陈效逑 - 自然地理学原理 - 第01章-2
自然地理学原理
自然地理学原理
自然地理学原理的重要性
自然地理学原理是研究地球自然环境和地理现象的基本规律的学科，对于理解和解释地球上发生的自然现象以及人类与环境之间的相互关系具有重要意义。
以下是一些重要的自然地理学原理。
1. 地球的形状和结构
地球是一个近乎球形的行星，具有内部的结构层次。
地球的形状和结构直接影响了地球表面的地理现象，例如地壳板块运动、地震和火山活动等。
2. 大地形和海洋形成
地球表面存在着各种地形和海洋，包括山脉、平原、河流、湖泊、海洋等。
这些地形和海洋的形成与地球内部的地质作用、风化和侵蚀过程密切相关。
3. 气候和气象变化
气候是地球大气对长期时间内的平均天气状况的描述，而气象是对短期时间内的天气变化的研究。
气候和气象变化受到地球自转、太阳辐射、大气环流和海洋循环等因素的影响。
4. 水循环和水资源
地球上的水循环是指水在地球上不断变化形态、循环流动的过程。
水循环是维持地球各种生态系统的重要因素，同时也为人类社会提供了水资源。
5. 生物多样性与生态系统
地球上生物多样性的分布具有一定的地理模式，生物多样性的产生与环境因素、地貌特征和气候条件相关。
生物多样性是维持地球生态系统功能的基础。
6. 自然灾害的发生和防范
地理因素是自然灾害的重要影响因素之一。
通过研究自然地理学原理，可以了解自然灾害的发生机制，并制定有效的防灾措施。
通过深入研究自然地理学原理，可以更好地理解地球上的自然现象和地理过程，进而为人们的生产生活提供更科学的依据和解决方案。
自然地理学原理
饱和差：某一温度下的饱和水汽压与实际水汽压的差值。
露点温度：在空气中水汽含量不变、气压一定的条件下，随着空气的冷却，使空气样品达到饱和时的温度。
比湿：水汽质量(mw)与同一容积中空气的总质量(mw +md)的比值，单位是g·kg-1。
大气的分层
地球大气是多种物质的混合物，由干洁空气、水汽、悬浮尘粒或杂质组成。
气压的垂直变化随着高度的上升，空气柱的厚度和重量减少，大气压力在低空减少的速度大于高空，按指数规律递减。
气压的单位：
1Pa=1N•m-2
100Pa=1hPa=1mbar
标准大气压：
在标准重力加速度、气温为0℃的条件下，单位面积（cm2）上承受101325Pa的压强。
最低观测值是870hPa，最高观测值是1084hPa。
4.太阳大气
光球层:肉眼看到的发光体，6000K，，太阳光能几乎全部来自此层，黑子、光斑；
色球层:日全食发生时可见的红色太阳大气圈，数万K,日珥、耀斑；
日冕层:稀薄的太阳大气，100万K，带电微粒子流。
太阳黑子
光球层上出现的暗黑色气体漩涡，成为太阳黑子。
人们通常用太阳黑子的多少老表示太阳活动的强弱，度量方法之一是像对黑子数（W），其公式为W=k(10m+n)。
例外：
臭氧在20～30km范围内的聚集；
水汽和污染物在近地面大气中的含量较高。
主要组分
氮：78.1%;氧：20.9%;氩:0.93%;二氧化碳:0.036%等。
均质层的分层：
（1）中间层
范围：距地面50～80km
性质：温度随高度而降低，顶部-90℃；
气压很低，仅1～0.01hPa；
自然地理学_陈效逑_第一章绪论第1讲
人类社会的物质流
圆木 锯成材 纸浆用木 纸浆 复合板 纸张
通过国际木材贸易而展现的物质流动
（6）工具 观测： 野外观测和采样 遥感技术(RS) 全球定位系统(GPS) 展示： 地图 地理信息系统(GIS) 分析： 空间与时间序列的统计学 地理数学模型
宇宙飞船
人造卫星
遥感观测
轨道传感器
高空飞行器
（2）部门自然地理学 （Sectorial Physical Geography） 分别研究组成地球表层自然景观的各种 要素与过程，强调一般性，通常以某个要 素为核心进行分析与综合，包括地貌学、 气候学、水文地理学、土壤地理学、生物 地理学等次一级学科。
（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研 究，强调具体区域的特殊性，既可以是对 区域内某个自然要素的特殊性质的研究， 也可以是对区域内由各种自然要素组成的 自然景观的整体性质的研究。
中空飞行器
低空飞行器
地面传感器
目标区域
数值分配 合成的数字图像
全球定位系统
基础地形
分区 分带
地理信息系统
泛滥平原 湿地
土地覆被 土壤
测量控制 所有数据层 的复合叠加
二、地理学的学科体系
(一）基础科学层次 1.自然地理学 (Physical Geography) 研究地球表层的自然景观及其组成要素 和自然现象在空间上相互依存与相互作用 的机理。 地球表层自然景观及其组成要素的运动 与变化过程主要由自然力量和人化了的自 然力量所驱动。
（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。
[自然科学]自然地理学讲义一、二章0
![[自然科学]自然地理学讲义一、二章0](https://img.taocdn.com/s3/m/dcbf007c9a6648d7c1c708a1284ac850ad0204d6.png)
自然地理授课计划自然地理学讲义第一章绪论§1、自然地理学研究的对象§2、自然地理学研究的任务及内容本章重点：了解自然地理学内涵一、自然地理学的研究对象与分科（一）地理学地理学作为一门科学，其研究领域是随着时代和学科的发展而不断完善和扩展的。
首先采用地理学(geography)这个词的人，是生于公元前三世纪的古希腊学者埃拉托色尼，当时的含义是“对地球的描述”(geo一地球，graphein一描述)。
在2000多年后的今天，人类已经从地球的描述者变成了改变地球面目的巨大驱动力之一，因此，改善和协调人类社会、经济、文化发展与生存环境之间的关系，成为现代地理学关注的核心问题。
概括地讲，现代科学意义上的地理学是研究地球表层物质系统与人类社会一经济一文化系统在组成、结构、功能、空间特征和时间动态等方面相互作用与相互依存机理的学科体系。
从研究对象上看，地理环境可以分为：自然环境与人文环境。
或自然环境、经济环境和社会文化环境。
按照传统的学科体系的最高一级划分，地理学可以分为自然地理学和人文地理学。
自然地理学(physical geography)研究地球表层物质系统及其要素的组成、结构、功能、空间特征、时间动态，以及各要素之间相互作用的机理。
由于地球表层物质系统及其组成要素的运动与变化过程主要由自然力量和人化了的自然力量所驱动，受自然规律的支配，所以，自然地理学通常归属于自然科学的范畴。
人文地理学(human geography)研究人类社会一经济一文化系统及其要素的组成、结构、功能、空间特征、时间动态和人地关系的原理‘由于社会一经济文化系统及其组成要素的运动和变化过程主要由人为力量所驱动，在很大程度上受人类所创造的社会形态、经济制度、文化传统等发展规律的支配，所以，人文地理学通常归属于人文科学的范畴。
地理学举科体系示意图同时依据地理学的研究层次可将地理学分为三个主要层次：综合地理学；综合自然地理学、综合经济地理学、综合人文地理学；部门地理学。
《自然地理学》名词解释整理
第一章地球矮行星：指围绕太阳运动，自身引力足以克服其固体应力而使自己呈圆球状，但不能清除其轨道附近其他物体的天体。
冥王星是典型代表。
地球轨道面：在地球轨道上并通过地球中心的一个平面，地轴并不垂直于这个轨道面，而是与之成66o33´交角黄道：太阳位于地球轨道面上，从地球上看来，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。
太阳视运动的路线叫做黄道，黄道所在的面就是黄道面。
实际上，黄道面和地球轨道面是重合的。
赤道面与黄道面约为23°27′交角，即为黄赤交角。
极移：由于地球质量分布不均匀，真正的极点位置常常发生变化，因此自转轴又将围绕新极点旋转。
这种现象就是极移。
实际上也就是地球的自由章动，或者按发现者的名字，称为钱德勒章动。
赤道：通过地心并和地轴垂直的平面与地表相交而成的圆，就是赤道。
纬线：所有与地轴相垂直的面，都和地表相交而成圆，就是纬线。
所有纬线都相互平行，赤道是最大的纬圈。
纬度：该地铅垂线对赤道面的夹角。
也可表示为：指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值在0至90度之间。
位于赤道以北的点的纬度叫北纬，记为N；位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S。
经线：所有通过地轴的平面，都和地球表面相交而成为圆，这就是经线圈。
每个经线圈都包含两条相差180°的经线，一条经线则只是一个半圆弧。
所有经线都在两极交会，所以经线都是呈南北方向，长度也彼此相等,经度：就是该地所在经线与本初经线之间的角距，亦即这两个经线平面在地轴上的夹角。
也可定义为地球面上一点与两极的连线与0度经线所在平面的夹角.岛屿：同样被海洋所环绕，但面积远比大陆小的小块陆地，称为岛屿。
实际上，不仅海洋中有岛屿，河流、湖泊，甚至水库中都有岛屿。
海洋中的岛屿可以分为大陆岛和海洋岛两类第二章：地壳地壳：是地球硬表面以下到莫霍面之间由各类岩石构成的壳层，在大陆上平均厚度35km，在大洋下平均厚5km。
地壳厚度差异很大。
自然地理学_陈效逑_
苔原带 泰加林带 亚泰加林带 阔叶林带 亚热带常绿林带 热带季雨林带 赤道雨林带
世界海洋纬向地带性定量指标
纬度 净辐射 kJ·cm-2 水面均温 ℃ 降水量 mm 蒸发量 mm 盐度 ‰
60～70ºN 50～60ºN 40～50ºN 30～40ºN 20～30ºN 10～20ºN 0～10ºN 0～10ºS 10～20ºS 20～30ºS 30～40ºS 40～50ºS 50～60ºS
第8章 地球表层系统的整体特征
第1节 第2节 第3节 地球表层系统的结构 地球表层系统的功能 地球表层系统的概念模型
第1节 地球表层系统的结构
一、地球表层系统的圈层结构 二、地球表层系统的时间结构 三、地球表层系统的地域结构 四、地球表层系ห้องสมุดไป่ตู้的时空尺度
系统结构：系统内在的表现形式，包括 系统内部各个组成要素之间相对稳定的联 系方式、组织秩序、时空关系。其最显著 的表现是： • 系统内各个圈层的分化 • 系统随地域的分异格局 • 系统随时间的发展变化
各种物质资源的输入 生态包袱 在废弃物输出端的相互作用
一、圈层之间的相互作用
（一）海-气相互作用 • 热量交换：海洋是最主要的太阳能量存储 器，在热量交换中，起着主导的作用。 • 动量交换：大气通过风应力向海洋提供动 量，在动量交换中，起着主导的作用。 • 物质交换：水分交换是海-气界面物质交换 的最主要过程；气体交换具有调节温室气 体浓度的作用；盐粒交换，为大气提供了 一种气溶胶。
（三）岩石圈（lithosphere） 1.固体地球的一部分，具有连续分布的特点 2.质量最大的圈层 3.通过地形对其它圈层的性质产生影响 4.对外界环境扰动的响应时间最长 5.运动异常缓慢（除地震、火山和外力作用） 6.系统中“不变”的因子
自然地理学_陈效逑_第二章地球表层的能量收支第1讲
（2）大气圈顶辐射时空分布的原因 • 直接原因 太阳高度角的纬向 变化及其季节变化： 高度角越大，单位面 积接收太阳辐射越多。
日照长度及其季节变化：一天之内的日 照长度越长，接收的太阳辐射越多。 北极圈以北夏至日极昼现象。
• 根本原因 黄赤交角和地球的公转：使太阳高度角和日 照长度随地球在公转轨道上的位置而变化，因 此，地球上各地所获得的太阳辐射才具有随季 节而变化的特点。 地球的自转： 地球自转产生昼夜 的更替，从而使地 球上太阳辐射的季 节变化成为全球共 有的现象。
三、太阳常数和太阳活动
1.太阳常数 • 定义：当地球处于日地平均距离处，在大 气圈热成层顶，与辐射方向垂直的平面 上，单位面积在单位时间内所接受的太阳 辐射。 • 量值：1367 W·m-2（1969-1980年），标准 差1.6 W·m-2，最大偏差±7 W·m-2。
• 太阳常数的基本恒定是地球表层系统维持 自稳定状态的主要原因。 • 太阳常数的温度效应：太阳常数变化1%， 全球平均地面气温将变化0.65-2.0℃。 • 太阳常数变化的主要原因：太阳活动
2.太阳活动 • 概念：太阳光球层的黑子、光斑，色球层 的日珥、耀斑等的生、消、聚、散变化。
太阳黑子
地球
度量指标：相对黑子数W
W = k (10 m + n )
式中：m是黑子群数，n是黑子个数，k为常数。
• 短周期：太阳黑子具有11.2年的周期，光 斑、日珥、耀斑和太阳风具有相同的周 期，因此，通常用太阳黑子的多少近似地 表示太阳活动的强弱。 • 长周期：80年（1645～1715年，1795～ 1835年）
• 对太阳常数的影响： 太阳黑子活动强时， 太阳辐射强度增加， 太阳常数增大。 • 对近地面气候的影响： 统计分析为主，机理仍不清楚。例如： 太阳黑子低值年对应我国南涝北旱，高值 年对应南旱北涝。
理工大自然地理学考试复习重点(1~8章)资料
地信二班地信二班自然地理学复习资料[老师没有给第一章，第八章重点，所以选择性地总结了一些题，请选择性地看看吧！其余问题答案大致不会有错，对有疑问的题也请仔细地看一下吧]第一章.地球1.天体：宇宙中各种星体和星际物质的总称，是宇宙中物质的存在形式。
2.天体系统：运动着的天体因相互吸引和相互绕转而形成天体系统。
3.太阳系的组成：太阳系是由太阳、行星及其卫星、小行星、彗星、流星体和行星际物质构成的天体系统。
（太阳占太阳系总质量的99.86%，成为太阳系的中心天体。
太阳系中，其它的天体都在太阳的引力作用下，绕太阳公转。
）4.大地水准面：指平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的封闭曲面。
.5.太阳高度角：太阳光的入射方向和地平面之间的夹角。
6.地球大小：赤道周长40076604m、经线周长40008548m、平均半径6371110m（月球的质量小，相当于地球的1.23%）7. 地球自转的地理意义：(1)地球自转决定昼夜更替，并使地表各种过程具有昼夜更替。
(2)地球自转使北半球物体向右偏，南半球物体向左偏。
(3)地球自转造成同一时刻、不同经线上具有不同的地方时间。
(4)地球自转使潮汐变为相反方向的潮汐波对地球自转其阻碍作用。
(5)地球整体自转运动同它的局部运动都有密切联系。
8.地球公转：地球按照一定的轨道绕太阳运动，称为公转，周期为一年。
9.太阳的视运动：太阳位于地球轨道面上，从地球上看，太阳好像终年在这个平面上运动，这就是太阳的视运动。
黄道与赤道有23°27´的交角（黄赤交角）10.北半球的春分、秋分、冬至、夏至：春分：太阳直射点从南半球移至赤道时。
秋分：太阳直射点从北半球移至赤道时。
夏至：太阳直射点位于北回归线。
冬至：太阳直射点位于南回归线。
11.太阳高度角及变化：太阳光线与地平面间的夹角称为太阳高度角。
一天之中，正午太阳高度角最大，称为正午太阳高度角。
12.赤道：通过地心并和地轴垂直的平面与地表相交成的圆。
川师自然地理考研综合整理版讲解
川师自然地理考研综合整理版讲解自然地理学（第四版）第一章地球1，什么是地理坐标？地球表面的经度和纬度是怎么样划分的？地理坐标：用经度，纬度表示地面点位置的球面坐标。
把地球看成球状,以赤道为纬度的0度.向南是南纬,到南极就是南纬90度,向北是北纬,到北极就是北纬90度.把过英过格林尼治的经线叫本初子午线（0度）.向东就是东经,向西就是西经.东西各180度一圈正好360度.2，地球公转的意义1：昼夜长短的变化：昼夜的长短，视晨昏圈分割纬线的情况而定。
一般情形下，纬线被晨昏圈分割成两部分：位于昼半球的部分叫昼弧；位于夜半球的部分叫夜弧。
昼弧和夜弧的弧长，决定该地的昼长和夜长。
由于黄赤交角的存在，使太阳直射点发生南北移动，因此，除了在赤道和春秋分日外，各地的昼弧和夜弧都不等长。
2：正午太阳高度的变化太阳高度，是指太阳对于地平的高度角。
它在很大程度上决定地面或得太阳热能的多少。
太阳高度最大的时候，地面上得热最多（光束面积、途径短）。
3：四季由于黄赤交角的存在和地球的公转，造成地球上各地昼夜长短和正午太阳高度的变化，一年分成春夏秋冬四季。
季节变化是半球性的现象，南北两个半球没有同事来临的同一季节，而总是彼此相反。
这是因为影响季节变化的两个主要的因素：昼夜长短和正午太阳高度的变化是半球性的。
这两个因素影响地球所得太阳热量在南北两个半球之间的分配。
3，在太阳系八大行星中，地球语其他行星最显著的区别是什么？日地距离、地球的形状、大小、运动和海陆分布对地理环境特征的形成有哪些影响？最显著区别：存在生命日地距离：保证地球得到适量的太阳辐射，推动地球表层的自然地理过程；促进臭氧层、电离层形成，以维护地球自身安全形状：影响太阳辐射，从而造成地球表面热量的带状分布及其他自然地理现象的地带性规律大小：促进大气圈的形成，海洋、湖泊、生物的出现和温度的稳定运动：自转：昼夜更替；地转偏向力的形成；地方时差异；地球球面弹性变形公转：昼夜长短变化；午太阳高度角的变化；四季和五带的划分。
陈效逑 - 自然地理学原理 - 第7章-1
潜在酸度
活性酸度
3.土壤的缓冲作用：土壤对酸化和碱化的自 动协调能力，使土壤pH值具有稳定性。
4.土壤酸碱度的影响
（1）影响土壤养分的有
效性（溶解度）：
土壤pH值与微生物活
动和植物营养元素的有
效性之间存在着相关性。
（2）影响植物的性状：一些植物对于土壤酸 碱度的适应范围比较狭窄，成为不同酸碱度土 壤的指示植物： 酸性土植物（pH＜6.5）：马尾松、茶树； 中性土植物（pH6.5～7.5）：多数农作物； 碱性土植物（pH＞7.5）：如甘草、铁线
一、土壤与土壤肥力
1. 土壤：在陆地表层和浅水域底部、由有机
和无机物质组成、具有肥力、能生长植物的
疏松层。
2.土壤圈：土壤在地球表面所构成的连续覆
盖层。
3.土壤的本质是肥力，指土壤协调水、热、
气、肥周期性动态达到稳、匀、足、适地满
足植物需求的能力（侯光炯，1905-1996）。 4.土壤是一种类生物体 调节功能比生物弱。 不具有生长、发育和繁殖的功能。 不具有功能各异的器官。
土壤结构的类型
球状
板状
块状 棱柱状
（三）土壤孔隙 按照体积分数，理想的土壤含有约45%的 矿物质、5%的有机质和50%的孔隙，其中， 水分和空气各占约25%的体积。
1.土壤密度指单位土样体积（包括孔隙）的烘
干重量，用g/cm3表示。
2.土粒密度指单位压缩土样体积（不包括孔
隙）的烘干重量，其平均值近似常数。
3.土壤溶液通过与土壤固体和植物的养分交
换，为植物提供养料。
五、土壤空气
1.分布不连续，组分各处不同。 2.一般含水量高于大气。 3.CO2含量明显高于大气，O2的含量略低于 大气。
考研真题
自然地理学_陈效逑_第六章固体地球的物质循环第1讲
2.火山作用 （1）中心式：喷出物沿火山通道喷出地表，平面 上成点状，其最大特点是喷出物堆积成火山锥。
（2）裂隙式：喷发的喷发物沿地壳的断裂带 溢出地表，喷发的基性熔浆多呈平缓的、大面 积分布，冷凝成岩后称为熔岩被。
四、变质作用
在地表以下的地质环境中，岩石在固态下发 生结构、构造或物质成分变化并形成新岩石的 地质作用。 1.接触变质：在岩浆与围岩的接触部位上，由 岩浆散发的热量和流体引起的变质作用，形成 大理岩等。
3.平原：海拔高度较小，地表起伏微缓的广 阔平地，通常绝对高度小于200m。 4.高原：海拔高度在500m以上、面积较大、 顶面起伏较小、外围较陡的高地。
5.盆地：周围山岭环绕、中间低平的盆状地 貌。 6.洼地：地表局部低洼的地方，一般规模较 小，地下水位高，排水不良，中部往往积水 成湖或沼泽。
3.海陆起伏曲线 地球上的海洋，不仅面积超过陆地，而且 深度也超过陆地的高度。深度大于3000m的海 洋占75%，而高度不足1000m的陆地占71%。
二、陆地地貌
1.山地：由山岭和山谷组合而成，具有较大 的绝对高度和相对高度，切割深且切割密 度大。 2.丘陵：高低起伏、坡度较缓、切割破碎的 低矮山丘，相对高度小于200m。
（二）地幔 1.范围：莫霍面～古登堡面 2.分层 （1）上地幔：从莫霍面至大约670 km的深 度，主要成分为MgO、FeO和SiO2等，超基性 岩如橄榄岩。 • 软流圈：上地幔上部的地震波低速带，为液 态区，物质塑性较大。 • 岩石圈：软流圈之上，具有刚性的固体地壳 和上地幔部分。
（2）下地幔：在670～2900 km的深度范围 内，主要成分同上地幔，铁的含量略有增 加。 （三）地核 1.范围：古登堡面～地心 2.分层 （1）外核：古登堡面～5150km处，温度为 2700－3000℃，主要成分为液态的铁和镍。 （2）内核： 5150km处至地心，温度可达 6650℃，压力很大，主要成分为固态铁。
第一章 中国自然地理总特点
• 国家领海权由3海里扩至12海里
参考地图册
• 1、新版中国地图册 • 2、王静爱，左伟，中国地理图集，中国 地图出版社，2010.1 • 3、刘明光，中国自然地理图集，中国地 图出版社，1984.6第一版，1998.6第二版， 2010.6第三版
二、“中国”名称的由来
“中国”，是指地域、文化上的概念。“中国”一 词的由来，可以追溯到商朝。由于商朝的国都位于它 的东、南、西、北各方诸侯之中，所以人们称这块土 地为“中国”，即居住于中间的王国，它同时又是政 治、经济中心。在《诗经•大雅•民劳》就有“惠此中 国，以绥（安抚）四方”的词句。 在周代文献中，“中国”一词有五种不同含义： 一指京师，即首都；二指天子直接统治的王国；三指 中原地区；四指国内，内地；五指诸夏或汉居住的地 方和建立的国家。
1、研究对象 研究中国自然、人文景观的空间结构特征、形成演变规律及人地 关系状况。 具体内容包括： 1）中国自然、社会、经济要素的空间结构及形成演变，如中国 地貌特征、气候状况；各种自然资源的分布状况；中国经济布局、 产业发展状况；中国人口、宗教及文化特点及上述各种现象的空间 差异等。 2)中国自然、人文景观的地域分异规律。景观区域划分研究。 3)不同区域的景观特色，资源利用、经济发展状况及存在的问题。 通过一些具体的问题来分析、认识我国资源开发、经济发展中的成 绩、经验与教训。
世界陆地自然带的分布
2、疆界
1)疆域与邻国—14个 • 我国的疆域辽阔，陆地疆界约22 230 km
绪论+++绪论
西北大学城市与环境学院
选用教材
《自然地理学》（第四版或第三版）， 伍光和、王乃昂、胡双熙、田连恕、张建明编
著，高等教育出版社
参考书目
杨达源等编：自然地理学，南京大学出版 社，2001年
王建等编：现代自然地理学，高等教育出 版社，2002年
陈效逑等编：自然地理学，北京大学出版 社，2001年
（三）自然地理学的分科
自然地理学可分为： 1.综合自然地理学 2.部门地理学：气候学 地貌学 土壤地理学
地植物学 动物地理学 等
二 自然地理学的任务
1. 自然地理成分（气候、地貌、水文、土壤、植被和动物 界等）的特征、形成机制和发展规律。
2. 自然地理成分之间的相互关系，彼此之间的物质循环和 能量转化的动态过程，从整体上阐明它的变化发展规律。
思题
1.地理学是一门什么样的学科？ 2.自然地理学的研究对象是什么？ 3.自然地理学与相关学科有哪些关系？
刘南威等编：自然地理学，科学出版社， 2007年
绪论
什么是自然地理学 自然地理学的研究对象和分科 自然地理学的任务 自然地理学与其它学科的关系
一 自然地理学的研究对象和分科
(一) 地理学
1. 地理学是研究地理环境的科学，即只研究地 球表层这一部分人类环境。 2. 所谓地球表层是指海陆表面上下具有一定厚 度范围，而不包括地球高空和内部的地球表层。 3. 地理环境可分为 ：
3. 自然地理环境的空间分异规律，进行自然地理分区和土 地类型的划分，阐明各级自然区和各种土地类型的特征和开 发、利用方向。
4.参与自然条件和自然资源的评价。 5.研究人为环境（受人类干扰、控制的自然地理环境）的变
(NEW)杨达源《自然地理学》(第2版)笔记和典型题(含考研真题)详解
① 地-月系统中最为突出的是引力作用。
a．在太阳系内，月球与其绕转的地球的质量比，高于其他卫星与 其绕转的行星的质量比。月球对地球的引力比太阳对地球的引力大。
b．地-月引力导致在地球表面产生比较规则的潮波，包括海潮、湖 海潮与固体潮等，并对大气环流也有一定的影响。海潮被认为是地质历 史时期地球自转速度稳定放慢的原因。
（3）太阳粒子流
① 太阳风
太阳粒子流是自太阳的高温日冕流出的带电粒子流，也称太阳风。 在地球轨道附近，太阳风的电子和质子密度大约为8个／cm3，速度为 450km／s，有时高达1000km／s。
② 耀斑
耀斑是在太阳的色球-日冕过渡层中发生的一种局部辐射突然增加 的太阳活动。短时间内可喷发出数十亿吨的带电粒子，辐射出大量的能 量。太阳喷出的带电粒子流在地球轨道附近被约束在地球磁力线上，构 成包裹地球的在背太阳风方向延伸较远的辐射带。
4．在地-月系中的地球及其地理环境效应 （1）月球
① 月球是地球唯一的一颗卫星。月亮最初形成于47亿年前，月海中 最激烈的玄武岩溢流发生在38亿～31亿年前，之后月球基本终止演化。 地月质量比约为81：3，地月平均密度比约为1652。
② 月球表土层是几十亿年来由微陨石、宇宙线与太阳粒子轰击产生 的岩石碎块屑简单堆积而成。月球重力只有地球的1／6。月球上缺水， 无大气。
大气又可分为光球层、色球层与日冕等几个部分。太阳核心的温度高达 1000×104℃以上，光球层温度约为6000℃，色球层与日冕的温度高达几 千万摄氏度。
③ 太阳的组成 a．太阳在约46×108aBP由气体和尘粒物质。物质积聚，使其内部的 压强和温度急剧升高，温度升高到足以发生核聚变，太阳最终成为一颗 恒星。
250km／s，轨道偏心率为0.07～0.10。 ② 太阳在做追赶旋臂的相对运动，并以19.7km／s的速度向邻近恒
自然地理学_陈效逑_第一章绪论第2讲
一、系统的概念 二、系统的性质 三、系统反馈 四、系统模型 五、地球表层系统
一、一般系统论(general system theory)
1.一般系统论的基本观点 （1）真实的世界就是整体 （2）世界的部分具有可以理解的秩序 （3）世界作为整体也具有可以理解的秩序 2.一般系统论的目的 （1）将所有知识综合成为一个统一体 （2）揭示各种知识原理的同形性
（四）正、负反馈的关系 • 相辅相成：正反馈过程中包含和孕育着负反 馈过程，负反馈过程中也包含和孕育着正反 馈过程。 如：冰雪覆盖-反射率-气温过 程，气温-云量-地面接收太阳辐射过程。 • 相互转化：稳态－动态稳定－突变－新稳 态；如：冰期－间冰期的交替，坡地形态变 化，河道洪水泛滥等。
• 系统的反馈-响应机制：系统的状态往往是 在若干种正反馈和负反馈支配下变化和发展 的，其变化形式取决于哪种反馈占优势。
（2）非线性 • 一种原因可以导致若干个不同的结果，不同 原因也可产生相似的结果； • 输出的结果并不与输入的扰动呈比例。
线性系统
25
非线性系统
20
15 y 10 5 0 1 2 2 3 4 x 5 5 6 7 8
（二）层次性 系统有大有小，形成一种层次结构。大的 系统通常由小的子系统有机地结合而成，子系 统又由更小的二级子系统构成，依此类推。 层次的相对性：低层次系统隶属和支撑高层 次系统，高层次系统包含和支配低层次系统。 高层次具有低层次没有的涌现性。 层次的性质：较高层次系统之间的结合强度 较弱，但具有比低层次系统更为丰富的性质和 功能，如水滴和海洋。
• 正反馈过程一般是一种趋势性的变化，具 有方向性，它使系统趋于不稳定，产生偏 离平均状态的涨落，是导致系统自组织演 化的原因。
北大考研-城市与环境学院研究生导师简介-陈效逑
nalofClimatology,22(14):1781-1792.
SchwartzMD,ChenXQ.2002.ExaminingtheonsetofspringinChina.ClimateResearch,21(2):157-164.
爱考机构 中国高端考研第一品牌（保过 保录 限额）
著作 ChenXQ.2009.Chapter2.3.4:PhenologicalObservationinChina.In:HudsonIL&KeatleyMR(eds.)Phe nologicalResearch.DordrechtHeidelbergLondonNewYork:Springer. ChenXQ.2003.Chapter2.1:PhenologicalData,Networks,andResearch:EastAsia.Chapter4.5:Assessi ngPhenologyattheBiomeLevel.In:SchwartzMD(ed.)Phenology:AnIntegrativeEnvironmentalScienc e.Dordrecht,TheNetherlands:KluwerAcademicPublishers. ChenXQ.1994.Untersuchungzurzeitlich-raeumlichenAehnlichkeitvonphaenologischenundklimatol ogischenParameterninWestdeutschlandundzumEinflussgeooekologischerFaktorenaufdiephaenolog ischeEntwicklungimGebietdesTaunus.Offenbach:SelbstverlagdesDeutschenWetterdienstes. 杨国栋,陈效逑.1995.北京地区的物候日历及其应用.北京：首都师范大学出版社.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1000 800 600
性之间的作用,如中游水土 流失与下游泥沙沉积、流域 降水量和径流量的关系等。
300 200 100 0
年降雨量 年径流量
400 200 0
1955 1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
五、地球表层系统
（一）定义 地球表层是由大气、水体、岩石、土壤、 生物、人类相互联系、相互制约所形成的开 放系统。 是地球上最有序的部分； 是人类活动影响最为剧烈的部分。
（二）边界 上边界：大气对流层的顶部，距地球固体 表面的距离在极地上空约8km，赤道上空约 18km，平均在10km左右。 下边界：岩石圈上部沉积岩层达到的深度， 距地球固体表面的距离约4-5km。
地貌的层次
城市景观的层次
（三）自稳定性 系统的结构、功能、状态、行为的恒定 性，即系统具有一定的自我调节或抗干扰的 能力。一般来说，系统的组成和结构愈复 杂，自稳定性愈高。 开放的稳定：在与环境之间不断进行物 质、能量、信息交换的过程中才能保持。 动态的稳定：稳定不是静止，而是围绕 一个稳定状态的上下波动。
黄河流域降水量与天然径流量变化
（二）系统的类型 1.孤立系统：系统与环境之间既没有 物质交换又没有能量交换，如宇宙。 2.封闭系统：系统在物质交换方面是 封闭的，但在能量交换方面是开放的， 如地球。 3.开放系统：系统在物质和能量交换方 面都是开放的，如地球表层。
太阳能
地球表层 开放系统
水分、气体
Q (U2 U1 ) W
2. 热力学第二定律：热量总是从高温物体传 到低温物体，不能作相反的传递而不引起其 他变化；功可以全部转化为热，但不可能从 单一热源吸收热量，全部用来做功而不产生 其他影响。在一切与热有联系的现象中，自 发地实现的过程都是不可逆的。 • 热力学熵：系统能量不可利用性的量度。
（3）开放系统 由于负熵流的输入量抵消系统内部的熵产 生量，且有负熵的盈余，使系统的总熵降 低，向着微观状态数减少的方向演化，即从 宏观热力学概率大的状态向宏观热力学概率 小的状态演化，意味着系统内部趋于整齐和 有序，如地球生物圈的演化。
二、系统的性质
（一）整体性 若干部分按照某种方式整合成为一个系 统，就会产生出整体具有而部分或部分总和 所没有的特性，称为整体涌现性。
太阳
地球系统
大气圈
生物圈 土壤圈
水圈
岩石圈
河流系统
溪流
径 坡面 流
冲沟
分水岭 分水岭 河间 地 河谷 河 谷 分水岭
流域盆地 流域盆地
植物群落系统
高层树冠
中层树冠
低层树冠
2.结构与功能 （1）结构：系统各组分间相对稳定的关联方式。 （2）功能：系统与环境相互作用的功效和能力。 （3）二者的关系： 结构相对稳定，功能则易于变化。 结构决定功能，功能可反作用于结构。
450 降 雨 量 （ mm ） 400 350 300 250 200 150
700 600 500 400 300 200
汛期降雨量 汛期径流量
（4）状态：组分、属性和 关系所具有的量值。 （5）过程：系统状态变 化的历程。
100 50 0 1956 1966 1976 1986 1996 100 0 2006
如果系统充分开放，从外界引入了足够的 负熵流，使得dSe<0，且|dSe|>dSi，则有dS<0， 于是系统的总熵降低，能量可利用性提高，系 统可以自发地组织起来，形成有序结构，称为 耗散结构。
4. 微观熵 （1）微观熵的数学表达（玻耳兹曼关系式）
S k ln
式中：S为微观熵，k为玻耳兹曼常数，Ω为 与某一宏观状态对应的微观状态数（微观粒 子排列组合方式），称为该宏观状态的热力 学概率。微观熵是系统内部混乱度的量度。
自然地理学
国家级精品课程
主讲教师：陈效逑、蒙吉军 /chenxiaoqiu/cov er.html, cxq@
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3节 自然地理学的系统方法
25
线性系统
非线性系统
20
15 y 10 5 0 1 2 2 3 4 x 5 5 6 7 8
（二）层次性 系统有大有小，形成一种层次结构。大的 系统通常由小的子系统有机地结合而成，子系 统又由更小的二级子系统构成，依此类推。 层次的相对性：地球-地球表层-生物圈-人 类圈 层次的性质：较高层次系统之间的结合强度 较弱，但具有比低层次系统更为丰富的性质和 功能。
428,235 343,751 22,726 794,712
3,471.6 1,206.4 785.6 5,463.6
43 30 3 76
331.7 201.1 2.0 534.8
（3）关系：不同组分或属
降 雨 量 （ mm）
700 600 500 400
1200 径 流 量 （ 10 8 m 3 ）
系统的状态
稳定状态
稳定状态 不稳定状态
稳定状态
稳定状态
三、系统反馈
（一）反馈的概念 一个系统的输出反过来作用于输入，从而 对系统再输入产生影响的机制。 对于一个系统过程来说，指过程结果反过 来对该过程本身及其原因产生影响的机制。
（二）正反馈 系统结果使原因在原来变化方向上得到促 进，例如：陡坡开垦产生的越垦越穷，越穷 越垦现象；湖水污染-鱼类死亡-污染加剧；我 国GDP高增长-环境破坏加剧-GDP高增长。 正反馈过程一般是一种趋势性的变化，具 有方向性，它使系统趋于不稳定，产生偏离 平均状态的涨落，是导致系统自组织的原因。
一、系统的概念 二、系统的性质 三、系统反馈 四、系统模型 五、地球表层系统
一、一般系统论(general system theory)
1.一般系统论的基本观点 （1）真实的世界就是整体 （2）世界的部分具有可以理解的秩序 （3）世界作为整体也具有可以理解的秩序 2.一般系统论的任务 （1）确立系统的一般原则 （2）概括系统的共性特征
二、系统的概念
（一）系统的定义 1.系统与环境 （1）系统:由相互关联和相互制约的若干组成 部分结合而成的、具有特定结构和功能的有机 整体，它具有模糊的或确切的边界。 （2）环境:系统边界以外的部分。 （3）二者的联系:物质、能量和信息的交换。
太阳系
土星 海王星 天王星 木星
火星 地球 金星 水星
整体涌现性——全球风场
整体涌现性——城市热岛
1.非还原或非加和：整体不等于部分之和 沙袋可以筑堤防洪，而散沙则不具此功能； 氢原子和氧原子键合形成水分子，后者具有 与前者完全不同的特性； 土壤的水、肥、气、热组合决定其肥力，而 单一条件好的土壤，肥力不一定高。
2.非线性 一种原因可以导致若干个不同的结果，不 同原因也可产生相似的结果（全球变暖）； 输出的结果并不与输入的扰动呈比例。
（四）自组织性 系统从一种稳定状态自发地变成为另一 种稳定状态的过程。 演化阶段：原有稳定状态→涨落放大→ 系统自我调节能力遭到破坏→重新组织→ 新的稳定状态。
演化方向： 正向涨落（dSe <0，|dSe|>dSi，dS <0）导 致系统从较无序向较有序方向进化，如生物 进化； 负向涨落(dS >0)导致系统从较有序向较无 序方向退化，如土地荒漠化。
3.组分、属性和关系 （1）组分：系统的组 成部分，如黄河由上、 中、下游及众多的支流 组成。 （2）属性：组分可以
河段 区间
被感知的性质，如黄河 中游的长度、面积、流 量、含沙量、水质等。
面积 (km2)
长度 (km)
支流数目 (条)
天然径流量 （亿m3）
上游 中游 下游 全河
河源~河口镇 河口镇~桃花峪 桃花峪~入海口 河源-入海口
2.图解模型（概念模型）：框图、示意图、 地图、流程图等，如：大气环流模型，生态 系统能量流动和物质循环模型。
3.数学模型: 描述系统和要素之间相互关系的 数学表达式，一般由状态变量、函数式和参数 三部分组成。 机理模型：模型的参数是由建立模型所依据 的某种理论所确定的，具有物理学、化学、生 物学的意义。如描述黑体辐射能力的斯蒂芬玻耳兹曼定律：
E T
4
经验模型：模型参数的估计是基于观测或 实验数据，通常不具有物理学、化学、生物 学的意义。如早期的全球陆地初级生产力模 型,y为净初级生产力（g‧m-2‧a-1），x为年平 均气温（℃）。
3000 y 1 . 315 0 . 119 x 1 e
（三）数学模型的建立过程 1.概念模型的提出 2.模拟：适当简化 3.预测：外推应用 4.误差评估：可接受性
系统环境：上边界以外的大气上层和下边 界以外的固体地球部分。 地球表层系统的边界具有逐渐过渡的性 质，随着人类活动对地球表层的影响范围与 影响强度的增大，系统边界呈扩张的趋势。
水分、气体
大 气 圈
圈 水
生物圈
岩石圈 岩石 热 量 热 量
植物叶片开放系统
二氧化碳 二氧化碳
氧气
氧气
阳光
能量储存在糖和其 他碳水化合物之中
糖和其他碳水化合 物的分解（氧化）
水 矿物质，水和 其他营养物质
水分蒸腾
水 矿物质，水和 其他营养物质
水分蒸腾
热量散失
（三）系统的热力学性质 1.热力学第一定律：外界传给系统的热量 （Q），一部分用于改变系统的内能(U2－ U1)，另一部分用于系统对外作功(W)。即 能量的形式可以转换，但数值是守恒的， 能量不会凭空产生或消灭。
能质和熵
能量类型 宏观物体的动能 引力势能 电势能 核反应热能 太阳光能 化学反应热能 沸水的热能 海水的热能 宇宙背景辐射的热能 每焦能量携带的熵值(J/K) 0 0 0 10－11 10－5 10－4 2.710-3 3.610-3 310-1