单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第一讲 引言,吕昌河,中国科学院地理科学与资源研究所,Email:,电话：,64889110,第一讲 引言吕昌河,讲课提纲,一、自然地理学的研究对象与内容,二、自然地理学的发展与分化,三、自然地理学关注的领域与论题,四、主要自然地理过程,五、现代自然地理学的发展趋势,六、现代自然地理学研究的社会需求,七、现代自然地理研究的若干前沿领域,讲课提纲一、自然地理学的研究对象与内容,一、自然地理学的研究对象与内容,自然环境,的格局、过程、变化与自然资源,一、自然地理学的研究对象与内容自然环境的格局、过程、变化与自,自然地理学的研究对象,A,B,L,H,A,B,L,H,地球表层（自然环境）,：,岩石圈,(L),、水圈,(H),、大气圈,(A),、生物圈,(B),相互作用、相互渗透区间内的一个特殊圈层,自然地理学的研究对象ABLHABLH地球表层（自然环境）：岩,地球表层,是一个各要素相互关联和开放的系统,与,外部环境不断进行物质和能量的交换,人类活动场所、人类活动影响深刻,A,B,L,H,能量,物质,人类活动,环境影响,地球表层ABLH能量物质人类活动环境影响,自然地理学的研究内容,格局,组成自然环境要素的时空分布,自然环境的空间结构与地域差异,地域综合体,/,区域,过程,物理过程：物质迁移、能量转化、水分循环等,生物化学过程：化学元素的迁移、碳氮循环等,自然地理学的研究内容 格局,自然地理学的研究内容,变化,古环境及近代环境的变化,全球气候变化、环境变化,土地利用,/,覆被变化、碳储量变化,资源,水土资源类型、分布、开发利用与保护,自然地理学的研究内容 变化,地理学的性质,格局,空间结构和地域差异,地理学的实质性对象,和目标,过程,界面过程和相互关系,地理解释的基础,区域,地理研究的操作平台,地理学的性质格局过程区域,二、自然地理学的发展与分化,二、自然地理学的发展与分化,自然地理学发展简要（一）,自然地理这一术语始用于,17,世纪，至,18,世纪后半期广为流行,1765,年康德（,I.Kant),提出自然地理学是,自然的概括,；,在康德时代，自然地理已经常用，它不仅包括由自然过程产生的地球特征，还包括了人种以及人类活动在地球表面所造成的改变,康德认为：按时间来对事物进行描述或分类的是历史学；按地区来对事物进行描述或分类的是地理学,近代地理学奠基于,19,世纪中叶，奠基人洪堡（,Humboldt,）和李特尔（,Ritter,）,认为：地理学是论述地球空间各部分由相互联系的各种起因不同的事物,李特尔：地理学研究人类的家乡,-,地球表面,该时期的自然地理学注重对自然要素及其相互关系的描述、以及分布的解释,自然地理学发展简要（一）自然地理这一术语始用于17世纪，至1,自然地理学发展简要（二）,至,20,世纪中叶是地理学的大发展期，各种学术观点相继问世,:,区域地理、景观学、环境决定论、人类生态学等，出现分化,注重规律和理论研究：,提出了地带性、区域分异、地貌发育轮回、冰期与气候变化等学说,地理学在自然资源调查与开发、土地利用、生产力布局等方面开始得到应用,现代自然地理学开始于,20,世纪中叶以后：加强了与相邻学科的交叉，学科进一步分化；同时技术手段的进步，出现了计量化、系统化、综合性研究。,加强了对资源、环境问题的关注。地理理论和方法在资源开发利用、环境保护、区域规划、生态建设等方面得到广泛的应用。,自然地理学发展简要（二）至20世纪中叶是地理学的大发展期，各,自然地理学的分化,主要分支学科,生物地理学：生物圈,Biosphere,地貌学：岩石圈,Lithosphere,气候学：大气圈,Atmosphere,水文学：水 圈,Hydrosphere,土壤地理学生物圈,+,岩石圈,自然地理学的分化主要分支学科 生物地理学：生物圈 Bio,生物地理学：研究生物的时空分布,植物地理学：研究植物种类与植被分布。,植物区系地理学：研究植物类型（科、属、种）的分布、起源和变化历史,植物生态地理学：研究植物分布的环境原因,植被群落（植被）地理学：研究植被类型的基本特征、分类系统、动态演替和地域分异,动物地理学：研究,动物的空间分布规律,生物地理学：研究生物的时空分布植物地理学：研究植物种类与植被,气候学：研究气候形成、分布与变化,物理气候学：地球表层与大气间的物质能量交换,动力气候学：根据物理学原理，研究影响气候的因子,应用气候学：研究气候对农业、林业、水资源、建筑、交通和人类健康等的影响，,包括生物气候学、农业气候学、地形气候学、环境气候学、物候学等分支,气候学：研究气候形成、分布与变化物理气候学：地球表层与大气间,地貌学：研究自然景观与地形,历史地貌学,:,研究历史时期地表的演化和退化现象,功能地貌学：研究侵蚀、风化和沉积过程,应用地貌学：地貌现象制图；地貌灾害评价、预防,气候地貌学：受气候控制的地表形态及其发生、发展与空间分布,环境地貌学：人类影响与人类活动对地貌的影响、改变,地貌学：研究自然景观与地形历史地貌学:研究历史时期地表的,水文地理学：地球表面各水体的性质、特征、变化与时空分布,土壤地理学：研究土壤发生、发展与地理分布,水文地理学：地球表面各水体的性质、特征、变化与时空分布,三、自然地理学关注的领域与论题,土地与景观：土地变化及其效应、景观生态、土地利用与规划、土地整理、土地退化与防治,气候变化：气候变化及其影响、气候变化模拟与预测、气候变化的适应,水文与水资源：水循环与水文过程、水质与水资源、生态用水、水资源管理,生物地理：植被变化、动物和植物地理、森林和湿地生态系统等,土壤地理：土壤形成、土壤分类与制图、土壤质量、土壤污染、土壤侵蚀、土壤改良与保护等,三、自然地理学关注的领域与论题土地与景观：土地变化及其效应、,三、自然地理学关注的领域与论题,地貌：土壤侵蚀、灾害地貌、地貌制图、侵蚀与沉积过程,自然灾害：灾害的形成机制与致灾因子、灾害风险评估、灾害预防与风险管理,环境与健康：化学元素（特别是污染物）迁移转化、污染综合防治、水土污染修复、人群疾病和健康的地理分布等,城市环境：城市系统自然要素变化、城市生态用地配置、城市环境管理,遥感：自然环境与自然资源调查与检测,三、自然地理学关注的领域与论题地貌：土壤侵蚀、灾害地貌、地貌,三、自然地理学关注的领域与论题,冰冻圈：冰河过程与波动、冰川形态、冰川水文学、冻土等,海岸带：海水入侵、海平面上升的影响与风险管理,第四纪：第四纪沉积、海平面变化、古湖沼学、环境重建、测年技术等,三、自然地理学关注的领域与论题冰冻圈：冰河过程与波动、冰川形,四、主要自然地理过程,物质能量循环,碳循环,氮循环,水循环,侵蚀沉积过程,人类对地球表层的塑造,四、主要自然地理过程物质能量循环,地球系统的能量平衡,约,50%,的太阳能直接被臭氧和云层吸收或反射；,其余,50%,直接到达地表，其中,47%,的热量被吸收后转化为长波辐射：,42%,被大气吸收缓慢释放，,5%,直接释放出大气层,地球系统的能量平衡约50%的太阳能直接被臭氧和云层吸收或反射,地表物质循环,-,大气环流,哈得莱正环流：空气在赤道上升，流向热带，下沉到地面，又流回到赤道,在中、高纬度，地面为西风带，高空为东风带，在极地和副极地地带形成正环流圈，在地面形成了极地东风带。,地表物质循环-大气环流哈得莱正环流：空气在赤道上升，流向热带,地球表层系统的水循环,蒸发：海洋、湖泊、植物蒸腾、陆面、冰面和积雪；,对流：大气水分海陆交换,降水,海洋、湖泊、冰川积雪；土壤、地下水；蒸发、径流,(,湖泊、海洋）,冰川积雪,溶化河流湖泊、海洋,地下水地下径流河流湖泊、海洋,地球表层系统的水循环蒸发：海洋、湖泊、植物蒸腾、陆面、冰面和,地球表层系统的物质能量循环,地球表层系统的物质能量循环,地球表层系统的碳循环,大气,海洋,海洋生物,光合作用生物量沉积石灰岩、白云岩；煤、油,陆地植物光合作用生物量 木材、食物、土壤有机质,土壤有机质、水生生物体分解大气；生物呼吸大气,化石燃料燃烧大气,地球表层系统的碳循环大气海洋,地球表层系统的氮循环,硝化作用,反硝化作用,硝态氮,亚硝酸盐,地球表层系统的氮循环硝化作用反硝化作用硝态氮亚硝酸盐,地球表层系统的侵蚀沉积过程,侵蚀带,沉积侵蚀过渡,/,交错带,沉积带,地球表层系统的侵蚀沉积过程侵蚀带沉积侵蚀过渡/交错带沉积带,高寒区：冻融、冰川作用、剥蚀；冰积、残积,高原山地区：风蚀、剥蚀、水蚀、重力侵蚀；风积、洪积、残坡积,东部平原丘陵区：水蚀、冲积,高寒区：冻融、冰川作用、剥蚀；冰积、残积高原山地区：风蚀、剥,人类对地球表层的塑造,土地利用,改变,土地覆被,能量平衡,（,地表反照率、糙度、,温室气体）,水文循环,（,灌溉、蒸发、径流）,生物地球化学循环,（碳,-,氧,循环、,氮,循环、,矿物元素循环）,景观结构,（植被、地表形态）,地貌过程,（风蚀、水蚀、沉积）,人类对地球表层的塑造土地利用能量平衡水文循环生物地球化学循环,土地利用改变了全球生态系统结构，改变了水资源与水循环（据付伯杰的报告）,人工直接管理的生态系统达到陆地总面积的,40,以上，人类活动的影响遍及所有的生态系统,土地利用扩展使物种灭绝速率比自然背景值提高,2,3,个数量级，全球物种多样性降低,40,1960,年以来，对地表径流人工控制能力增长了,3,倍；水库蓄水量达到湖泊和河流的,3,6,倍，利用了近一半的可利用水资源,水资源利用每,10,年增加,20,，,15,35,地区出现过度利用，在,21,世纪将成为制约全球社会经济发展的主要因素,土地利用改变了全球生态系统结构，改变了水资源与水循环（据付伯,五、现代自然地理学的发展趋势,系统化、精细化、定量化和面向实践,五、现代自然地理学的发展趋势,强调系统和综合研究,将区域和全球作为一个自然和社会经济要素相互联系的系统对待：强调地域系统、土地系统、地球系统的研究,土壤,-,植物,-,大气系统（,SPAC,),土地生产潜力与人口承载力,全球气候和环境变化；全球自然地理学,微观与过程研究进一步深化,通过树木年轮、冰心、湖岩芯对过去环境重建,基于试验和模型的地理过程定量研究（生态系统的能量和水,循环、侵蚀沉积过程、化学元素循环、碳氮循环）,在研究内容上,强调系统和综合研究在研究内容上,返,回,返回,重视评估人类活动的影响,比较自然景观和人为景观的变化，测量人类影响的程度,研究人类活动对生态、环境和资源的影响,研究人为地貌；土地利用与土地退化；城市气候、大气和土壤污染等,紧密结合实践，面向社会需求,水土资源评价与合理利用,环境退化与保护、恢复,水土资源的污染与防治,自然灾害评估与预防（洪涝、干旱、滑坡泥石流等）,在研究内容上,重视评估人类活动的影响在研究内容上,在研究方法上,定量化、系统化和建模：土壤侵蚀模型、水文模型、土地生产力模型、土地利用变化模型等,GIS,、遥感和,GPS,技术的广泛应用,实验观测获取第一手资料,在研究方法上 定量化、系统化和建模：土壤侵蚀模型、水文模型、,六、现代自然地理学研究的社会需求,对资源与环境问题的全球关注，需要自然地理学的积极参与，寻求解决办法与可持续管理途径,自然环境,人类社会,资源,环境退化或灾害,六、现代自然地理学研究的社会需求对资源与环境问题的全球关注，,我国发展中的重大科技需求,我国面临,人口、资源、环境与发展的巨大压力，人地矛盾突出，需要研究：,水土资源的优化配置与综合开发利用,综合自然,/,资源区划、生态功能区划等,生态脆弱区生态系统服务功能的恢复重建,全球环境变化的影响与应对,人类活动对我国生态系统的影响,重大自然灾害的监测与预防,我国发展中的重大科技需求我国面临 人口、资源、环境与发展的巨,与自然地理学有关的主要国际计划,国际地圈生物圈计划（,IGBP,）,全球变化与陆地生态系统（,IGBP-GCTE,）,国际全球大气化学计划（,IGBP-IGAC,）,过去的全球变化研究计划（,IGBP