地球系统科学——21世纪地球科学前沿与可持续发展战略科学基础

首先,从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化、地球系统科学与传统地球科学和国内外研究现状4个方面介绍了地球系统科学提出的背景,阐述了地球系统科学的七大特征和六大趋向。其次,详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程和地球系统科学的方法论。第三,构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括：地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统。第四,重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学效应。最后,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略的科学基础。     

地球系统科学——全球性多学科创新的前沿

    当前,人类面临着全球性的一系列重大问题,要有效地解决这些问题,必须把地球作为统一的有机整体,研究组成地球系统的各部分之间的动态相互作用,即研究相互关联的流体子系统、生物地球化学循环子系统和固体地球子系统之间的动态相互作用。同时,把地球系统作为一个开放系统,从而把太阳输入作为控制地球演变的外源。
    运用系统思维的方式,把地球作为一个系统来进行研究,从而聚结成为一门崭新的地球系统科学——全球性多学科创新的前沿科学。这种研究方式是一种观念上的基本转变,即运用系统科学认识论和方法论,研究地球系统的整体行为、全球变化的性质和原因,因而地球系统科学就最有利于科学地理解和解决人类共同面临的全球性的重大问题。     

地球系统科学中的复杂性思维与可持续发展

地球系统科学是可持续发展的理论基础。地球系统8个方面的复杂性和非线性决定和构成了地球系统科学中复杂性思维的基本特征。可持续发展作为新的发展模式需要考虑具有非线性相互作用的不同层次、不同方面的多种因素．必然要求运用复杂性思维来综合分析解决人口-资源-环境-发展的互相协调。因此．地球系统科学中的复杂性思维是处理可持续发展问题的科学武器．有助于人们深刘认识地球演化的内在机理和人-地关系的变化。     

从地球过程到人地和谐--关于地球系统研究科学战略的思考

较为详尽分析了地球系统科学的由来与发展、我国地球系统科学研究所面临的机遇与挑战,阐明了我国开展地球系统科学研究的基本思路,从而提出8个战略重点：区域气候环境系统变化与适应;水系统、水循环与水安全;生态系统与全球碳循环;人类活动与地球表层系统;地球内部动力学与地球系统演化;地球灾变事件与生命过程;地球观测系统与地球系统模拟以及耦合过程动力学、响应动力学、适应和预测理论。     

总结全球变化研究进展评述地球系统科学趋势——地球系统科学联盟科学大会(ESSP OSC)在北京举行

2006年11月9～12日,ESSP在北京召开了全球环境变化科学大会--ESSP OSC,即"2006年地球系统科学联盟全球环境变化科学大会".此次会议是继2001年ESSP在阿姆斯特丹召开第一次全球变化大会之后的第二次重大会议,由于正值世界气候研究计划(WCRP)成立25周年,由WCRP牵头组织,中国国家气候委员会和中国气象局承办.来自世界各地的900多位地球系统科学的专家(包括1位诺贝尔奖获得者和青年科学家)、资助机构的代表以及国内外政府和相关机构的官员(其中国外代表近700人)参加了大会.     

对地球系统科学的理解与误解——献给第三届地球系统科学大会

地球系统科学不应当理解为各门地球科学的叠加,而是探索其圈层相互作用,整合其各种学科,将地球作为一个完整系统来研究的学问。地球系统科学从全球变化开始,然后向早期的地质年代推进。而当前面临的新任务是将地球表层与地球内部过程连接起来研究。     

NASA地球科学事业（ESE）计划中的科学问题

作为NASA地球科学事业（ESE）分计划之一的ESE研究战略，在未来10年中，将主要关注以下 5个科学问题：①全球地球系统是怎样变化的？②地球系统的主要驱动力是什么？③地球系统如何响应自然和人为引起的变化？④地球系统的变化对人类文明造成的后果是什么？⑤如何更好地预测地球系统未来的变化？这 5个问题都是大范围的跨学科问题，涉及到地球系统科学的各个方面。在这 5个大的科学问题之下，又具体细化为23个二级问题，并对这些问题 进行了极其详尽的讨论。     

中国全球变化研究的战略思考

文章简要叙述了全球变化研究的重要性，特点和中国在全球变化中的地位，回顾和评述了近十多年来我国所开展的有关全球变化的研究进展。据统计，在１９８５年至１９９５上期间，我国全球变化研究项目已达３５０项左右，由国家级项目，部委级项目和一般项目组成。通过这些项目的研究，中国科学院已在国际上圈－生物圈计划的一些核心计划，如全球古环境变化，全球变化和陆地生态系统，全在气化学，全球海洋通量研究以及世界气候研究计划     

地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。     

地球系统科学的发展与展望

简要回顾了地球系统科学从20世纪80年代作为人类迎接全球环境问题的挑战而提出的集成研究方法、到逐步成长为一门新兴学科的发展历程，系统阐述了地球系统科学的研究目标、研究对象、研究方法及所关注的科学问题。地球系统科学是一门连接地球科学、生命科学、计算机和对地观测技术以及其它相关科学的一门新兴的交叉学科。由于它所针对的特定的全球性环境问题，关系到社会的可持续发展和人类的切身利益，因此，它也是一门有极强生命力的科学。     

地球系统科学发展方向与趋势

首先从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化和地球系统科学与传统地球科学三个方面介绍了地球系统科学提出的背景;在此基础上,阐述了地球系统科学国内外研究现状;然后详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程、全球一区域信息获取、海量信息处理和分析及系统模型等;第三构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括:地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统;然后重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学模型与效应;第四,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略科学基础。最后,简述了中国开展地球系统科学研究的方向和面临的主要科学问题。     

当代地球系统的突变性质与确立“人法地”文明观

现代地球系统即为包括人类圈在内的五元地球表层系统。自本世纪５０年代以来,它已进入了一个具有突变性质的新时期,本文从变化速度,逆向巨变,较低水平人类圈的迅猛膨胀和确立“人法地”文明观等方面分别讨论了这一重要时期的表象,实质,根源和前景。     

浅议学科交叉与地球系统科学

以整体系统的观念认识地球 ,强化学科间的交叉与渗透 ,是 2 1世纪初地球科学发展的主题。各国都十分重视推动学科交叉研究 ,并将学科交叉分为Modidisciplinary、Interdisciplinary、Transdiscipli nary三个层次。地球系统科学的两大前沿为“地球系统的联系”和“地球系统的演化” ,2 1世纪地球科学的突破在于地球系统变化理论的形成。笔者指出 :目前 ,我们的观念还跟不上地球科学的发展 ,尤其是“学科交叉”的理念不强 ,缺乏地球系统科学的思维 ,但我们有开展地球系统科学研究的有利条件     

陆地系统科学:地理学的升华

概括对当前学术界关于“地球系统科学”与“陆地系统科学”的理解,提出了“陆地系统科学是地理学的升华”的观点,认为陆地系统科学将是中国２１世纪地理学再发展的“框架舞台”,并从多角度对其研究目标、重大科学问题和研究方法等进行了志门评述。作者认为,要发展中国的地理学,必须利用“陆地系统科学”这一框架舞台。但就目前的进展看,“陆地系统科学”这一框架舞台只是一个个雏形,还需要一些具体的研究计划,特别是与区域发     

河西地区生态重建与经济可持续发展战略研究

在我国西部大开发战略实施过程中，河西地区充当着“开发极”和“开路先锋”的重要角色，提出了河西地区生态重建与经济可持续发展的战略思路，包括把生态重建作为经济持续发展的切入点，实施“大生态”战略，最大限度地节水，创造条件小范围调水，实施“大节水”战略，运用市场机制和高新技术开拓资源优势，实施“大资本”战略，推进工业化和农业产业化与结构转换，实施“大调整”战略，营造大开发的投资环境与开放环境，实施“大联通”战略，最终把河西地区建成一个经济持续发展，人民生活水平显著提高，生态环境逐步改善的绿色生态走廊和经济可持续发展走廊。     

地球内部流体系统科学统一理论

从当前人类面临的重大而紧迫的全球性资源、环境、减灾问题的挑战出发，论述了地球内部流体研究在三大领域中的地位和作用。地球内部流体系统科学统一理论从科学系统观出发，在研究思路上坚持多门学科间大跨度交叉，立足于层次性、全球性和统一性的整体观，并以地球系统科学为理论基础，从而具有在更高层次上进行综合学科研究的特点和时空有序多层结构的研究领域。最后，阐述了从定性到定量的系统学、非线性科学的方法学和方法论。同时，地球内部流体与成矿作用，与环境、灾害及全球变化，地球内部流体的实验研究和动力学研究以及地球内部流体的探测，是统一理论研究的主题。