地理科学

现代自然科学分支

“地理科学”这一概念是在1986年由中国科学家钱学森提出的。

学科体系

“地理科学”这可以分为三个层次，即基础理论层次（基础科学）、技术理论层次（技术科学）、技术层次（工程科学）。

一般认为，基础理论层次包括理论地理学、区域地理学、部门地理学（如自然地理学、人文地理学及其分支）。

技术理论层次主要是研究应用的地理理论，如建设地理学、应用地貌学、应用气候学等。

技术层次包括灾害预报、生态设计、区域规划、计量地理学、地理制图、遥感技术、地理信息系统等方面的实际应用技术。这样理解的地理科学比传统意义上的地理学研究领域要广阔得多。

从学科性质上来说，它是受哲学指导的，自然科学与社会科学的融合。从层次上看，是一个“基础理论–技术理论–应用技术”的完整体系。

钱学森在现代人类知识体系11个门类中，将地理科学归结为自然科学与社会科学之间的桥梁科学。在五大开放的复杂巨系统中，把地理系统排在星系系统与社会系统之间。在社会总体设计部下设四大建设中，将地理建设与政治文明、物质文明、精神文明建设并列。

钱学森把地理科学看做是举足轻重的科学体系。钱学森从哲学高度，从人类知识体系的高度，从复杂性系统科学的理论框架中，从社会总体设计工程的实践出发，把地理学提升到为国民经济服务的科学，因此，地理科学具有重要的理论与实践意义。

学科发展

地学跟其他科学一样，20世纪取得了非常大的进展。通常所说的地学，包括了地质学、地理学、地球物理学、地球化学、气候学、大气科学、海洋科学、水文科学、环境科学、空间科学以及生态学的一部分，所以地学是一门很大的学科。

地学的根本任务在于认识地球，并且利用这种认识来维持人类生活和生产活动的可持续发展。地球能给人类生活和生产活动提供必需资源，比如我们所烧的煤和石油就是从地下开采而得到的。同时也会有自然灾害，比如干旱、地震、暴雨。我们研究地球就是为了保持和保护我们人类生存的环境，所以地学在我们工农业生产中和人民生活中起着必不可少的作用。

在二十世纪，地学取得了非常大的进展。首先，认识了地球的构造。地球外面有大气、海洋，而且认识到地球内部的构造，地球内部还是很复杂的，大致来说，地球是由地壳、地幔以及地核组成的。

在六十年代认识了板块理论，这对地学是一个革命性进展。地壳是由很多板块构成的，比如说欧亚大陆是一个板块，印度是一个板块，太平洋是一个板块等。

板块之间的相互作用会产生很多的现象，例如青藏高原就是由印度板块与欧亚大陆对碰隆起形成的；欧亚大陆与太平洋板块之间互相交错，在交错运动时就会发生地震，这就是日本、东南亚还有中国的台湾地震多的原因。

提出大陆存矿及成矿理论，人类的生存、工农业的生产需要矿物，这种理论为找矿提供了依据。

认识地球的演化。以前我们认为生物的演化是渐变的、缓慢的，由单细胞变成多细胞，再由多细胞变成两栖类、爬行类、哺乳类。但是地球的演化不是这样的，而有时是突变的，这种演变严重影响到地球上生物的演变，如云南省澄江动物群的发现，证明生物有一个大爆发的现象存在，而生物也有大灭绝的时代，如恐龙的灭绝就是在几千万年前白垩纪末行星撞击地球造成的。因此地球上生物演化于地球演化又很密切的关系。

提出地理的地带说。地带说是把地域按照能量、水分来划分，比方说我们把我们国家按照降水、蒸发分为湿润带，如长江和黄河流域，从内蒙直至长城以外为半干旱带，从新疆到河西走廊是干旱带。这是地理学的很大进步，以前我们只是知道按照气温分成热带、亚热带、寒带，而按照能量和水分来划分就更科学，更便于做工农业生产规划时的科学依据。

提出深海的地热理论。在二十世纪七十年代，地学科学家发现深海里存在裂缝，大量热量从固体地球里冒出来，虽然在此裂缝周围温度很高，但仍有生物生存着，而且这些生物已经生存了几百年，这是二十世纪的一大的发现。为什么生物在这么高温下还能生存，这是值得我们进一步去研究。

天气系统和气候系统的提出。在二十世纪二十年代左右，挪威的学者就已经开始研究天气变化了，提出天气系统和大气环流的概念。到了三十到四十年代，气象学家提出天气系统的变化是与大气中波长为几千公里的波动有关，从而使天气预报大大发展。

到了二十世纪七十年代，人们认识到气候变化，并且这种变化与气候系统有关，也就是说气候不仅只是大气的变化，而是大气与海洋、陆地、大气等等诸多因素相互作用的结果。气候系统的提出是地学的一个重大进展，地学以前各门学科互相独立在发展。人类活动放出大量二氧化碳，二氧化碳使地球增温，地球增温又影响了气候，气候变化的问题使我们成为一个把地球各圈层看成是一个互相作用的子系统。

地球气候系统的提出使地质、地理、海洋、大气等地学的分支学科结合到了一起，打个比喻说，地理学本来是地学的母亲，由于它的发展使得各个孩子都分家走了，各自发展去了，地球气候系统一提出来，这些孩子又走到母亲的身边来了。

发现大洋里边存在着海流。在二十世纪由于海洋观测技术的发展，发现了在大洋中存在着各种各样的海流。比如发现热带西太平洋表层存在着各种赤道流系，在二三百米深的大洋中还有潜流，这些海流变化能引起海洋状态的变化。

海流的形成和变化，这其中大气中的风起到很重要的作用，这就是风成环流。在比较深的海洋中，海流是由于海水的密度不均匀分布所造成的，而海水的密度又是由海水温度和盐分所决定，因此，这种海洋又称为温盐环流。

全球变化的认识。人类为了生存，或者某种程度上说为了享受，一方面大量发展各种工业，使二氧化碳的排放大量增加，另一方面又大量砍伐森林，制造家具或当燃料。二氧化碳就像花房的玻璃一样，它可以让太阳光进来，而热辐射却出不去。这就是温室效应。我们整个一百年来地球平均气温大约升高了0.6度，全球温度增高使中国北方气温升高、干旱加重，这个问题是很大的。

另外，在古人类研究方面也有很大发展，根据科学的发现和推断，北京猿人大约生存在五十万年以前，2005年又发现非洲人生活在离21世纪约二百万年前。如按照人能直立行走的标准，人类出现大概在四百万年以前，这是地学研究的成果。

地学对国民经济有很大的贡献：首先可以根据地学所研究的成果去发掘各种资源，从而为人类提供生活、工农业生产的资源。并且，由于地学研究的发展，海洋变化的预测、天气变化和环境质量的预报在某种程度上是可以做到的，并且，地震预报也在研究之中，从而减轻人类所面临的自然灾害，这是第二个应用。第三个应用就是地理信息系统。21世纪科学、文化、经济都离不开地理信息系统，地理信息系统把全球的地理信息数据化、系统化，这对我们进行地球系统科学研究、资源探测、自然灾害预测以及资源管理、区域规划都有很大帮助，使得我们地学一些学科研究定量化，所以地理信息系统发展非常快。

此外，地学另一个技术是遥感，特别是六十年代卫星发射成功发射以后，可以利用它来探测大气、监测海洋、探测资源，对各种自然灾害进行评估等。遥感技术在地学上的应用是很广泛的，也大大促进了地学的发展。

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