地球表层与地球表层学

一、地球表层与地球表层学

地球表层是指与人类直接有关的一部分地球环境，其范畴大致上始大气对流层顶，下至岩石圈上部，包括大气、水、岩石、生物在内的特殊圈层。由于太阳辐射能在地球表层流通转化成负熵流，使地球表层形成远离热力学平衡态的稳定的耗散结构系统。包括庞大的自然地理系统、自然生态系统和人类生态系统(包括社会经济系统)3个基本层次；它是一个由非生物过程、生物过程和逐渐居于主导地位的人文过程相互叠加有自组织能力的物质体系，具有从混沌到有序的长期演化发展历史。

事实上，人们在很早以前就把地球表层看做一个整体的物质体系来研究。1875年奥地利地质学家休士(E.Suess)称它为生物圈，20世纪20年代苏联矿物学家维尔纳茨基(V.I.Vernadsky)进一步阐明了生物圈的概念。1883年李希霍芬(F.V.Richthofen)首先提出地球表面的概念，认为地理学就是研究地球表面上相互联系的各种现象。1910年苏联地理学家勃罗乌诺夫(P.I.Brounov)提出地球表层概念。此后地理学界将地球表层称为地理壳、景观壳、生物圈、地壳外层、地理环境、最大的生态系统等。名称虽然不同，所划定的范畴也有所差异，但其研究对象均指地球表层这一组独特的圈层。显然，上述任何一种理论，始终未能完整地概括地球表层全部实质性内容。随着科学技术的发展，特别是近数十年来地球物理学的突破，多种学科长足进步，人们可以迅速地获取地球表层运动的各类丰富信息。遥感技术、计算技术和工具的发展，为地球表层学的诞生孕育着直接条件，特别是系统科学和一些横断科学的兴起，为创立多学科、高层次的综合科学奠定了理论基础和方法。中国科学家钱学森于1983年倡议创建“地球表层学”，并认为是门“跨地理学、地质学、气象学、工农业生产技术、技术经济和国土经济的新学科”。1986年11月12日第二届全国天地生相互关系学术讨论会上，钱学森又提出地球表层学是地理科学的基础理论。著名地理学家黄秉维教授赞同有意识地建立研究地球表层这个巨系统的学科。这与国际学术界提出的“地球系统科学”相呼应。

地球表层学是沟通自然科学与社会科学的交叉学科，有广阔的研究领域和丰富的研究内涵，主要研究地球表层各子系统之间能量、物质和信息的流动转化及动态规律，有序与混沌，人和环境之间的相互作用，外部空间环境及其物质能量流对地球表层及人类的影响，地球表层的结构、功能及历史演化。地球表层学是在地理学、地质学、气象学、水文学、人类生态学、资源学、地震学、环境科学等基础之上的更高层次的综合与概括。其研究目的是不断地改造和协调自然地理系统与生态系统，避免错误的策略和盲动导致地球表层的退化，克服熵增，改善其功能和结构，提高自然生产力。