2025年大学《地球系统科学》专业题库- 地球系统科学对环境治理的启示

2025年大学《地球系统科学》专业题库——地球系统科学对环境治理的启示考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内。）1.下列哪一项不属于地球系统科学通常关注的核心圈层？A.大气圈B.水圈C.人类活动圈层D.岩石圈2.在地球系统中，森林通过光合作用吸收二氧化碳，这主要体现了哪种过程？A.物理过程B.化学过程C.生物过程D.地质过程3.当大气中温室气体浓度增加导致全球变暖时，冰川融化加速，进而导致海平面上升，这描述了地球系统中的：A.正反馈机制B.负反馈机制C.耦合关系但无反馈D.线性因果关系4.地球系统科学强调“整体性”视角，其根本原因在于：A.地球各圈层物质和能量交换极其频繁B.环境问题往往是单一原因造成的C.人类活动对地球系统影响微乎其微D.传统科学研究已经足够全面5.“恢复力”（Resilience）在地球系统科学语境下，主要指：A.系统抵抗干扰并维持其结构和功能的能力B.系统在受到干扰后快速恢复到原状的能力C.系统对外部输入的敏感度D.系统内部各要素之间的关联强度6.以下哪种环境治理策略最符合“基于自然的解决方案”（NbS）的理念？A.大规模建设人工水库调节径流B.全面禁止某种农业活动以减少污染C.通过植树造林增强区域水源涵养能力D.依赖先进技术进行污染物末端处理7.地球系统科学视角下，理解城市热岛效应需要考虑：A.城市建筑材料的比热容B.城市人口密度与能源消耗C.城市下垫面性质改变对能量平衡的影响D.城市交通管理效率8.循环经济原则在地球系统科学框架下的核心体现是：A.提高资源利用效率B.减少废弃物排放C.实现资源在生态系统和经济系统中的闭环流动D.降低生产成本9.将土地利用变化（如毁林开荒）对区域水文循环、生物多样性及碳循环的综合影响纳入考量，体现了：A.线性思维方法B.系统工程方法C.静态平衡分析方法D.单因素归因方法10.评估一项环境治理政策是否成功，从地球系统科学角度看，关键在于：A.政策执行是否到位B.是否有效改善了目标区域的环境状态C.是否维持或增强了当地生态系统的健康和功能D.是否获得了经济上的显著效益二、简答题（每小题5分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述“正反馈”与“负反馈”在地球系统中的区别及其各自对系统稳定性的作用。2.简述“人地系统”（Anthroposphere-GeosphereSystem）的概念及其在环境治理中的意义。3.简述地球系统科学视角下，“阈值”（Threshold）或“临界点”（TippingPoint）的概念及其对环境管理的启示。4.简述将“恢复力”（Resilience）思想应用于城市环境治理的可能途径。三、论述题（每小题15分，共30分。请结合具体实例，深入阐述下列问题。）1.运用地球系统科学的多圈层耦合观点，分析气候变化对区域水资源系统可能产生的影响，并探讨相应的环境治理启示。2.论述地球系统科学如何为“可持续发展”提供理论基础和实践指导。请结合具体的环境治理原则或方法进行说明。四、案例分析题（20分。请阅读以下案例，并回答问题。）案例：某流域历史上森林覆盖率高，水系发达。近年来，由于大规模砍伐森林、过度放牧和城市化扩张，该流域水土流失严重，输入下游湖泊的泥沙和污染物增加，导致湖泊水体浑浊、富营养化加剧，生物多样性下降，下游居民饮用水安全受到威胁。同时，区域气候也呈现出干旱化趋势。问题：请从地球系统科学的角度，分析该流域所面临的主要环境问题及其相互关联（即圈层耦合与反馈机制）。并基于地球系统科学的原理，提出一套综合性的环境治理建议，强调应遵循的原则和方法。---试卷答案一、选择题1.C2.C3.A4.A5.A6.C7.C8.C9.B10.C二、简答题1.正反馈是指系统受到扰动后，其响应使扰动进一步加剧，导致系统偏离原状态更远。它倾向于使系统不稳定。负反馈是指系统受到扰动后，其响应使扰动减弱，有助于系统恢复到原状态或新的平衡状态。它倾向于使系统稳定。在地球系统中，负反馈机制是维持系统长期稳定和平衡的关键，例如，气温升高导致冰雪融化加速（正反馈），但融化后的冰雪反光增强（负反馈）有助于降温。而某些正反馈（如极地冰盖融化变黑吸收更多阳光）则会加剧气候变化。2.人地系统是指人类社会（包括人口、经济、文化、技术等）与地球自然系统（包括大气、水、岩石、生物等圈层）相互作用、相互影响构成的复杂耦合系统。其意义在于，环境问题本质上是人地系统相互作用失调的结果，因此环境治理必须综合考虑自然规律和社会经济因素，寻求人地和谐共生的路径和策略，例如制定符合生态承载力的政策、发展绿色经济、推广可持续生活方式等。3.阈值（Threshold）或临界点（TippingPoint）是指系统在受到持续扰动时，其状态会在某个临界值处发生突然、剧烈且往往是不可逆转的变化。达到阈值后，即使扰动减弱，系统也难以恢复到原状态。在地球系统中，存在许多生态阈值，如森林覆盖率低于某个水平可能导致土地退化、海平面上升超过某个阈值可能引发连锁的气候灾难等。对阈值的认识对环境管理至关重要，意味着需要预防性干预，避免系统跨越临界点，并维持系统的恢复力以适应自然的波动。4.运用恢复力思想进行城市环境治理，可以采取以下途径：1）保护城市中的自然空间和生态廊道，如公园、湿地、绿道等，维持生态系统的多样性和连通性，增强其抵抗干扰和自我组织恢复的能力；2）采用韧性城市设计，如建设低影响开发（LID）设施管理雨水，增强城市水系统的适应性和恢复力；3）建立冗余和多样的城市基础设施网络，减少单点故障导致的系统性崩溃；4）鼓励社区参与和地方适应能力建设，提升城市居民应对环境变化和灾害的能力；5）实施适应性管理策略，根据环境反馈动态调整治理措施。三、论述题1.气候变化对区域水资源系统的影响涉及大气圈、水圈、岩石圈（冰雪圈）和人类活动圈层的复杂耦合。大气圈：全球变暖导致大气环流模式改变，可能改变区域的降水时空分布，增加极端降水事件频率（洪涝）或加剧干旱。水圈：冰川和积雪融化加速，短期内增加径流，但长期可能导致水源枯竭；海平面上升可能影响沿海地区的地下水和地表水补给。岩石圈（冰雪圈）：冻土融化可能释放大量温室气体，并改变区域水文过程；地下水系统响应时间滞后。人类活动圈层：气候变化影响农业灌溉需求；人口增长和经济发展加剧水资源需求压力；土地利用变化（如城市扩张、植被破坏）影响区域蒸散发和径流。这些耦合作用通过正负反馈机制（如蒸发增加导致干旱，进而影响冰川融化）共同塑造水资源系统的动态变化。环境治理启示包括：1）采用基于自然的解决方案（NbS）增强水源涵养和调蓄能力；2）建设适应性的水利基础设施，应对极端事件；3）实施跨流域调水和节水措施，优化水资源配置；4）加强区域合作，协同应对气候变化带来的水资源挑战；5）将水资源管理纳入综合的地球系统评估框架，理解各圈层耦合机制。2.地球系统科学为“可持续发展”提供了关键的理论基础和实践指导。理论基础：地球系统科学强调地球是一个相互关联、动态变化的整体，人类是社会-地球系统的一部分，必须尊重自然规律，认识到地球资源的有限性和环境的承载能力。这直接支持了可持续发展的核心思想——满足当代人的需求，同时不损害后代人满足其需求的能力。实践指导：*整体性与系统性原则：指导制定综合性的环境政策，考虑经济、社会、环境的协同效益，避免单方面追求发展而牺牲环境或社会公平。例如，在区域规划中需评估土地利用变化对水资源、生物多样性等多方面的影响。*恢复力与适应原则：强调保护和发展生态系统的自然资本（如多样性、生态过程），增强其抵抗干扰和自我恢复的能力，并建立适应未来不确定性的机制。例如，保护红树林和珊瑚礁以应对海平面上升和风暴潮。*循环经济原则：源于地球资源有限性的认识，指导从“线性经济”（开采-制造-使用-丢弃）向“循环经济”（资源-产品-再生资源）转变，最大限度地减少资源消耗和废物产生，如推广垃圾分类回收、发展工业生态园。*基于自然的解决方案（NbS）：利用生态系统服务功能解决环境问题，符合地球系统科学尊重自然、协同增效的理念。例如，通过植树造林固碳、通过湿地净化水质。*跨学科合作：环境问题复杂，需要整合自然科学、社会科学和人文学科的知识与方法，地球系统科学本身就体现了这种跨学科精神，为可持续发展实践提供了方法论支持。四、案例分析题系统问题分析：该流域面临的环境问题主要包括水土流失加剧、水体富营养化、生物多样性下降和区域气候干旱化。这些问题相互关联，形成了一个复杂的人地系统退化闭环。1.人地系统交互与耦合：大规模砍伐森林（人类活动，影响岩石圈/生物圈）导致植被覆盖度下降，土壤抗蚀能力减弱（岩石圈/生物圈），直接引发严重的水土流失。流失的泥沙和携带的养分（化学物质，岩石圈/生物圈）进入水系（水圈），导致下游湖泊水体浑浊、富营养化（水圈/生物圈）。森林减少也降低了区域蒸腾，改变了能量平衡和水循环（大气圈/水圈/生物圈耦合），可能加剧区域干旱化趋势（大气圈）。2.反馈机制：森林砍伐对水土流失的加剧构成了一个正反馈（或快速响应环节），即植被破坏->水土流失增加->泥沙入湖。泥沙入湖进一步导致水体浑浊，可能改变水体光照条件，影响水生生物（负反馈，但若超出阈值则导致生物多样性下降）。区域气候干旱化则可能进一步抑制植被恢复，形成另一正反馈（干旱->植被衰败->水土流失加剧）。3.多圈层影响：问题涉及岩石圈（土壤、基岩）、水圈（地表水、地下水、湖体）、生物圈（植被、水生生物）、大气圈（降水、蒸发、能量平衡）以及人类活动圈层的深刻耦合与相互作用。人类活动是主要的驱动因素，而各圈层的响应和相互作用共同构成了复杂的环境系统退化。环境治理建议（基于地球系统科学原理）：1.遵循整体性原则：治理需综合考虑水、土、气、生各要素的相互作用，实施跨部门、跨区域的协同治理策略。不能仅关注单一问题（如仅治理水体污染）而忽视源头（水土流失）。2.恢复生态系统服务功能（NbS与恢复力）：*核心措施：大力实施流域生态修复，如在坡耕地、侵蚀沟等地块重建植被（植树造林、种草），恢复森林和草地覆盖，增强土壤保持能力（恢复岩石圈/生物圈健康）。*保护关键斑块：保护好流域内现有的水源涵养林、湿地等关键生态系统，维持生态廊道连通性，保护生物多样性（维护生物圈恢复力）。*利用自然过程：恢复或营造能够增强水循环的植被格局，如增加蒸腾，调节区域小气候（影响大气圈/水圈）。3.实施适应性管理（考虑阈值与动态变化）：*监测与评估：建立完善的流域监测网络，实时监测水土流失、水质、生物多样性、气候等关键指标，评估治理效果和系统响应。*灵活调整策略：根据监测结果和气候变化趋势，动态调整治理措施，如针对不同坡度、土壤类型采取差异化的植被恢复策略；在干旱期加强节水灌溉和林草管护。4.控制外部扰动（人类活动管理）：*源头控制