1、地球系统科学 地球系统科学是以 全球性、统一性全球性、统一性 的整体观、系统观和多时空尺度，来研究地球系统的 整体行为整体行为 使得人类能更好地认识自身赖以生存的环境，更有效地防止和控制可能突发的灾害对人类所造成的损害。 地球动力系统 开放的地球系统 地球圈层间的强相互作用 不可逆的进化 均变与灾变 各种时间尺度的周期性变化地球 动力系统 地球上所有物质都在不断地运动 地球上不同物质的运动都有其独特的动力学机制 地球以地球以 30千米千米 /秒的速度绕太阳公转，公转秒的速度绕太阳公转，公转时间为一年。时间为一年。 地球的大气圈、水圈、生物圈在不停的运地球的大气圈、水圈、生物圈在不停的运动，形成
2、了地球表层的外动力地质作用。动，形成了地球表层的外动力地质作用。 岩石圈（地壳）、地幔、地核进行着物质岩石圈（地壳）、地幔、地核进行着物质与能量的交换，形成了复杂的内动力地质与能量的交换，形成了复杂的内动力地质作用过程作用过程开放的地球系统 地球与宇宙进行着广泛的物质交换地球与宇宙进行着广泛的物质交换。（。（ 星子吸积 , 陨击、 ） 地球与宇宙之间进行着能量交换地球与宇宙之间进行着能量交换 。（ 太阳辐射能，宇宙射线 ） 地球的形成与演化是在开放体系中地球的形成与演化是在开放体系中进行的。进行的。 （ 地球是宇宙巨系统中的一份子）地球圈层间的强相互作用 地球是由具有强相互作用（非线性作用）地
3、球是由具有强相互作用（非线性作用）的单元（子系统）组成的复杂系统的单元（子系统）组成的复杂系统 。 地球各圈层的强相互作用 耦合与解耦作用 相邻两圈层之间强相互作用： 壳 幔 、核 幔、 水圈 岩石圈 、岩石圈 大气圈 不相邻圈层之间相互作用：磁场 -内外核、岩石圈放气、温度 - 地幔（地震、厄尔尼诺、拉尼娜 、地幔放气、排热）不可逆的进化生物界 ： 由低级到高级、简单到复杂演变 随时间演化的不对称性和单向性 生物演化不可逆性宇宙中地球的各圈层宇宙中地球的各圈层 地核、地核、 地幔地幔 、 地壳地壳 、大气圈大气圈 、 水圈水圈 与生物圈，都是在相互作用与生物圈，都是在相互作用下，不断地由简单
4、到复杂、由低级到高级下，不断地由简单到复杂、由低级到高级的演化发展，并按照各自的规律的演化发展，并按照各自的规律 (自组织性自组织性 )、不可逆地、前进式的演化。、不可逆地、前进式的演化。耗散结构论和协同论指出，自然界非平衡的约束与非线性动力学机制同时作用于开放的耗散系统，使系统自发地由简单趋于复杂，由无序走向有序。均变与灾变 地球的演化是在地球的演化是在 均变均变 与与 灾变灾变 的交替中发展的交替中发展的。表现为稳定期与活跃期的更迭。的。表现为稳定期与活跃期的更迭。 稳定期稳定期 （均变期）：地球演化表现为相对（均变期）：地球演化表现为相对平稳、有序的特征。大气圈、水圈、生物平稳、有序的特
5、征。大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的变化相对平静。圈、岩石圈的变化相对平静。 活跃期活跃期 （灾变期）：地球演化表现为突变（灾变期）：地球演化表现为突变或灾变，呈现极为不平衡的无序状态。气或灾变，呈现极为不平衡的无序状态。气候剧变、海平面上升、生物大量灭绝，地候剧变、海平面上升、生物大量灭绝，地磁翻转，构造运动、岩浆作用、变质作用磁翻转，构造运动、岩浆作用、变质作用强烈强烈各种时间尺度的周期性变化 60 年四大行星力距效应 ,地球公转半径变化； “天干地支 ” ；固体潮，地震，火山，核 -幔耦合作用等 29.8 年地球自转速率变化 ,极移；内核振动周期。 11 年太阳黑子活动 ,地球自转速率变化；厄尔尼诺； 磁暴；地震活动短周期。
