全球天气预报。20世纪60年代由于高速电子计算机问世,使得大气过程的数 值模拟成为现实。与此同时,1960年第一颗实验卫星的发射成功,从空间对地 球表面和大气进行全球观测方面取得了崭新的发展。1966年第一批极轨气象 卩星投人使用,1974年一系列地球静止环境卫星开始运作。这些空间飞行器能 够连续地获得全球温度、云覆盖和其他大气变量,以补充原有的地面和高空观 测。目前的区域天气预报几乎完全是依靠这些资料的数值预报。陆地和海洋的 研究也给人类带来很多实际利益。研究地壳运动和板块构造可以发现潜在的火 山爆发和地震活动区,并作出预报。特别是通过研究特定地球化学过程,我们已 经知道地球上石油、天然气和金属矿床的分布情况。从卫星观测到的海洋颜色 中可以识别浮游生物的密集区和捕捉时间,这样就可以开发渔业资源。所有这 些都说明对地球本身的科学问魎做全面系统的深入研究,有助于进一步开发地 球的丰宫宝藏。 第三,人类的新需求—全球环境变化研究。这一命题与本书内容和宗旨 密切相关。由于地球是人类赖以生存和发展的物质源泉和环境,因而人类总是 把自已的命运与地球的演化和太阳对地球的影响紧糖地联系在一起。长期以 来,一般认为,地球演变的主要因素源于自然变化,如日地间距离变化,大气和海 洋湍流,地壳板块漂移,造山运动,火山爆发,冰川伸缩,以及河流变动等过程。 但是,在近几个世纪里,人类的社会经济和技术活动,却对全球变化产生了明显 的影响。人类自身已不仅是地球系统的一部分,并且直接成为全球变化的影响 力。在这种情况下,若人类违背客观规律危害了自然界那么,自然界也会以种 种方式报复人类。因此人类必须审慎从事,必须尊重自然规律,才可能支配自然 界。全人类对自然赖以生存的地球的未来负有新的责任。而这些只有基于理智 的行动,科学地研究地球系统的整体行为,积累完整的知识,才能合理地支配和 管理地球。 地球系统科学在内容上虽然仍以传统地球科学为基础,但其重点被放在对 地球各部分之间的相互作用和相互关系的认识上,以便把地球各部分的组合作 为…个统一的动力学系统加以研究。地球系统科学方祛的基点是把地球看成是 个时、空尺度极宽的,各种相互作用过程的联合体,而不是各个部分的简单集 合,特别重视了解岩石圈、物理气候系统(大气、海洋与陆地地面)和生物围之间 的相互作用。地球系统中各种现象和过程的空间尺度可以从几毫米到地球周 长,时间尺度可以从几秒到几十亿年。由于地球各部分之间存在着藕合性,一个 部分发生的变化可以从空间和时间上影响到其他各个部分。由于地球系统是非 线性的,故某一时间尺度的变化,会传播到其他时间尺度。这决定了地球系统科 学的主要方法是按时、空尺度,而不是按学科对各种地球过程进行研究。通过这 种方法,以达到了解、描述模拟和预测地球过去和未来演变的情况。 一