当代自然地理学的前的沿领域.ppt

当代自然地理学的前沿领域 当代自然地理学的主要学术指向 国际重大科学研究计划及其与自然地理学的关联 与自然地理学有关的国家重大科学研究计划 未来我国自然地理学的优先领域 我国特殊自然地理区域的综合研究 主要学术指向 自然地理系统 科学中的系统研究 系统科学，用各门科学中的理论对系统进行科学研究； 系统方法和技术，即将相关理论（例如博弈论）和计算机操作应用于解决各种问题； 系统哲学，即科学思想和世界观的重新定向 系统分析的四个阶段： 概念界定，包括界定系统组分； 结构分析，包括建立系统组分间的关系； 模型模拟，建立系统模型，解释模型中的联系，并修正模型； 解题应用，力图对系统模型求解。 自然地理系统模型： 生态学第一代模型——从对林德曼1942年提出的能流和营养动态概念的发展而产生； 土壤侵蚀第二代模型——美国农业部（土壤保护局和农业研究局）在1980年代发起的一系列模型； 水文学模型——包括对水文系统的现代大尺度模拟； 新一代模型——包括跨界层模型、全球模型和区域模型、演化模型，模拟被忽视的过程（如地貌-植被覆盖的相互关系），模拟人类影响。 自然地理过程 什么是自然地理“过程” 戴维斯的形态、过程、演变三分法，重点在演变，对过程关注很少。 不仅回答是什么、在何地、在何时等问题，更要回答为什么、怎么样的问题。 探索隐藏在观察到之规律性背后的相互关系，探寻决定环境过程运作的机制和蕴藏的结构；以定量观测来检验理论，关注普适化理论。 只有精通了自然科学已建立起来的原理时，自然地理学才能成为一门显赫的学科。要运用数学、物理和化学等基本学科里已建立的原理和法则。 自然地理过程研究途径 采用（有时也需要革新设计）适宜度量过程的技术。 设计度量实际过程速率或模拟过程运作速率的方法，并获取相应数据。 用基本自然科学原理来分析和解释结果。 过程的格局 建立在动态研究基础上的地表分异取代了以前使用的相对静态的功能处理 在生物地理学领域，世界植物图被用来尝试使某些气候分类与植物分布格局相匹配，关于生态力能学或营养循环以及种群动态的研究发展到广泛采用净第一性生产力（NPP）概念取代这些地图的静态特征 土壤地理学中地方尺度受到更多重视，重点放在土壤演化而不是土壤动态上，这就与土地生产力联系起来 在地貌学中，注重侵蚀速率、沉积量的研究，可以用湖泊沉积、流域试验以及时空构成等来源的证据弥补长期纪录的缺乏 自然地理分区发展为系统方法，将能量与水分的支配关系与植物类型、原生土壤类型、地貌地带性相联系 时间过程 过程强度和频率。 新灾变论是修正的灾变论，承认高强度和低频率事件（极端自然事件）的重要作用，有时甚至是主导作用。 非线性过程。 环境变化：环境变化、景观演化和景观年代学一直是自然地理学长期研究的论题，侧重于重建过去的自然景观演化序列和建立环境变化年代学。 景观变化 LUCC 戴维斯方法和景观演变模型基础上的剥蚀年代学 地貌轮回 土壤侵蚀 景观生态格局变化 …… 第四纪科学：联系全球环境变化研究第四纪环境变化。主题有 海平面变化 第四纪景观变化 第四纪生态学 更新世和地形 冰川景观 干旱景观 其它地区的研究 时间变化 技术进步和第四纪多学科综合研究的发展导致了两个重要的相关方向： 更强调年代学和过去环境的重建 更加以过程或模型的研究为基础，而且与全球变化研究联系起来 研究技术 测年新方法 不断改进的实验室和沉积物分析技术 GIS、数字化高程数据和分形数学的应用 时间尺度 现世尺度（secular scale），具有约100公里的空间维和约100年的时间维； 千年尺度（millennial scale），至少覆盖后更新世时期和1,000公里的空间尺度，气候和海平面变化是主要的运作因素； 进化时间或系统发生尺度（evolutionary time or phylogenetic scale），时间尺度可达5亿年，空间范围可达40 000公里，因此大陆位移很重要。 多学科趋势 广泛采用相似的模型和概念方法，加强了自然地理学内部的联系：例如提倡流域生态系统的概念，鼓励了生物地理学、地貌学和水文学之间的联系 更广泛地联系与环境变化相关的其他学科。自然地理学各分支研究议程的主题在其他地球科学中已经凸显。多学科计划，包括国际地质关联计划（IGCP），全球变化计划（IGBP和IHDP），包含大量涉及自然地理研究的跨学科研究和跨国家调查。 人类活动与环境变化 人类影响研究的主要途径 Marsh：《人与自然——人类活动改变了的自然地理》 关于人类活动影响的警醒以及关于地球资源有限程度的争论 人为地貌学（anthropo-geomorphology） 研究人类影响的程度：比较已改变地区和尚未改变地区（以空间换时间） ，或者度量一个地区在受到人类影响之