17.3. 地球系统科学1¶
显然，我们需要一些答案，如果我们要了解我们星球的物理和生物现象及其相互作用，并确定人类对全球变化现象的贡献。我们需要这些信息，这样我们才能做出决定，减少我们造成的任何有害变化，或者适应我们无法改变的环境。我们必须收集数据，使我们能够了解我们的行星系统的基本力量和节奏，并区分由自然效应引起的全球变化和由人类活动引起的全球变化。反过来，这项全球分析要求我们在足够长的时间内获取地球系统几乎所有方面的数据，以便我们能够看到长期现象（如11年的太阳周期）和趋势的贡献。然后，我们必须利用这些数据来生成信息，帮助规划人员和决策者确保我们所有人都能拥有一个可持续的环境。
地球系统科学
地球系统科学新领域在过去二十年中的发展，在很大程度上是
对环境日益增长的兴趣和关注
（2）越来越多的人认识到生物和物理化学地球过程和活动常常相互联系或相互影响，从而在某种程度上相互控制对方。
（3）认识到许多关键过程在区域范围内（通常是全球范围内）发挥作用，我们必须在这些层面上审查和解释它们。
（4）认识到许多科学家在地球科学领域和子领域工作，这些领域和子领域相互关联，共享类似的研究主题和方法，因此他们将通过团队合作而受益。
技术进步，允许全球监测（从太空）。
它的特点是，它是由地球科学方面的专家与生物学家、化学家和物理学家共同研究影响环境（包括资源）的各种物理和生物地球化学活动而做出的跨学科（多学科）科学努力。他们通过将地球视为一个复杂但完整的实体系统来做到这一点。他们主要从全球的角度，从一个总的或全地球的角度来关注它的功能。正如现在所发展的，地球系统科学与三个主要的，自然的，动态的，操作相关的知识：水文循环，物理气候系统和生物地球化学循环。研究这些的主要目标是确定它们是如何相互作用的。换言之，地球系统科学研究以下任意“球体”之间的相关成分、相互作用和交流以及生态后果，每个“球体”由其自身的一组特征和内部相关活动和子系统定义：地球圈；海洋（球体）；水圈；大气；冰圈；生物圈。
16-9: Many universities still don't offer courses called "Earth System Science". What two courses taught for decades in the past come closest to ESS in content? `ANSWER <answers.html#16-9>`__
这张图表明，我们必须在相对较小的区域和较短的时间框架内研究某些过程，而其他过程则需要在较长的时间内（通常超过人类寿命）进行全球监测。尽管如此，即使对于后者，我们也可以从确定过程中变化的幅度和频率中收集有用的信息，因为它们在时间和空间中移动。影响到地球大部分甚至整个星球的变化，可能会对全球系统产生深远的影响。
16-10: What parts of the above time-size plot are not especially favorable to satellite observations? `ANSWER <answers.html#16-10>`__
这个看似简单的图表与几乎所有关于环境科学、物理地质学和气象学的教科书中的图表相似。它显示了水离开和返回地球表面的模式。这个过程是循环的，最终，一个水分子离开海洋进入大气，最终回到那个源头。移动速率和所涉及的数量（通常在更详细的图表中显示）在特定的过程中有所不同（在一个过程中，这种变化在一年中的时间和地点都会发生变化）。但是，从长远来看，这一循环仍在继续，使得各种数量的物质保持总体质量平衡，忽略了外层空间的损失和陨石的收益。