地球系统科学基本概念

地球系统科学（Earth System Science）是研究地球系统的科学。 地球系统，是指由大气圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈（包括人类自身）四大圈层组成的作为整体的地球。

地球系统包括了自地心到地球的外层空间的十分广阔的范围， 是—个复杂的非线性系统。在它们之间存在着地球系统各组成部分之间的相互作用， 物理、化学和生物三大基本过程之间的相互作用， 以及人与地球系统之间的相互作用。地球系统科学作为—门新的综合性学科， 将构成地球整体的四大圈层作为—个相互作用的系统， 研究其构成、运动、变化、过程、规律等，并与人类生活和活动结合起来， 借以了解现在和过去，预测未来。地球科学作为一个完整的、综合性的观点， 它的产生和发展是人类为解决所面临的全球性变化和可持续发展问题的需要， 也是科学技术向深度和广度发展的必然结果。

就解决人类当前面临的人与自然的问题而言， 如气候变暖、臭氧洞的形成和扩大、沙漠化、水资源短缺、植被破坏和物种大贵消失等， 已不再是局部或区域性问题。就学科内容而言，它已远远超出了单一学科的范畴， 而涉及大气、海洋、土壤、生物等各类环境因子， 又与物理、化学和生物过程密切相关。 因此，只有从地球系统的整体着手，才有可能弄清这些问题产生的原因， 并寻找到解决这些问题的办法。从科学技术的发展來看， 对地观测技木的发展，特别是由全球定位系统（Globe Posilioning System，GPS）、 遥感（Remote Sensing，RS）、 地理信息系统（Geographic Informalion System，GIS）组成的对地观测与分析系统， 提供了对整个地球进行长期的立体监测能力， 为收集、处理和分析地球系统变化的海M数据， 建立复杂的地球系统的虚拟模型或数宇模型提供了科学工具。

由于地球系统科学面对的是综合性问题，应该采用多种科学思维方法， 这就是大科学思维方法，包括系统方法、分析与综合方法、模型方法。

系统方法，是地球系统科学的主要科学思维方法。 这是因为地球系统科学本身就是将地球作为整体系统来研究的。 这一方法体现了在系统观点指导下的系统分析和在系统分析基础上的系统综合的科学认识的过程。

分析与综合方法，是从地球系统科学的概念和所要解决的问题来看的， 是地球系统科学的科学思维方法。 包括从分析到综合的思维方法和从综合到分析的思维方法，实质上是系统方法的扩展和具体化。

模型方法，是针对地球系统科学所要解决的问题及其特点， 建立正确的数学模型，或地球的虚拟模型、数字模型， 是地球系统科学的主要科学思维方法之一。 这对研究地球系统的构成内容的描述、过程推演、变化预测等是至关重要的。

关于地球系统科学的研究内容，目前得到国际公认的主耍包括气象和水系、 生物化学过程、生态系统、地球系统的历史、人类活动、固体地球、太阳影响等。

综上所述，可以认为，地球系统科学是研究组成地球系统的各个圈层之间的相互关系、 相互作用机制、地球系统变化规律和控制变化的机理， 从而为预测全球变化、解决人类面临的问题建立科学基础， 并为地球系统科学管理提供依据。