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The growth is the Earth System Science (ESS) approach has accelerated in the last 20 years. A diagram indicates how different disciplines and specialists are involved in its activities. This diagram also lists the fields of science and technology that play roles in ESS. The various natural phenomena characterizing the Earth system tend to occur over different lengths of time (time-scale effect). These may be cyclic, as illustrated by the water cycle.

地球系统科学

关于人类对自然世界及其环境的影响的证据继续层出不穷。最近，一个国际科学家小组准备并出版了一幅全球地图，他们将其命名为“人类足迹”，该地图描绘了当前生物群系的扰动。他们以四个主要变量为基础绘制了这张地图（如在建的地理信息系统）：1）人口密度；2）土地改造；3）人类通道；4）电力基础设施。卫星数据包括在这些评估中。

|人类活动对地球地表生物群系的影响图。γ

如你所料，欧洲、印度、中国东部、美国东部和南美洲沿海地区的生物群系变化最大（在40到60个范围内）。澳大利亚大陆的最小破坏（绿色；低值）反映了其人口居住在海岸附近的持续趋势。然而，事实上，世界上的许多陆地表面已经被破坏（这是否是可逆的仍是一个悬而未决的问题），如果我们认为有必要控制未来的人类活动，使其适度甚至恢复原状，那么我们必须持续监控什么。对人类有益的自然生物群落。

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（ESS）新领域在过去二十年中的发展主要是这些因素的逻辑结果：

  1. 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。

  1. 技术进步，允许全球监测（从太空）。

它的标志是，它是一项跨学科（多学科）的科学努力，由地球科学方面的专家——地质学家、海洋学家、气象学家、生态学家——与生物学家、植物学家、农学家、化学家和物理学家合作，研究影响环境（包括资源）的各种物理和生物地球化学活动。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。事实上，由科学家和技术人员组成的上述名单中，可以增加社会学家、经济学家和法律专家等有贡献的专业。

综合上述图表中各学科的贡献的主要目标是确定从不同角度看地球系统是如何相互作用的。换言之，地球系统科学研究以下任意“球体”的相关组成部分、相互作用和交流以及生态后果，每个“球体”由其自身的特征集和内部相关的活动和子系统定义：地球球体；海洋（球体）；水肺。稀土；大气；冰层；和生物圈。

` <>`__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 <Sect16_answers.html#16-9>`__

与赫顿主义一致（“现在是过去的钥匙”——几乎可以肯定的是，未来也是如此 [作者附加] ）许多工艺在从几分钟到千禧年的时间范围内连续运行。这些过程中的大多数也在不同的空间尺度上执行，从局部到次大陆或是在广阔的海洋上。对于大气系统，其范围是在全球范围内。我们在这个广义时空图中概括了这个观点：

|这张图显示了各种自然现象是如何在不同的时间和大小尺度组合下发生的。|

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 <Sect16_answers.html#16-10>`__

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Mitchell K.Hobish博士，顾问（mkh@sciential.com）