第八章 地球表层系统的整体特征
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摘要:岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用、相互影响,构成了地球表层系统,构成了地球表层环境。
圈层之间的相互作用,都是通过能量、物质与信息的交换完成的。
圈层之间相互作用的结果体现在地球表层环境的结构与特征上。
地域分异规律是对地球表层自然环境结构与特征的归纳与刻画,是岩石圈、水圈、大气圈、生物圈相互作用的结果。
土壤的形成离不开大气、水、岩石与生物的参与,也是四大圈层相互作用的结果。
关键字:地球表层系统相互作用能量传递结构特征1.地球表层四大圈层的概念①大气圈:大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,它包围着海洋和陆地。
大气圈没有确切的上界,在2000~16000公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。
在地下,土壤和某些岩石中也会有少量空气,它们也可认为是大气圈的一个组成部分。
地球大气圈是一个保护层,使人类免受有害射线的照射,同时提供了人类生存所必需的氧气。
②水圈:水圈是地表和近地表的各种形态水的总称,包括海洋、湖泊、河流、沼泽、冰川以及土壤和岩石孔隙中的水,生物圈中存在的水等。
水圈的主体是世界大洋,其面积占全球面积71%左右。
水是地球表面分布最广泛的物质。
同时,水也是地表最重要的物质和参与地理环境物质能量转化的重要因素。
③岩石圈:地壳是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的固体外壳,地球固体圈层的最外层,岩石圈的重要组成部分,其底界为莫霍洛维契奇不连续面(简称莫霍面)。
④生物圈:由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物,在地球上这个合适的温度条件下,形成了适合于生物生存的自然环境。
人是生物圈中占统治地位的生物,能大规模地改变生物圈,使其为人类的需要服务。
然而,人类毕竟是生物圈中的一个成员,必需依赖于生物圈提供一切生活资料。
人类对生物圈的改造应有一定限度,超过限度就会破坏生物圈的动态平衡,造成严重后果。
2.圈层之间能量的传递第一,大气圈与水圈之间进行着热能、动能、化学能和势能的传输与交换。
由于大气与水体之间温度的差异,大气圈与水圈之间热能交换一直在不停地进行着。
地理地球表层特征地球是我们居住的星球,其表层特征决定了我们生活的环境和地球上各种自然现象的发生。
本文将探讨地理地球表层的特征,从岩石组成、地貌特征、水资源、气候和生物多样性等方面进行分析。
一、岩石组成地球的地壳由岩石构成,主要分为三种类型:火成岩、沉积岩和变质岩。
火成岩是由地下岩浆冷却凝固形成的,如花岗岩、玄武岩等;沉积岩是由沉积物堆积形成的,如石灰岩、砂岩等;变质岩是在高温高压的条件下经历变质作用而形成的,如片麻岩、大理岩等。
岩石的类型和分布直接影响地球地表的形态和特征。
二、地貌特征地表地貌是地球表层的外部形态,包括山脉、平原、高原等。
山脉多由构造抬升和岩石的侵蚀作用形成,如喜马拉雅山脉;平原则是由河流、湖泊、风等力量的沉积造成的,如北方平原;高原是由构造抬升或者岩石侵蚀作用形成的,如青藏高原。
这些地貌特征直接影响到地球各地的气候和生态系统。
三、水资源地球上的水资源分布广泛,包括海洋、江河湖泊、冰川等。
海洋占据了地球表面的绝大部分,其中包含了丰富的矿产资源和生物资源;江河湖泊是地球上淡水资源的主要来源,也是人类生活和经济发展的重要基础;冰川储存了大量的淡水资源,对维持地球水平衡起到关键作用。
水资源的分布和利用直接关系到人类社会的发展和生态环境的保护。
四、气候地球的气候是地表特征的重要组成部分,受到纬度、地形、海洋等多种因素的影响。
根据不同的气候区域划分方法,地球上有寒带气候、温带气候和热带气候等。
寒带气候常年低温,温度极低,主要分布在地球的极地、高山地区;温带气候季节分明,有四季之分,主要分布在地球中纬度地区;热带气候温暖湿润,雨量充沛,主要分布在赤道附近地区。
气候条件决定了地球上植被分布、农作物产量等重要因素。
五、生物多样性地球表层丰富的生物多样性是地球最宝贵的财富之一,包括动物、植物、微生物等。
各地的生物多样性受到环境因素的影响,如气候、地形、水资源等。
热带雨林是地球生物多样性最为丰富的地区之一,拥有大量的物种和生态系统;而极地地区由于极端的温度条件,生物多样性相对较低。
地球表层范围及其特点地球是我们所居住的行星,它的表层范围指的是地球的外部地壳,也就是地球的表面覆盖的区域。
地球表层范围包括陆地、海洋和大气层三部分,每一部分都具有独特的特点和功能。
首先是地球的陆地表层。
地球上的陆地主要分布在五大洲上,包括亚洲、非洲、北美洲、南美洲和欧洲,以及许多小型的岛屿和岛国。
陆地表层的特点是地势高低不平,包括高山、平原、丘陵、河流、湖泊等地貌。
地球上最高的山峰是珠穆朗玛峰,位于喜马拉雅山脉的中国和尼泊尔交界处,海拔达到8848米。
陆地表层还分布着丰富的自然资源,如矿产资源、森林资源、土壤资源等。
这些资源对人类的生存和发展起着重要的作用。
其次是地球的海洋表层。
地球的海洋广阔无垠,占地球表面的71%。
海洋表层的特点是水深较大,平均深度约为3800米。
海洋表层分为太平洋、大西洋、印度洋、南极洲洲际和北冰洋等五个主要的海洋区域。
海洋表层的功能非常丰富,它是地球上最大的水资源储存库,也是地球上最大的生物栖息地。
海洋中生活着各种各样的生物,包括鱼类、海洋哺乳动物、海洋植物等。
海洋还对地球的气候起着重要的调节作用,通过吸收和释放热量,影响着全球的气候变化。
最后是地球的大气层表层。
地球的大气层是包围地球的气体层,它主要由氮气、氧气、氩气和少量的二氧化碳、水蒸气等组成。
大气层表层的特点是气温、气压和湿度等参数的变化较大。
大气层分为对流层、平流层、中间层、热层和外层等不同的层次。
大气层表层的功能非常重要,它保护着地球上的生命免受太阳的强烈辐射和宇宙射线的伤害。
大气层还参与了地球的水循环、能量传递和气候变化等过程,对地球的气候和环境起着重要的影响。
总结起来,地球的表层范围包括陆地、海洋和大气层三个部分。
每个部分都具有不同的特点和功能,共同构成了地球这个生命之星的奇妙景观。
通过深入了解地球的表层范围,我们可以更好地保护和利用地球的资源,促进人类和地球的可持续发展。
第一章地理科学的研究对象地理科学的研究对象——地球表层陆地空间系统,研究核心——人地关系地域系统。
近代地理学开山大师亚历山大·冯·洪堡,以自然地理见长卡尔·李特尔,以人文地理见长地球表层:地球表层是地球的诸多圈层——大气圈、岩石圈、水圈、土壤圈、生物圈和智能圈——之间通过能量流和物质流及信息流而相互渗透和相互作用所形成的、逐级划分成若干地域的、以人类发展为中心的、开放的复杂巨系统。
地球表层的基本特征①整体性②分异性③时间性④人地性⑤变动性地球陆地表层空间系统∈地球陆地表层系统∈地球表层系统∈地球系统学术领地的适度扩张①向“地球陆地表层系统”的内涵扩张②向“地球海洋表层系统”的深入扩张③向“地球表层系统”的整体扩张④向“地球系统” 的深入扩张⑤向经济学、社会学、教育学和伦理学等诸多学科的学科扩张地理空间的基本类型: ①土地空间,自然的、生态的和资源的空间②基地空间,作为地表物质存在基地而言的,城市工业用地和居住用地等物质存在的基础的空间③距离空间,区位论和中心地论等研究中普遍使用的位置的空间④形态空间,作为社会文化地理学关注的人类活动在地表上所留下的痕迹的空间⑤还包括感应空间或心理空间地球表层陆地空间系统地球表层陆地空间系统的空间结构:空间系统是指系统各要素在空间上排列组合形成的稳定结构。
地球表层陆地空间系统的要素结构:指其地理要素之间通过能量流、物质流和信息流而相互联系、相互作用形成的具有复杂因果反馈关系的空间结构地球表层陆地空间系统的要素结构①自然地理要素结构②人文地理要素结构③综合地理要素结构地球表层陆地空间系统的时间结构:时间结构是指地球表层陆地空间系统及作为其一部分的“区域”或“地域”按着时间的进程所呈现出来的有规律有秩序的流动性、变动性结构。
第二章地理科学的研究核心“人地关系地域系统”中的“地域系统”1.要素关系角度的概念“人地关系地域系统”中的“地域系统”:指在某一个地域内的各种地理要素(自然地理要素、经济地理要素和人文地理要素)之间通过能量流、物质流和信息流等各种因果反馈关系而形成和维持的系统。
名词解释1人文地理学:是研究地球表层系统中人文事象的分布和空间结构及其周围地理环境的相关学科。
2.人地关系:人地关系就是人类活动及其形成的人文事项与其赖依存在的自然地理环境之间的关系。
3.地球表层系统:地球表层的范围为地表上下 15--20km,间距 30--40km。
地球表层系统的基本特征:①是人类的生活空间,地球表层系统不是抽象空间,是人类生活的空间,是人类活动舞台的空间,是人类活动的环境。
②具有特定的空间结构和区域差异。
③存在物质和能量的相互转化。
④要素间存在相互作用关系,某一要素的变化可以波及其他要素乃至整个系统的变化,在相互作用中,人类处于主动地位,因此必须调整人与自然的关系,使系统保持一种有序的运作状态。
⑤是发展变化的,地球表层系统随时间的发展会不断发生变化。
4.区位:区位是人类活动及其形成的人文事项占据的场所,同时还有位置的含义。
5.区位论:区位论是关于人类活动的区位选择,并分析其成因和预测其发展规律的理论。
6.区位因子:区位因子是指影响以致决定人文事项空间位置和组合关系的众多因子,亦称区位因素。
7.环境知觉:环境知觉是人们在环境外观基础上对地理环境的整体认识和综合解释的过程。
8.环境认知:环境认知是在环境知觉基础上人们对环境信息再现大脑后的认识。
9.地理物象:地理物象是指地理环境以及事物通过知觉、认知过程反应在人们头脑中的形象(映像)。
它是知觉判断、地理优选以及决策行为形成的基础。
10.人口:是指生活在一定社会,一定地区具有一定数量和质量的人的群体。
11.人口密度:人口数量与面积之比,比较密度(生理密度):单位农用土地面积上的人口数。
12.人口自然增长:由于人口出生和死亡而引起的人口数量增减过程,称人口自然增长。
13.人口社会增长:由于人口迁移所造成的人口增长,又叫人口机械增长。
14.人口迁移(population migration) 人们从一个地点向另一个地点的迁居活动。
15.国际人口迁移:人口跨国界并改变居住地达一定时期(1 年左右)的迁移活动。
地球表层的范围及其特点
地球表层是指地球外围的一层薄壳,主要包括地壳、地幔和地核三部分。
它的特点如下:
地壳:
- 位于地球表面,是地球最外层的一层固体壳;
- 厚度不一,平均约为30-50公里;
- 主要由岩石和矿物组成,包括岩石圈和板块;
- 分布不均匀,主要集中在陆地和海洋的底部。
地幔:
- 位于地壳下方,厚度约为2,900公里;
- 主要由固态岩石组成,具有较高的温度和压力;
- 呈现慢流的流动状态,直接影响板块运动和地震活动;
- 占地球体积的84%。
地核:
- 分为外核和内核,位于地幔下方;
- 外核主要由液态铁和镍组成,厚度约为2,200公里;
- 内核主要由固态铁和镍组成,直径约为约1,220公里;
- 内外核之间存在较大的温度差异和物质交换。
地球表层的特点总结:
- 地球表层是固体壳构成的,与地幔和地核形成了地球的结构层级;
- 地球表层的成分和结构存在差异,具有不均一性;
- 地球表层的特性和过程,如板块运动、火山喷发、地震活动等,直接影响地球的地貌、地壳变动和地球的演化过程。
综合自然地理学考点一.名词解释(打星号的是度娘货)1. *土地利用结构:一般指一定区域内,各种土地利用类型和土地覆被之间在数量上的比例关系,以各种土地利用类型和土地覆被占该区域土地总面积的比重表示。
2.垂直地带性:是随地势高低的变化沿垂直方呈水平环带状的现象。
3.地域分异规律:指自然地理现象各组成部分及整个的综合体分异的客观规律,有广义和狭义之分。
广义—陆地、海洋的地域分异规律;狭义—仅指陆地的地域分异规律。
4.省性:是指地带性条件下的非地带性。
它具有不同的等级规模,高一级省性是热量带范围内的省性。
5.带段性:是指非地带性区域单位内的地带性分异。
具有不同的规模。
6.三维地带性:包含两层意义,一是三维分异,即任何一个地带可以同时沿纬度、经度和垂直方向分异,其空间分异是三维的,水平地带和垂直地带同处于一个三维空间中。
二是三维一体,即一个地带所处的带谱,是纬度地带性、干湿度分带性和垂直带性共同作用的产物。
7.自然区划:地域分异规律作用的结果。
自然条件空间地理分布,具有逐渐过渡的性质,在差异中存在着过渡性,在过渡性中仍可以找到一些自然条件差异性较小,相似性较大的区域,把相似的划分为一区,把差异的划分为另一区。
8.双列系统:双列等级系统是把各级地带性单位和非地带性单位并列的等级系统,其理论基础是以地带性规律和非地带性规律为两种互不从属的规律作为前提。
双列系统中的地带性单位是以表现地带性规律为主的单位,非地带性单位则是以表现非地带性规律为主的单位。
9.单列系统:地带性分异因素和非地带性分异因素同时作用于地表自然界,区划单位应是同时反映出这两种分异因素的共同作用的完全综合体。
10.土地分级:土地分级是根据土地特性划分大小不同等级,但由于各级综合体特性划分大小不同等级是相对的。
等级的划分也是受一定的应用目的、特定的制图比例尺限制的。
11.土地分类:对每一级土地单位的类型划分。
在土地分级的基础上,依据一定的原则和指标,将同一等级的土地单位,按其相似性进行类群归并。
地球表层系统姓名:李娜班级:地信10901 序号:10摘要:地球表层系统是岩土圈、大气圈、水圈、人类圈和生物圈构成的地表自然社会综合体, 本文从研究地球表层系统的意义出发,引出地球表层系统的定义,阐述了地球表层系统的要素、结构和功能,并分析了各个圈层间的相互作用,最后阐明了协调人地关系是是地球表层系统研究的主要内容。
关键字:地球表层系统,要素,结构,功能,作用,关系。
1 地球表层系统的概念自80年代以来,由于生态和环境问题日益受到国人的重视,与此有关的一些学科都有了很大发展。
地球表层是人类生存的环境,其研究也越来越受到各个方面的关注,早在80年代末就形成了一个个研究热点,如地质、气象、海洋、生物、生态,就连医药界和哲学界都有人加入进来,而将生态系统置于地球表层中来进行相关研究更给人们展示了极为广阔的前景。
因为生态系统既是由地球表层演化而来,存在于地球表层中,本身又是地球表层的一部分。
人类之所以能在地球上生存与发展,完全仰仗于地球表层环境的供养与庇护[1]。
可是,进入90年代以后,有关地球表层的各种研究和讨论似乎进入了一个相对冷静的思考阶段.那么,研究地球表层究竟还有没有意义呢?要回答这一问题,我们首先得搞清究竟什么是地球表层。
1.1 地球表层系统的定义地球表层这一概念最早是由德国地理学家李希霍芬于1883年提出的。
当时他所说的“地球表层”是指地球岩石圈的上部,并认为这是地理学研究的核心。
后来,他又将这一概念的范围扩大到地表的岩石圈上部、水圈和大气圈下部,并提出地理学的任务就是集中研究地球表层相互联系的各种现象,尤其是人类与自然之间的相互联系。
李氏有关“地球表层”的概念后来得到西方地理学界的普遍赞同。
1910年,俄国地理学家布罗乌诺夫也提出,地球表层应为地表上下与人类有最直接关系的地球环境,实际上是些同心圈层,即由固体岩石圈上部圈层、液体水圈、生物圈和大气圈下部的气体圈等所组成的地表空间。
其实,他所说的地球表层与李希霍芬后期观点是一致的,只不过提法上有所不同而已。
初中地理地球表层第一篇范文:初中地理地球表层地球表层是地球最外层的固体壳层,主要由岩石、土壤、水体和大气等组成。
在初中地理课程中,地球表层是一个重要的学习内容,旨在帮助学生了解地球的构成、地理环境的特点以及人类活动对地球表层的影响。
以下是一篇关于初中地理地球表层的范文。
地球表层是地球最外层的固体壳层,它包括地壳、岩石、土壤、水体和大气等。
地球表层的形成和发展经历了漫长的地质历史,受到地球内部和外部环境的影响。
地球表层的构造和地貌、气候和生态、资源和环境等方面都具有复杂性和多样性。
一、地球表层的构造和地貌地球表层的构造和地貌是地球表层的重要组成部分。
地壳是地球表层的最外层,由岩石构成。
地壳分为海洋地壳和陆地地壳,其厚度不同。
岩石圈是地壳和上地幔顶部的硬壳层,包括岩石和土壤。
地貌是地球表层的地形和地势的总称,包括山地、平原、高原、盆地、海岸等。
地貌的形成受到地壳运动、侵蚀和沉积等地质作用的影响。
二、地球表层的气候和生态地球表层的气候和生态是地球表层的重要组成部分。
气候是地球表层大气环境的长期状态,包括温度、降水、风等。
生态是地球表层生物和非生物环境的相互作用,包括生物群落、生态系统和生物多样性等。
气候和生态的变化受到地球运动、大气环流、海洋循环等地质作用的影响。
三、地球表层的资源和环境地球表层的资源和环境是地球表层的重要组成部分。
资源是地球表层自然界提供的有用物质和能量,包括矿产资源、水资源、土地资源等。
环境是地球表层生物和非生物环境的总体,包括大气环境、水环境、土壤环境等。
资源和环境的变化受到人类活动、气候变化等地质作用的影响。
人类活动对地球表层的影响人类活动对地球表层产生了一定的影响。
人口增长和城市化导致土地利用和土地覆盖的变化,影响地貌和生态环境。
工业化和交通发展导致大气污染和气候变化,影响气候和环境。
资源开发和环境建设导致资源枯竭和环境破坏,影响资源的可持续利用和生态环境的稳定。
因此,人类应该意识到自己对地球表层的影响,采取有效措施保护地球表层,实现可持续发展。
第8章地球表层系统的整体特征第1节地球表层系统的结构第2节地球表层系统的功能第3节地球表层系统的概念模型一、地球表层系统的圈层结构六个子系统形成地表系统的空间序。
三个无机子系统:大气圈、水圈、岩石圈一个类有机子系统:土壤圈一个有机子系统:生物圈一个超有机子系统:人类圈或智慧圈每个圈层内部又有次级的组分和结构,形成一个有层序的整体,它们都属于开放系统。
(一)大气圈(atmosphere)1.包围地球,空间上连续的圈层;2.具有相对小的质量和厚度;3.具有较大的可压缩性,小的比热和密度;4.易于流动,具有很大的变率;5.对于外界扰动的响应时间最短;6.具有混沌性质——非线性;7.地球表层系统中能量传输的重要载体。
(二)水圈(hydrosphere)1.具有空间上不完全连续的性质;2.质量仅次于岩石圈;3.具有重要的热特性(如热容量高);4.生命过程的重要介质和活跃的外营力;5.不同水体对环境扰动的响应时间差别显著;6.排熵最有效的介质;7.地球表层系统中的能量储存器和稳定因素。
(三)岩石圈(lithosphere)1.固体地球的一部分,具有连续分布的特点;2.质量最大的圈层;3.通过地形对其它圈层的性质和状态产生影响;4.对外界环境扰动的响应时间最长;5.除了地震和火山活动外,运动异常缓慢;6.地球表层系统中“不变”的因子。
(四)土壤圈(pedosphere)1.呈不连续分布,且质量很小;2.处于大气圈、水圈、岩石圈和生物圈交界面;3.大气、水、岩石、生物之间进行物质与能量循环、转化、交换的中心场所;4.对于外界环境扰动的响应时间很长;5.地球表层系统中相对稳定的因子。
(五)生物圈(biosphere)(1)地球上所有植物、动物和微生物等生命有机体及其占据的空间;(2)呈不连续分布,且质量很小;(3)使太阳能在地表系统中传输、转化的过程延长,效率提高;(4)将负熵流引入地球表层系统,促进系统向有序方向演化;(5)生物圈对于大气圈变化的响应最为敏感,响应时间从季节到数百年;(6)在人类活动的巨大扰动下,生物物种的数量正在以很快的速度减少。
(六)人类圈(anthroposphere)(1)由人群(生命世界的一部分)、人造工具和人类创造的各种物品(器件世界)、以及作为人类大脑活动产物的文化(精神世界)组成;(2)从自然属性上看,人类圈是地表系统的一个普通的组成部分。
(3)从社会属性上看,人类具有主观能动性,能显著地改造其生存环境,也能通过人类文化进行自我控制,并将这种自控和对于环境的调控结合起来,以促进地球表层系统的进化;(4)控制人口的增长是协调人与环境关系,实现可持续发展的重要战略措施。
二、地球表层系统的时间结构整个地球表层系统及其各组成要素都具有随着时间的推移而变化的特性,形成系统的时间序。
(一)动态指系统的圈层结构及其功能不作根本改变的可逆变化,体现了系统的自稳定性。
这种变化通常具有不同的周期、振幅、趋势和阶段性。
昼夜节律, 季节节律, 超年节律高层次的节律往往包容着低层次的节律;低层次的节律则是高层次节律的组成部分。
(二)演化指系统的圈层结构及其功能作根本改变的、不可逆的或循环周期很长的变化。
自身演化是一种自然的过程,表现为系统从简单到复杂,从比较无序到比较有序的进化,也可称为自组织演化。
被动演化是一种叠加在自然过程之上的人文过程,表现为人类对于地球圈层结构与功能的某种改造,也可称为被组织演化。
它可以是完全不可逆的过程,也可能是周期很长的一种节律,但其周期的不确定性更大,构成了各种动态变化的大背景。
三、地球表层系统的时空尺度定义:在地球表层系统内发生的事件及其过程,都具有一定的空间与时间的延展性(界限),并且二者之间存在着一定的关系,称为时空尺度。
表现:不同时空尺度事件发生的驱动因子和控制过程是不同的。
(一)时间尺度1.五个时间尺度2.自然地理学的关注点注重现代的事件和过程,特别是从季节到近百年时间尺度上的过程,主要包括大气、海洋、陆地和生物之间的相互作用。
(二)空间尺度1.四个空间尺度2.自然地理学的着重点注重运用从全球着眼,从区域和地方入手的方法论,研究地方自然要素的综合,以及社会经济与生存环境变化之间的关系;地方之间的相互依存性与空间格局的形成;尺度之间的相互依存性与尺度转化机理。
(三)时空尺度的联系性各种事件和过程的时间尺度与空间尺度是相关联的。
一般来讲,较大空间尺度的事件和过程,其时间尺度的范围也较大;反之,时间尺度的范围也较小。
不同时间与空间尺度的事件和过程尽管影响范围不同,性质也各异,但它们是相互作用的,并且具有一定的尺度转换关系。
宏观事件是微观事件产生的背景,微观事件构成宏观事件发生的基础。
不同时间与空间尺度的组合具有一些典型事件和过程,要研究某种事件和过程,应该根据它发生的特征时空尺度确定研究的时段和区域范围。
地球表层系统中事件与过程的时空尺度第2节地球表层系统的功能定义: 系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、功效等,主要表现为在太阳能量输入驱动下的物理过程、化学过程和生物过程之间的相互作用。
两个层面:自然圈层之间人与环境之间一、圈层之间的相互作用(一)海-气相互作用热量交换:海洋占据地球表面积的71%,并且海水具有流动性和比热大的特点,它是地表系统中最主要的太阳能量存储器。
在热量交换中,海洋起着主导的作用。
动量交换:交换主要表现在大气通过风应力向海洋提供动量,形成海浪和洋流,并导致大范围内的能量与物质输送。
在动量交换中,大气起着主导的作用。
物质交换:水分交换是海-气界面物质交换的最主要过程;气体交换具有调节温室气体浓度的作用;盐粒交换,为大气提供了一种气溶胶。
地球表层系统各圈层之间的相互作用(二)陆-气相互作用热量交换:岩石、土壤和植被表面接受太阳辐射能,并通过热辐射、传导、湍流、对流、蒸发、蒸腾等形式加热大气,大气也通过红外辐射的形式对地面起到保温作用。
在热量交换中,陆地起着主导的作用。
动量交换:由于陆面起伏的地形、粗糙的地表物质和植被等产生的对于风的阻力,加大地面的摩擦。
物质交换:水分交换;植物与大气之间O2、CO2的气体交换;陆面的尘埃、花粉、气溶胶进入大气产生的颗粒物交换等。
(三)海-陆相互作用物质交换:最常见的海-陆间物质交换是入海河流将陆源的泥沙输入海洋,陆地在物质交换方面起着主要的作用。
动量交换:在滨海地区,海水的动能对海岸产生机械剥蚀作用,剥蚀下来的物质由海水搬运并沉积形成沙滩或砾滩。
海洋在动量交换中起着主要的作用。
海平面变化:由于全球气候变暖,使海水膨胀、极地冰原和大陆冰川融化,导致海平面上升。
小结:各圈层之间的相互作用往往具有物理、化学和生物过程的综合性质,某一种性质的变化可以引起其它性质发生相应的变化,这三种过程的相互转化与相互作用,在大气、土壤与生物之间的交界面上表现得最为显著。
二、人与环境的相互作用(一)在自然资源输入端的相互作用主要表现为人类开发、开采自然资源和物质,并将其输入到人类圈内或改变其在自然界中的位置与性质。
非生物性资源和原材料生物性资源和原材料土地和空间资源水资源空气资源生态包袱:资源开发与输入过程中的物质损失量。
人类与环境之间相互作用的模式全球非生物资源和原材料的产量及其生态包袱比值人类对资源的开发越剧烈,对自然界自身演化过程的扰动作用就越大,环境对人类的负面回馈作用也就越大且越深远,这样人类为改善其生存环境质量所需投入的附加自然物质与能量就会更大,从而引发成一个类似“滚雪球”的正反馈效应。
因此,尽可能减少物质和能量向人类圈的输入量,是改善人与环境间在自然资源输入端相互关系的唯一途径。
(二)在废弃物输出端的相互作用主要表现为废水、废气、固体废物的排放,农药、化肥的施用和流失。
物质守恒原理:输入量=存量+输出量在存量基本恒定的条件下,人类从自然界获取的资源数量越多,经生产和消费过程排放的废弃物数量就越多,同时,为了处理、处置这些废弃物所需消耗的附加自然物质和能量也就越多,这样必然加剧资源和原材料的消耗,从而会引发另一个正反馈效应。
由此可见,改善人与环境间在废弃物输出端相互关系的根本途径仍然是尽可能减少物质和能量向人类圈的输入量,并提高物质、能量和废弃物的循环利用效率。
我国物质需求总量已显著超过国土面积大致相当的、最大的发达国家美国,说明相对于美国而言,我国经济系统的物质资源投入超量,生态环境压力很大。
我国人均物质需求量虽然低于发达国家,但人均国内物质需求量已经超过荷兰和日本,说明经济系统的运行主要依赖于国内资源的消耗。
我国单位物质投入所创造的GNP数额明显低于发达国家,说明我国资源开发粗放,且利用效率低下。
物质输入总量与输出总量(不包括水)在1985-1997年期间呈现相似的增长趋势,说明输入量在一定程度上决定着输出量的多少。
因此,控制自然物质资源的输入量是减少输出端污染物排放量的有效途径。
自来水供应量和城市生活污水排放量的时间序列遵循多项式的统计关系,说明输入水量在很大程度上决定着废水的输出量,因此,节约用水才是治理水污染的根本途径。
物质消耗强度和物质排放强度(不包括水)均呈显著增大的趋势,并且人均物质输入量的增长速率大于人均物质输出量的增长速率,此外,在物质输出方面,废气和固体废弃物的人均排放量增长迅速。
在用水量与废水排放量的强度方面,人均用水量的变化趋势不甚显著,而人均城市废水排放量则逐渐减少。
物质利用效率明显提高,创造单位GDP的物质输入量与输出量(不包括水)均呈下降的趋势,其中,单位GDP的固体废弃物和废气排放量显著减少。
此外,单位GDP的水资源消耗量和废水排放量也呈减少的趋势。
第3节地球表层系统的概念模型定义:利用积累的大量观测和实验事实对这些子系统模型进行综合集成,用统一的观点加以解释,得到的一个关于地表系统变化的整体性的图象。
它以框图的形式表示,是对整个系统进行数值模拟计算的认识基础。
建立这种模型的基本假设是:地球表层作为整体具有可以理解的秩序。
地球表层系统的概念模型一、地球表层系统的驱动力量(1)太阳辐射直接或间接地影响着大气热力状态、运动状态和化学成分的变化,以及大气、海洋、陆地之间能量转换、物质循环的强度和速度的变化。
(2)地球内能最主要的驱动因子是火山活动,它通过喷发出多种颗粒物和气体引起大气上层化学成分发生显著改变,也属于一种外部的驱动力。
(3)人类活动改变自然物质含量的比例关系。
改变自然物质的赋存位置。
带给自然界原来不存在的物质。
二、地球表层系统的控制过程(一)物理气候过程受到太阳辐射能量输入、火山活动和平流层大气化学成分的影响,主要包括:大气动力过程海洋动力过程陆地表面的能量收支过程水分循环过程由于光、热、水是生物的基本生活条件,它们的变化必然会引起陆地和海洋生态系统结构与功能发生相应的调整。