第二章自然地理系统及地球内外部

第二章自然地理系统及地球内外部环境的影响自然地理系统的结构和功能地球内外部环境对自然地理系统的影响

人类与自然地理系统的相互作用当前对自然地理系统的数值模拟第一节自然地理系统的结构和功能一.自然地理系统的结构垂直分层结构

垂直分层结构作为地理空间信息的空间结构在第三维上的宏观表现，是自然地理学全面研究自然地理系统的重要内容。三维模型数据的获取成本依然很高，市场上还没有象二维GIS软件一样得到公认的可以满足大多数应用需要的成熟的商品化三维GIS软件.

渗透结构自然地理系统内部各子系统之间、子系统与系统之间、系统与外部环境之间都存在着相互依存、相互制约的关系，这种关系就是地理研究中的相关性。地域结构地域结构是自然地理学考察不同空间尺度自然地理系统的根本，是当前在2维或2.5维地理空间信息技术环境下研究自然地理系统的地理基础。时间结构在许多其他情况下，地理工作者总是要把时间要素作为分析研究地理现象的重要因子。从当前数据处理来看，有人把时间设置成专题属性，也有人把时间作为空间数据三维属性之后的第四维属性。

二.

自然地理系统的功能物质循环、能量流动、信息传递功能自稳定功能生产功能

自然地理系统的这些功能，决定了自然地理系统的特征和演变，因此可以通过研究自然地理系统的功能及其过程与规律，来预测系统的可能变化，并通过改变影响功能实现与变化的条件来改变系统的结构和演化趋势，从而实现对自然地理系统的模拟、调控和优化。第二节地球内外部环境的影响地外因素对自然地理系统的影响太阳活动的影响太阳辐射是自然地理系统的主要能量来源太阳活动对自然地理系统的影响

月球和太阳引力的影响陨石撞击的影响其他宇宙因素的影响二.地球因素对自然地理系统的影响日地距离及其环境意义地球形状和大小的地理意义地球公转的环境效应地球自转的环境效应三.地内因素对自然地理系统的影响地热能的影响地球内外部物质交换的影响第三节人类与自然地理系统的相互作用自然地理系统对人类的作用与影响自然地理系统及其演化为人类的诞生奠定了基础自然地理系统的地域差异为人类的生理特征分异打上烙印自然地理系统的区域特征造成人口分布的空间差异

自然地理系统的物质组成与人体的健康密切相关自然地理系统的自然条件禀赋影响人类社会的发展自然灾害对人类活动乃至生命安全产生明显的影响图2.3世界人口分布图(10-3㎎/g)(10-3㎎/ml)图2.4人体血液元素与地壳元素丰度对比（据汉密尔顿1965）图2.5自然灾害对经济发展的影响人类活动对自然地理系统的作用与影响

图2.6人口增长与自然环境各要素的变化改变息自然阿地理假系统梅的地域冻结构使地惜球环境足变化奴更趋锻复杂改变栽地表茎环境咳的演变储速率改变废自然堪地理录系统深的物质男循环打破乖自然桥地理壁系统能量符的自等然平塞衡威胁资源畅与环降境安蠢全激发镇了自然桑灾害亚的频暂数和局破坏王力到20世纪90年代萄，美竟国城衬市扩棕张所清导致供的农迷地面凑积减豪少的团速度胶是城钥市人调口增塔长速稠度的2倍。衔现在遭美国摇城市凶扩张恶每小鞠时要毙消耗险大约14渐6h勾m2的农带地。20世纪90年代轻中期窝以来鼠，中鸭国耕舞地每胳年约土减少10铸0万hm2，比滴两个错海南蝴省的终耕地脆还要矿多。耍其次防，人似类开征发利帖用，震使区旨域自健然景喉观发警生改拔变。榜如，欢人类品的过帖度放凝牧、眼过度个开垦距使草得原变井为荒凡漠；籍水库滩、塘斧洼的蚀建设须使旱碰地变努为水葵田；微干旱迈区的为人工斧灌溉掏、栽挺植使假荒漠续、戈支壁、区裸地刘等变黎为绿复洲或个人工廊绿地伟。随着介人类岩社会位的发熔展，坏其影他响的博广度队和深刚度日广益增额加，宜人类自活动绳的影笛响就绩日益绞重要桑。主暑要是刘通过铸以下半三条展途径怪进行斤的：只一是敌改变腐下垫愁面的催性质席；二剖是改侄变大餐气中侍的某棚些成遇份（证二氧互化碳委和尘爆埃等动）；姓三是蓬人为娘地释尺放热剪量。掌这些逝影响光的效絮果又雕互相嫁不同订，有价的增赛暖，勒有的隙冷却廉，有朴的增品湿，渴有的名变干住。而迫这些抬影响斤又是讲叠加饰在自膊然原篇因之肝上，瓶一起降对气问候产控生影陪响，鹅而且旋各个霞因子枣之间傅又互呼相影兽响，什互相烫制约痒。因坦此，税人类参活动匆影响聪气候盲变化慎的过微程更伤加复骡杂化舟了。峡正是斩由于义这个除原因炊，我阅们目衣前还莲不能茎了解咬人为睬影响冒所可谷能产蛾生的尼净效叠果。一是待由于苦人类怜活动框的干受扰，论加速花了坡娱面侵界蚀和述地貌崖自然法演化承速度替。有人需估算剩，在跑土壤搬侵蚀恐过程群中，腐由于团人类正的影核响，韵全球侧平均钻每年披每平字方公疗里的尸土地类上，堪损失臭掉的顷土壤泪为15箭00～85湾00娱0m3。而降天然译侵蚀息的背谁景值摆却只病有12～15丽00伸m3，前逼者是杀后者尺的12张5～17带0倍。二是脂人为域块体隐运动役，导唯致地赴表物督质快帝速运蜻移。三是股人为宏的河替流过饥程，茎加快钩了河坑床地足貌的督演变府。一是改变冬物质裂循环辨的空厅间范仿围与尽过程。如食实施膀跨流透域调歼水，贴改变址了两此个流轨域水梯的循窄环空贯间；临人工汗提灌录工程代，使梁水的救循环需不再惧遵循领重力盗作用悠下“后水往桑低处锤流”吩的自里然规岗律；科水库学的人脚工管柏控，洲改变遵了水衡循环尾的速窃度和稍时间租。二是改变相了物依质循钱环的槽形式。由冲于人斯类对跃自然倡物质龟的开派发利存用，尾人类激对自闹然的杰物质依循环也过程膜的一穷些重单要环滩节的物介入针能力利越来晓越强练，使豪物质盏循环辣表现罢出日可益明内显的逝“自最然—人工济二元复结构确”特柴点。首先碑是已谨经引细起全木球人悉类关斜注的截大气CO长2及CH未4、N2铲O、CF五C（氟诱氯烷旗烃）堤等其报它温室摔气体证浓度火增加的问吉题，旬研究叹认为愿，由小于大捷气温伶室气管体的侍增加吼，近搬百年租来，翠全球拾地面削平均街气温落增加伞了0.胁3℃～0.帆6℃。20世纪80年代默成为20世纪啦最热写的10年，19蓬88年的镜全球仗平均罢气温赚比19延49～19盒79年的门多年抖平均罗值高0.康34报℃，比20世纪嗓初高缺了0.与59伟℃。这慢些都待证明抹地球订确有嚷变暖序趋势庆。其瓜次，骆快速公城市睛化导晨致的群城市脂空间存范围纲迅速筒扩大饮，城市付热岛滚效应明显巾。研追究发私现，国城市窗年平健均气例温比奇郊区泽高出1°伴C，甚点至更妇多。与夏季巩，城善市局水部地碰区的拜气温妻有时笼甚至怨比郊保区高性出6°臂C以上新。1大量碑污染禾气体德的排沿放，臭氧坡空洞均问题已经勺不容悔忽视蓄，北锁极、持南极畅、北煮欧、铃青藏列高原膛，甚缎至部妇分城坟市上盟空都忽出现摔了臭体氧空号洞，状这将上严重要威胁茅地球巧环境抄和人鸣畜生别存安彻全。2极地晶冰川另退化，导姿致海穿平面增上升吓和地愿面增旱温。截由于缝全球谜气候锡变暖遭，南年极洲卷的冰崭盖正源在融仪化，守格陵惜兰岛赖冰源次变薄刘，海济平面迅在不么断上被升，误已危抚及全纤球沿棋海国竿家的计生存雕安全是。3自然网资源湾的消盗耗与舌破坏。20提10生命使行星必报告爷的生勺态足遥迹显虚示，惜人类浅现在鸟的消志耗需尽要1.阔5个地贼球支住撑。插该报炭告的兰“水胀足迹口”显乓示，皆全球71个国泼家正拨承受纷着缺用少淡辟水的摇压力绢。4生物精多样很性遭慢到破稠坏。Da柴il厌y(绣19母95成)对造楚成生但态系斜统退骑化和庄生物兴多样播性减臣少的醒人类熊活动茫进行拢了排主序：除过度卷开发(含直烘接破土坏和睁环境负污染授等)占35题%，毁戴林占30乏%，农驰业活将动占28肤%，过腿度收柏获薪每材占6%，生瞧物工卫业占1%。其脆中前3项人同类活爹动占93工%，而贸这些薄破坏激最直症观的昨结果蛋是造伙成了偏物种药生境朝的破防碎化味，栖粉息地馋环境误的岛棍屿化莫，使另生物遇生存修受到揪人类土活动钢强烈座的干亏扰和刃威胁爹，甚爹至给醒物种柄带来堤灭顶不之灾触。人类漆大规纱模开办挖和坝掠夺眉式的乖开采袄活动旨导致孕灾叫环境梦的稳宜定性吧降低，加坟速了羽自然降灾害西的发叨生。仗另外样，人凯类活懂动造驻成的全球绝变暖，的页确导秃致地治球降端雨、索降雪盆强度崇增加洲，洪冤水等班与气对候相位关的猪极端醋自然校灾害匪发生蓄增多。20世纪60年代鸽平均遵发生洗洪水涝灾害15主.1次，胆干旱5.唇2次，绩暴风起雨12畏.1次，民总数瘦为54飘.2次；20世纪70年代有平均赌发生劲洪水如灾害22刺.3次，勿干旱9.撕7次，扛暴风狮雨14拢.5次，允总数念为81次。20世纪70年代撕比20世纪60年代呢灾害通发生锅率增皆长了33％，信死亡占人数晌增加6倍。20世纪80年代适各种岸灾害疫和死骄亡人堵数超小过20世纪70年代债次数2倍以山上，括过去30年里奥，重饭大自困然灾没害发箭生的粘次数闯不断吵增加革，受李灾人蛾数每纱年增徒长6％，耍是全肥球人荣口增档长率躺的3倍。19倡51夫—1烧99辩9年，孕最恶腰劣极陈端降各水事缺件的施降水摔量年畜均升级幅约维为７押％。人—地关岭系的定定量何化研苗究方俘法“人左地关般系”钟是一催概括昏用语惑，它旁并非很仅指泊一般眯的人斩口与南土地去关系龙，而般是有找着更管为广咽阔的之内涵乡丰，它因指的福是人蝇类社敞会和传人类淘活动除与地懒理环屈境之多间的全相互伶关系揉。有写时，腔人们普用它跨来泛逆指人碌与自客然的摇关系谅。对人花一地纱关系异的度逗量，粱目前考，主貌要有太两种党方法烫，一种是溜基于从人地搜关系津演进壤状态栗的度读量，另一种展是对陆研究伴区生菊态盈谷亏的贸计算。在计墓算人碗地关鸭系演哥进状滔态时亡，首秧先要鲜对研酬究区菠的“招地—地对闹应状阴态”酒进行滤计算寺，即盛计算尤研究辫区与厚背景芹区的息资源叠环境兽对比喇状况爱；然清后再办考虑雹研究循区和策背景谁区的报人口所密度稳状况锤和经捧济状手况，烫最终墨算出搞研究炎区的梳人地似关系顿演进捏状态探。在计灶算生仆态盈烧亏时价，首渔先需到要计带算出测研究庙区的雾生态笨承载桶力，矮再算拢出研骄究区属的生于态足离迹，受最后茎，研巨究区逆的生预态承亿载力贤和生民态足叙迹之粪差就肝是研柔究区滤的人讯地关批系状竭态。人类钳活动刷与自悬然地挥理系凝统协胖调发拥展的滴关键徐及途愚径灾害破坏力人地关系的协调环境承载力资源生产力人口总量消费水平可再生自然资源非可再生自然资源环境品质系统完整性灾害频度生物种群与多样性人口基数人口自然增长率人口素质消费观念社会总消费环境纳污力图2.7人地关系协调的要素构成科学技术平衡社会铜总消组费与贯环境丑承载孔力构逮成了孝人类兰活动守与自楼然地民理系赛统协慈调的欧两个麻主要混方面贴，包青括人口洋、消财费、雾资源泰索取泻、环甩境承谎载力呀和灾定害破劳坏力等多闪个因夫子，经各因完子之挠间存叮在着惜错纵六复杂纪的地采理关雹系。社会晶总消府费是雷人口纯总量布和消拆费水瞒准的默函数，人口加总量形取决弄于人冤口基恰数与仔人口相增长炎率，龙消费赌水准貌取决转于人恒口素练质与旷消费丢观念昌。环境接承载用力是鸣资源粉生产明力、矿环境翼纳污纪力、世灾害若破坏系力的致函数，资源寺生产政力取铁决于题可再素生资俯源的田再生皂能力店与不谢可再饮生资听源的谷替代故能力，环境做纳污臭力取饼决于锁生态更系统挂的完耻整性辨与生信态环袋境品困质，灾害混破坏早力对渔环境慎承载乖力起永削减禽作用侨，取管决于持灾害仗结构荒与灾据害频竹度。第四柿节害当前坊对自坛然地软理系黑统的倍数值吐模拟概念由与进冬展数值强模拟羞也叫葬计算鸡机模亚拟。视它以财电子忘计算坊机为途手段研，通立过数妖值计挠算和辽图像防显示籍的方吼法，户达到条对工梦程问余题和晚物理做问题兵乃至尽自然萄界各戒类问则题研绒究的仔目的棋。自然雷地理壶问题研的系沫统性丽、复亩杂性盼决定事了数菊值模闹拟在便自然念现象绍、自很然过趴程研批究中努的必法要性骗及优旁势。岁因此研，数递值模汁拟是她现代端自然绳地理味学高间度定拼量化仁研究刮的重雹要技卸术手注段。研究颗者们渣往往逗在对放研究嗽对象奸深入预了解敲的前运提下战，将亏问题著抽象袭、简颠化，炕并表肝述为研数学洽式，棉然后灿用所胖得的绸模型伍结果目解释册实际弄问题丝式。相对秤而言万，我国闹在数竟值模晃拟领青域差树距较堵大，而巩且长确期低房诚水平宜重复衬。但毅是，袍近年脆来，菊我国盼在与石地学券计算羞有关殃的数罗值计柄算技幕术和射应用福数值考计算阅的地爽球科爆学前叛沿问佩题和德计算扣技术涨硬件躁上取倾得了珠一些培进展栽。例歇如，针对列在全汤球变墨化过豪程中惠的气积候变隙化数搞值模航拟，悔以及锯水环贱境、婆大气私环境卸、大索气降同水、国水循贝环、沙碳循洁环等裳过程蜻进行为了大菌量的陆数值类模拟菠研究。在乔数值疤模拟尤自动歇化领局域，辞联想起深腾68吓00已经肾在世世界超甲级计胳算机屈前50兆0名中多排名14，另测外在追软件锣研究膝上也渴开发泊了并猾行有泰限元忆程序鹊自动胆生成犯系统勤。但废总的盈来说严