陈效逑 - 自然地理学原理 - 第01章-1
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自然地理学
国家级精品课程
主讲教师：陈效逑、蒙吉军 2012-09-10
课程的定位
自然地理学是地球系统科学各分支 学科，特别是地理、资源、环境、生 态、城市规划等专业本科生的入门课 和专业基础课。
课程功能
地球表层系统整体鸟瞰
地球系统科学思想传播
科学是内在的整体，它被分解为单独的整 体不是取决于事物的本身，而是取决于人类 认识能力的局限性。实际上存在着从物理到 化学, 通过生物学和人类学到社会学的连续的 链条, 这是任何一处都不能被打断的链条。
人文要素之间的相互作用：经济的发展推动政治、 文化的发展，政治、文化的发展促进经济的发展。
（4）相互作用的性质
物理的：能量与物质的转换与循环 化学的：化学元素的迁移和转化 生物的：光合与呼吸作用、食物链
经济的：自然资源的开发利用、生产和交换
社会的：人口、民族、城乡的变化 文化的：科技、教育、文学艺术的发展
2012-9-11
自然地理环境的特征
（1）太阳辐射集中分布于地球表层，太阳能的转化亦主 要在地球表层进行。
（2）同时存在气、固、液三相物质和三相圈层的界面。 （3）具有本身自我发展的形成物，通常称为表成体。 （4）互相渗透的各圈层间进行着复杂的物质、能量交换 和循环。 （5）存在复杂的内部分异，其各部分的特征差别显著。 （6）发展演化具有方向性和周期性特点。 （7）人类社会发生发展的场所。
1991年6月15日 激烈喷发
全球42%的区域 受到薄层气溶胶 云的影响 (20°S-30°N) 太阳能的大气吸 收增加(2.5W/m2)
大气反射率 升高1.5% (4.3W/m2) 1.5~2千万吨尘 埃和硫酸微粒被 带入大气圈 地球表面净辐射减 少使北半球的平均 温度降低0.5℃
人类社会的物质流
第1节 地理学与自然地理学
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
1.通过空间尺度的“透镜”观察世界
空间尺度：地点(location)
地方(place) 区域(region) 全球(globe)
地点
区域
空间尺度
全球
人地关系
地方
变化
观察的方法
地方的综合：一个地方各种实体和现象相互作 用形成的整体特征，即地方景观。 地方之间的相互依赖性：不同地方之间各种实 体和现象相互联系形成的空间格局，如“山顶 戴帽子、山腰结带子、山脚穿鞋子”。 尺度之间的相互依赖性：不同尺度的景观单元 之间各种实体和现象相互联系形成的尺度转化 效应，即近观和远眺。
教学目的
培养学生掌握整体论的思维方法与 认知过程，提高学生对自然现象和过程 的分析与综合能力，为今后学习部门自 然地理学、人文地理学、生态学、环境 科学、城市规划等课程奠定知识体系和 系统思想的基础。
指导思想
• 以实现跨学科的自然地理综合教育，树 立地球系统科学的世界观为主旨。
• 以培养学生掌握自然地理学的系统思维 方法，诱导独立和批判思考为目的。 • 以阐述自然地理学的基本原理、基本规 律和前沿科学问题为重点。
知识框架
阶段一 综合
一个系统：地球表层系统
阶段二 分析
主线一 地球表层系统的能量传输
主线二 地球表层系统的物质循环
阶段三 综合
地球表层系统的整体特征
知识要点和教学进度
教学内容要点
第1章 绪论
课时
4
时
9-10, 9-17
间
第2章 地球表层的能量收支
第3章 大气环流与大洋环流
6
6
9-19, 9-24, 10-8
教材
中文参考书目
钱学森等. 论地理科学. 浙江教育出版社，1994 美国国家科学院. 重新发现地理学——与科学和社会的 新关联. 学苑出版社，2002 苏珊· 汉森. 改变世界的十大地理思想. 商务印书馆，2009
中文参考书目
李四光. 穿过地平线. 百花文艺出版社，2009 竺可桢. 看风云舒卷.百花文艺出版社，2009 黄秉维. 关注人类家园. 北京：商务印书馆，2003
10-15, 10-17, 10-22
第4章 地球表层的水分循环
第5章 全球气候与气候变化 课堂讨论：家乡的生存环境简史 第6章 固体地球的物质循环 第7章 生物地球化学循环 第8章 地球表层系统的整体特征
6
2 6 4 8 4
10-29 10-31, 11-5
11-12 11-14, 11-19, 11-26 11-28, 12-3 12-10, 12-12, 12-17, 12-24 12-26, 12-31
近观：高山湖ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ自然景观
远眺：全球自然景观
（1）部门自然地理学
（Sectorial Physical Geography） 研究地球表层自然景观和自然现象空间 格局的部分特征，及其形成与演变的一般 机理，强调分析性。通常以某个自然景观
组成要素为核心进行分析，包括:
地貌学、气候学、水文地理学、 土壤地理学、生物地理学…
“仰以观于天文，俯以察于地理。”
“地有山川原隰，各有条理，故称理也。”
在古希腊，Eratosthenes（约前273－前192） 第一次使用地理学这个名词，含义是：
“对地球的描述。” “geo：Earth”, “graphein：to write”
Ptolemy（90－168）给出的地理学定义为：
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
(一）基础科学层次（认识世界的学问） 1.自然地理学(Physical Geography) 研究地球表层自然景观和自然现象的空 间格局及其形成与演变的机理。 由于自然自然景观和自然现象的变化主力 量和人化了的自然力量所驱动，受自然规律 的支配。
身边的自然景观：内蒙古额尔古纳河湿地
2. 通过空间上的“流”来观察世界的变化。
空间流：物质流
能量流
信息流 思想流 人 流 资本流
自然界的物质流
火山喷发造成的全球影响
菲律宾 在世界范围内 都可以看到天 空发出微弱的光 12km3的火山 喷发物质被气 流散布到各地 Pinatubo火山
(15°N, 120°E)
范围：对流层、沉积岩石圈、水圈、生物圈。
2012-9-11
依据： 一是大气对流层、陆地表面和整个水圈都直接参与 太阳辐射引起的地球表面的物质循环，而且水 圈的底部和对流层的顶部都有生物的生存； 二是各大陆自表面到地下5～6km深度内，一般都保 存有沉积岩，沉积岩由三个无机圈层的物质和 有机物质相互作用形成； 三是沉积岩层以下的热力条件是地热占优势，且已 没有空气、液态水和微生物存在。
2012-9-11
上限在地表向上50-100m高度，下限在太阳能影响地面 以下的终止线，陆地深约25-30m，海洋约位于深100m的 海水层。上下限的总厚度介于75-200m之间。
——牛文元“自然地理面” 随研究范围的不同而有差别。 研究范围越小，厚度也小，研究范围越大，厚度越大， 只有全球性的问题才可能牵涉到所谓地理壳的厚度。 ——陈传康
中文参考书目
蕾切尔· 卡逊. 寂静的春天. 吉林人民出版社，1997 丹尼斯· 米都斯等. 增长的极限.吉林人民出版社，1997
唐纳德· 沃斯特. 尘暴. 三联书店，2003
克莱夫· 庞廷. 绿色世界史：环境与伟大文明的衰落. 上海 人民出版社，2002
英文参考书目
Christopherson R W. Geosystems: An Introduction to Physical Geography, New Jersey: Pearson Education, 1992, 1994, 1997, 2000, 2006
事：研究的现象包括自然现象和人文现象，如 气候变化、水分循环、水土流失、植被演替、 人口迁移、产业集聚、城市化、世界政治地图 演变等。
理：探索上述实体和现象的空间格局、空间关 系及其形成与演变的作用机理。
（3）相互作用的层面
自然要素之间的相互作用：陆地与大气之间、海 洋和大气之间、海洋与陆地之间物质、能量和动 量的交换。 人与自然之间的相互作用：人类从自然景观中获 取自然资源并向自然景观中排放污染物质。
第1章
绪
论
第1节 地理学与自然地理学
第2节 自然地理学的研究领域
第3节 自然地理学的系统方法
第1节 地理学与自然地理学
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
1. 一门古老的学科——地理学（Geography） （1）古代的地理知识
在我国，“地理”一词大约出现在春秋战国 时期（约前500）。《周易· 繫辞》： 后人解释为：
圆木 锯成材 纸浆用木 纸浆 复合板 纸张
国际木材贸易产生的物质流
世界的变化
自然景观的变化：天气的变化、季相的更替 人文景观的变化：区域社会-经济结构的变化、 文化的传承与融合 自然景观与人文景观的协同变化 ：自然灾害的 环境-社会效应、污染物排放的环境-社会效应
第1节 地理学与自然地理学
地球表层自然和人类社会各种事物在空间 上相互依存与相互作用机理的知识体系。
研究对象：地球表层 核心内容：空间差异、人地关系 基本假设：地球表层作为整体具有可以理解 的空间秩序（空间格局）。
（2）三个逻辑义项
物：研究的实体是整体的自然景观和人文景观 及其组成要素，如大气、水体、地貌、岩石、 土壤、生物、人群、产业、聚落、基础设施、 政体、文化等。
•
人为环境（artificial environment） ：经受人类直接影 响和长期作用之后，自然面貌发生重大变化的次生自 然环境。 如：农业、工业、城镇等开发利用地区。
苏联： 地理壳（格里戈里也夫）、景观壳（卡列斯尼克） 地理圈（阿尔曼德）、景观圈（叶夫列莫夫）
表成地圈（伊萨钦科）、生物发生圈（查别林）
自然界——大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 ——相互耦合组成的整体。 地理科学
人类赖以生存的地理环境——地球表层（earth surface）
地理环境（geographical environment）
• 自然地理环境：由地球表层各种自然物质和能量所组成
具有地理结构特征并受自然规律控制的地理环境部分。
（2）综合自然地理学
（Integrated Physical Geography）
研究地球表层自然景观与自然现象空间 格局的整体特征，及其形成与演变的一般 机理，强调综合性。
（3）区域自然地理研究 对于特定区域自然景观和自然现象的空 间格局及其形成与演变机理的研究，强调 具体区域的特殊性。
• 社会经济环境：人类社会形成的生产力地域综合体，包
括工业、农业、交通和城镇居民点等。
• 社会文化环境：人类社会本身所构成的地理环境部分，
包括人口、社会、国家、民族、语言、文化等方面地域 分布和组合结构。
自然地理环境（physical geographic environment）：
•
天然环境（physical environment） ：受人类间接或轻 微影响，原有自然面貌基本上未发生明显变化的原生 自然环境。 如：极地、高山、大荒漠、大沼泽、热带雨林、某些 自然保护区以及人类活动较少的海域等。
地球表层（布罗乌诺夫） 欧美：
自然地理系统（乔莱）、地球表层系统（哈盖特）
中国： 地球表层系统（黄秉维） 自然地理面（牛文元） 近地面活动层（赵松乔）
自然地理环境的研究范围
边界依据：物质联系、相关程度和空间的可划分性 厚度：按照物质的内在联系发生显著减弱处来确定。 上界：以对流层的高度为限（极地上空约8km，赤道上 空约17km，平均10km）； 下界：岩石圈上部（陆地约深5-6km，海洋深4km）。
“研究整个地球上各地方的位置和相互关系。”
（2）近代地理学的发展(19世纪中叶以来)
Alexander von Humboldt
(1769－1859)
地理学是研究地球上各种景观和现象的空 间分布、空间关系及其相互依存的科学，强 调地球是一个不可分割的有机整体。
Karl Ritter
(1779－1859)
地理学的研究对象是地球表层，人是地理 学研究的核心，自然界的各种现象与人类的 关系即人地关系是地理学研究的主要内容。
2. 现代地理学思想 （1）定义
地球表层自然和人类社会各种事物在空间 上相互依存与相互作用机理的知识体系。
研究对象：地球表层 核心内容：空间差异、人地关系
基本假设：地球表层作为整体具有可以理解 的空间秩序（空间格局）。
国家级精品课程
主讲教师：陈效逑、蒙吉军 2012-09-10
课程的定位
自然地理学是地球系统科学各分支 学科，特别是地理、资源、环境、生 态、城市规划等专业本科生的入门课 和专业基础课。
课程功能
地球表层系统整体鸟瞰
地球系统科学思想传播
科学是内在的整体，它被分解为单独的整 体不是取决于事物的本身，而是取决于人类 认识能力的局限性。实际上存在着从物理到 化学, 通过生物学和人类学到社会学的连续的 链条, 这是任何一处都不能被打断的链条。
人文要素之间的相互作用：经济的发展推动政治、 文化的发展，政治、文化的发展促进经济的发展。
（4）相互作用的性质
物理的：能量与物质的转换与循环 化学的：化学元素的迁移和转化 生物的：光合与呼吸作用、食物链
经济的：自然资源的开发利用、生产和交换
社会的：人口、民族、城乡的变化 文化的：科技、教育、文学艺术的发展
2012-9-11
自然地理环境的特征
（1）太阳辐射集中分布于地球表层，太阳能的转化亦主 要在地球表层进行。
（2）同时存在气、固、液三相物质和三相圈层的界面。 （3）具有本身自我发展的形成物，通常称为表成体。 （4）互相渗透的各圈层间进行着复杂的物质、能量交换 和循环。 （5）存在复杂的内部分异，其各部分的特征差别显著。 （6）发展演化具有方向性和周期性特点。 （7）人类社会发生发展的场所。
1991年6月15日 激烈喷发
全球42%的区域 受到薄层气溶胶 云的影响 (20°S-30°N) 太阳能的大气吸 收增加(2.5W/m2)
大气反射率 升高1.5% (4.3W/m2) 1.5~2千万吨尘 埃和硫酸微粒被 带入大气圈 地球表面净辐射减 少使北半球的平均 温度降低0.5℃
人类社会的物质流
第1节 地理学与自然地理学
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
1.通过空间尺度的“透镜”观察世界
空间尺度：地点(location)
地方(place) 区域(region) 全球(globe)
地点
区域
空间尺度
全球
人地关系
地方
变化
观察的方法
地方的综合：一个地方各种实体和现象相互作 用形成的整体特征，即地方景观。 地方之间的相互依赖性：不同地方之间各种实 体和现象相互联系形成的空间格局，如“山顶 戴帽子、山腰结带子、山脚穿鞋子”。 尺度之间的相互依赖性：不同尺度的景观单元 之间各种实体和现象相互联系形成的尺度转化 效应，即近观和远眺。
教学目的
培养学生掌握整体论的思维方法与 认知过程，提高学生对自然现象和过程 的分析与综合能力，为今后学习部门自 然地理学、人文地理学、生态学、环境 科学、城市规划等课程奠定知识体系和 系统思想的基础。
指导思想
• 以实现跨学科的自然地理综合教育，树 立地球系统科学的世界观为主旨。
• 以培养学生掌握自然地理学的系统思维 方法，诱导独立和批判思考为目的。 • 以阐述自然地理学的基本原理、基本规 律和前沿科学问题为重点。
知识框架
阶段一 综合
一个系统：地球表层系统
阶段二 分析
主线一 地球表层系统的能量传输
主线二 地球表层系统的物质循环
阶段三 综合
地球表层系统的整体特征
知识要点和教学进度
教学内容要点
第1章 绪论
课时
4
时
9-10, 9-17
间
第2章 地球表层的能量收支
第3章 大气环流与大洋环流
6
6
9-19, 9-24, 10-8
教材
中文参考书目
钱学森等. 论地理科学. 浙江教育出版社，1994 美国国家科学院. 重新发现地理学——与科学和社会的 新关联. 学苑出版社，2002 苏珊· 汉森. 改变世界的十大地理思想. 商务印书馆，2009
中文参考书目
李四光. 穿过地平线. 百花文艺出版社，2009 竺可桢. 看风云舒卷.百花文艺出版社，2009 黄秉维. 关注人类家园. 北京：商务印书馆，2003
10-15, 10-17, 10-22
第4章 地球表层的水分循环
第5章 全球气候与气候变化 课堂讨论：家乡的生存环境简史 第6章 固体地球的物质循环 第7章 生物地球化学循环 第8章 地球表层系统的整体特征
6
2 6 4 8 4
10-29 10-31, 11-5
11-12 11-14, 11-19, 11-26 11-28, 12-3 12-10, 12-12, 12-17, 12-24 12-26, 12-31
近观：高山湖ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ自然景观
远眺：全球自然景观
（1）部门自然地理学
（Sectorial Physical Geography） 研究地球表层自然景观和自然现象空间 格局的部分特征，及其形成与演变的一般 机理，强调分析性。通常以某个自然景观
组成要素为核心进行分析，包括:
地貌学、气候学、水文地理学、 土壤地理学、生物地理学…
“仰以观于天文，俯以察于地理。”
“地有山川原隰，各有条理，故称理也。”
在古希腊，Eratosthenes（约前273－前192） 第一次使用地理学这个名词，含义是：
“对地球的描述。” “geo：Earth”, “graphein：to write”
Ptolemy（90－168）给出的地理学定义为：
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
(一）基础科学层次（认识世界的学问） 1.自然地理学(Physical Geography) 研究地球表层自然景观和自然现象的空 间格局及其形成与演变的机理。 由于自然自然景观和自然现象的变化主力 量和人化了的自然力量所驱动，受自然规律 的支配。
身边的自然景观：内蒙古额尔古纳河湿地
2. 通过空间上的“流”来观察世界的变化。
空间流：物质流
能量流
信息流 思想流 人 流 资本流
自然界的物质流
火山喷发造成的全球影响
菲律宾 在世界范围内 都可以看到天 空发出微弱的光 12km3的火山 喷发物质被气 流散布到各地 Pinatubo火山
(15°N, 120°E)
范围：对流层、沉积岩石圈、水圈、生物圈。
2012-9-11
依据： 一是大气对流层、陆地表面和整个水圈都直接参与 太阳辐射引起的地球表面的物质循环，而且水 圈的底部和对流层的顶部都有生物的生存； 二是各大陆自表面到地下5～6km深度内，一般都保 存有沉积岩，沉积岩由三个无机圈层的物质和 有机物质相互作用形成； 三是沉积岩层以下的热力条件是地热占优势，且已 没有空气、液态水和微生物存在。
2012-9-11
上限在地表向上50-100m高度，下限在太阳能影响地面 以下的终止线，陆地深约25-30m，海洋约位于深100m的 海水层。上下限的总厚度介于75-200m之间。
——牛文元“自然地理面” 随研究范围的不同而有差别。 研究范围越小，厚度也小，研究范围越大，厚度越大， 只有全球性的问题才可能牵涉到所谓地理壳的厚度。 ——陈传康
中文参考书目
蕾切尔· 卡逊. 寂静的春天. 吉林人民出版社，1997 丹尼斯· 米都斯等. 增长的极限.吉林人民出版社，1997
唐纳德· 沃斯特. 尘暴. 三联书店，2003
克莱夫· 庞廷. 绿色世界史：环境与伟大文明的衰落. 上海 人民出版社，2002
英文参考书目
Christopherson R W. Geosystems: An Introduction to Physical Geography, New Jersey: Pearson Education, 1992, 1994, 1997, 2000, 2006
事：研究的现象包括自然现象和人文现象，如 气候变化、水分循环、水土流失、植被演替、 人口迁移、产业集聚、城市化、世界政治地图 演变等。
理：探索上述实体和现象的空间格局、空间关 系及其形成与演变的作用机理。
（3）相互作用的层面
自然要素之间的相互作用：陆地与大气之间、海 洋和大气之间、海洋与陆地之间物质、能量和动 量的交换。 人与自然之间的相互作用：人类从自然景观中获 取自然资源并向自然景观中排放污染物质。
第1章
绪
论
第1节 地理学与自然地理学
第2节 自然地理学的研究领域
第3节 自然地理学的系统方法
第1节 地理学与自然地理学
一、地理学的定义 二、地理学的视角 三、地理学的学科体系
1. 一门古老的学科——地理学（Geography） （1）古代的地理知识
在我国，“地理”一词大约出现在春秋战国 时期（约前500）。《周易· 繫辞》： 后人解释为：
圆木 锯成材 纸浆用木 纸浆 复合板 纸张
国际木材贸易产生的物质流
世界的变化
自然景观的变化：天气的变化、季相的更替 人文景观的变化：区域社会-经济结构的变化、 文化的传承与融合 自然景观与人文景观的协同变化 ：自然灾害的 环境-社会效应、污染物排放的环境-社会效应
第1节 地理学与自然地理学
地球表层自然和人类社会各种事物在空间 上相互依存与相互作用机理的知识体系。
研究对象：地球表层 核心内容：空间差异、人地关系 基本假设：地球表层作为整体具有可以理解 的空间秩序（空间格局）。
（2）三个逻辑义项
物：研究的实体是整体的自然景观和人文景观 及其组成要素，如大气、水体、地貌、岩石、 土壤、生物、人群、产业、聚落、基础设施、 政体、文化等。
•
人为环境（artificial environment） ：经受人类直接影 响和长期作用之后，自然面貌发生重大变化的次生自 然环境。 如：农业、工业、城镇等开发利用地区。
苏联： 地理壳（格里戈里也夫）、景观壳（卡列斯尼克） 地理圈（阿尔曼德）、景观圈（叶夫列莫夫）
表成地圈（伊萨钦科）、生物发生圈（查别林）
自然界——大气圈、水圈、生物圈、岩石圈 ——相互耦合组成的整体。 地理科学
人类赖以生存的地理环境——地球表层（earth surface）
地理环境（geographical environment）
• 自然地理环境：由地球表层各种自然物质和能量所组成
具有地理结构特征并受自然规律控制的地理环境部分。
（2）综合自然地理学
（Integrated Physical Geography）
研究地球表层自然景观与自然现象空间 格局的整体特征，及其形成与演变的一般 机理，强调综合性。
（3）区域自然地理研究 对于特定区域自然景观和自然现象的空 间格局及其形成与演变机理的研究，强调 具体区域的特殊性。
• 社会经济环境：人类社会形成的生产力地域综合体，包
括工业、农业、交通和城镇居民点等。
• 社会文化环境：人类社会本身所构成的地理环境部分，
包括人口、社会、国家、民族、语言、文化等方面地域 分布和组合结构。
自然地理环境（physical geographic environment）：
•
天然环境（physical environment） ：受人类间接或轻 微影响，原有自然面貌基本上未发生明显变化的原生 自然环境。 如：极地、高山、大荒漠、大沼泽、热带雨林、某些 自然保护区以及人类活动较少的海域等。
地球表层（布罗乌诺夫） 欧美：
自然地理系统（乔莱）、地球表层系统（哈盖特）
中国： 地球表层系统（黄秉维） 自然地理面（牛文元） 近地面活动层（赵松乔）
自然地理环境的研究范围
边界依据：物质联系、相关程度和空间的可划分性 厚度：按照物质的内在联系发生显著减弱处来确定。 上界：以对流层的高度为限（极地上空约8km，赤道上 空约17km，平均10km）； 下界：岩石圈上部（陆地约深5-6km，海洋深4km）。
“研究整个地球上各地方的位置和相互关系。”
（2）近代地理学的发展(19世纪中叶以来)
Alexander von Humboldt
(1769－1859)
地理学是研究地球上各种景观和现象的空 间分布、空间关系及其相互依存的科学，强 调地球是一个不可分割的有机整体。
Karl Ritter
(1779－1859)
地理学的研究对象是地球表层，人是地理 学研究的核心，自然界的各种现象与人类的 关系即人地关系是地理学研究的主要内容。
2. 现代地理学思想 （1）定义
地球表层自然和人类社会各种事物在空间 上相互依存与相互作用机理的知识体系。
研究对象：地球表层 核心内容：空间差异、人地关系
基本假设：地球表层作为整体具有可以理解 的空间秩序（空间格局）。