格纳(1912)提出的大陆漂移说复活并与海底扩张说一道发展成为板块运动理论，使得与岩石圈演化有关的一系列地质现象得到了相互关联、协调一致的解释，第一次成功地回答了“地球是怎样第1章地球系统科学与全球变化研究 4 活动的”问题，成为地质学的一次革命;1979年在日内瓦召开的第一次世界气候大会上，“气候系统”的概念被全面接受，并被理解为:气候系统由大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈组成，气候变化是上述圈层综合作用的结果。
20世纪80年代中期提出地球系统的概念，地球系统是这些相互作用着的复杂的子系统的集合，而不是单个组成部分的堆积。
与之相对应，科学研究呈现明显的综合与交叉的趋势，以圈层为基础的地球科学研究正在向基于地球系统的综合研究转变，并因此产生了被认为是21世纪地球科学突破的方向所在的地球系统科学。