16地球系统科学

1、第十五章 地球系统科学,15.1 地球系统科学 15.2 地球动力系统 15.3 开放的地球系统 15.4 地球层圈间的强相互作用 15.5 不可逆的进化 15.6 均变与灾变 15.7 各种时间尺度的周期性变化,第一节 地球系统科学,地球系统科学从整体论的观点出发研究地球大系统内的各个子系统。把地球当作一个行星整体来认识，进行各种空间尺度的变化和时间尺度的演化研究。打破了原有地球科学分科的局限性。,地球系统过程:特征空间尺度和特征时间尺度,第二节 地球动力系统,太阳系（携带地球）以220千米/秒的速度绕银河系中心运动，旋转一周需2.8亿年。 地球以30千米/秒的速度绕太阳公转。 地球的大气圈

2、、水圈、生物圈在不停的运动，形成了地球表层的外动力地质作用。 岩石圈（地壳）、地幔、地核进行着物质与能量的交换，形成了复杂的内动力地质作用过程。 地球上物质的运动遵循特有的动力学机制，既受到地球内部因素的影响，也受到地球外部天文因素的影响。,第三节 开放的地球系统,地球与太阳系（宇宙）进行着广泛的物质交换。 地球与太阳系（宇宙）之间进行着能量交换。 地球的形成与演化是在开放体系中进行的。,第四节 地球层圈间的强相互作用,地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。 非线性的规则： 1+12 正效应，系统良性发展。 1+1=2 正常状态，系统平衡。 1+12 负效应，系统

3、破坏。 地球子系统具有自组织特征，符合自相似（自复制、克隆）和分形分维原理。,地球系统的复杂性,复杂性是指地球各子系统之间的强相互作用而自发地涌现出系统总体形状、结构和动力学行为。复杂性是介于有序与无序之间的一种边缘现象。 复杂性领域包括了开放系统中有序与无序并存，线性与非线性并存，集中与分散并存，统一与分异并存，平衡与不平衡并存，渐变与突变并存。,正常年份太平洋温度对气候的影响,正常年份气流的变化,厄尔尼诺年东太平洋形成高温海水区域,厄尔尼诺年气流变化,地球内部层圈的耦合与解耦作用。 耦合是指两系统通过相互作用，彼此影响甚至联合的现象。 解耦是指两体系解除耦合关系后，各系统自成体系的现象。,

4、第五节 不可逆的进化,150亿年前宇宙大爆炸。 50亿年前形成原始太阳。 46亿年前形成原始地球。 38亿年前形成原始大陆和大气圈、水圈。 3018亿年前大陆增生。 5亿年前生物大爆炸。 地球的演化遵循由简单到复杂、由低级到高级的规律。是一种非线性的自发的自组织过程。,第六节 均变与灾变,地球的演化是在均变与灾变的交替中发展的。表现为稳定期与活跃期的更迭。 稳定期（均变期）：地球演化表现为相对平稳、有序的特征。大气圈、水圈、生物圈、岩石圈的变化相对平静。 活跃期（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、变质作用强烈。,第七节 各种时间尺度的周期变化,280(+25)Ma:一个银河年，与地质年表中代的时间近似。中生代+新生代，古生代，震旦纪。 33(+3)Ma：太阳系穿过银道面，与地质