第二章自然地理系統(tǒng)及地球內(nèi)外部

第二章自然地理系統(tǒng)及地球內(nèi)外部環(huán)境的影響自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能地球內(nèi)外部環(huán)境對自然地理系統(tǒng)的影響

人類與自然地理系統(tǒng)的相互作用當(dāng)前對自然地理系統(tǒng)的數(shù)值模擬第一節(jié)自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能一.自然地理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)垂直分層結(jié)構(gòu)

垂直分層結(jié)構(gòu)作為地理空間信息的空間結(jié)構(gòu)在第三維上的宏觀表現(xiàn)，是自然地理學(xué)全面研究自然地理系統(tǒng)的重要內(nèi)容。三維模型數(shù)據(jù)的獲取成本依然很高，市場上還沒有象二維GIS軟件一樣得到公認(rèn)的可以滿足大多數(shù)應(yīng)用需要的成熟的商品化三維GIS軟件.

滲透結(jié)構(gòu)自然地理系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、系統(tǒng)與外部環(huán)境之間都存在著相互依存、相互制約的關(guān)系，這種關(guān)系就是地理研究中的相關(guān)性。地域結(jié)構(gòu)地域結(jié)構(gòu)是自然地理學(xué)考察不同空間尺度自然地理系統(tǒng)的根本，是當(dāng)前在2維或2.5維地理空間信息技術(shù)環(huán)境下研究自然地理系統(tǒng)的地理基礎(chǔ)。時(shí)間結(jié)構(gòu)在許多其他情況下，地理工作者總是要把時(shí)間要素作為分析研究地理現(xiàn)象的重要因子。從當(dāng)前數(shù)據(jù)處理來看，有人把時(shí)間設(shè)置成專題屬性，也有人把時(shí)間作為空間數(shù)據(jù)三維屬性之后的第四維屬性。

二.

自然地理系統(tǒng)的功能物質(zhì)循環(huán)、能量流動、信息傳遞功能自穩(wěn)定功能生產(chǎn)功能

自然地理系統(tǒng)的這些功能，決定了自然地理系統(tǒng)的特征和演變，因此可以通過研究自然地理系統(tǒng)的功能及其過程與規(guī)律，來預(yù)測系統(tǒng)的可能變化，并通過改變影響功能實(shí)現(xiàn)與變化的條件來改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和演化趨勢，從而實(shí)現(xiàn)對自然地理系統(tǒng)的模擬、調(diào)控和優(yōu)化。第二節(jié)地球內(nèi)外部環(huán)境的影響地外因素對自然地理系統(tǒng)的影響太陽活動的影響太陽輻射是自然地理系統(tǒng)的主要能量來源太陽活動對自然地理系統(tǒng)的影響

月球和太陽引力的影響隕石撞擊的影響其他宇宙因素的影響二.地球因素對自然地理系統(tǒng)的影響日地距離及其環(huán)境意義地球形狀和大小的地理意義地球公轉(zhuǎn)的環(huán)境效應(yīng)地球自轉(zhuǎn)的環(huán)境效應(yīng)三.地內(nèi)因素對自然地理系統(tǒng)的影響地?zé)崮艿挠绊懙厍騼?nèi)外部物質(zhì)交換的影響第三節(jié)人類與自然地理系統(tǒng)的相互作用自然地理系統(tǒng)對人類的作用與影響自然地理系統(tǒng)及其演化為人類的誕生奠定了基礎(chǔ)自然地理系統(tǒng)的地域差異為人類的生理特征分異打上烙印自然地理系統(tǒng)的區(qū)域特征造成人口分布的空間差異

自然地理系統(tǒng)的物質(zhì)組成與人體的健康密切相關(guān)自然地理系統(tǒng)的自然條件稟賦影響人類社會的發(fā)展自然災(zāi)害對人類活動乃至生命安全產(chǎn)生明顯的影響圖2.3世界人口分布圖(10-3㎎/g)(10-3㎎/ml)圖2.4人體血液元素與地殼元素豐度對比（據(jù)漢密爾頓1965）圖2.5自然災(zāi)害對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響人類活動對自然地理系統(tǒng)的作用與影響

圖2.6人口增長與自然環(huán)境各要素的變化改變息自然阿地理假系統(tǒng)梅的地域凍結(jié)構(gòu)使地惜球環(huán)境足變化奴更趨鍛復(fù)雜改變栽地表莖環(huán)境咳的演變儲速率改變廢自然堪地理錄系統(tǒng)深的物質(zhì)男循環(huán)打破乖自然橋地理壁系統(tǒng)能量符的自等然平塞衡威脅資源暢與環(huán)降境安蠢全激發(fā)鎮(zhèn)了自然桑災(zāi)害亞的頻暫數(shù)和局破壞王力到20世紀(jì)90年代萄，美竟國城襯市擴(kuò)棕張所清導(dǎo)致供的農(nóng)迷地面湊積減豪少的團(tuán)速度膠是城鑰市人調(diào)口增塔長速稠度的2倍。銜現(xiàn)在遭美國搖城市兇擴(kuò)張惡每小鞠時(shí)要斃消耗險(xiǎn)大約14漸6h勾m2的農(nóng)帶地。20世紀(jì)90年代輕中期窩以來鼠，中鴨國耕舞地每胳年約土減少10鑄0萬hm2，比滴兩個錯海南蝴省的終耕地脆還要礦多。耍其次防，人似類開征發(fā)利帖用，震使區(qū)旨域自健然景喉觀發(fā)警生改拔變。榜如，歡人類品的過帖度放凝牧、眼過度個開墾距使草得原變井為荒凡漠；籍水庫灘、塘斧洼的蝕建設(shè)須使旱碰地變努為水葵田；微干旱邁區(qū)的為人工斧灌溉掏、栽挺植使假荒漠續(xù)、戈支壁、區(qū)裸地劉等變黎為綠復(fù)洲或個人工廊綠地偉。隨著介人類巖社會位的發(fā)熔展，壞其影他響的博廣度隊(duì)和深剛度日廣益增額加，宜人類自活動繩的影笛響就績?nèi)找娼g重要桑。主暑要是劉通過鑄以下半三條展途徑怪進(jìn)行斤的：只一是敵改變腐下墊愁面的催性質(zhì)席；二剖是改侄變大餐氣中侍的某棚些成遇份（證二氧互化碳委和塵爆埃等動）；姓三是蓬人為娘地釋尺放熱剪量。掌這些逝影響光的效絮果又雕互相嫁不同訂，有價(jià)的增賽暖，勒有的隙冷卻廉，有樸的增品濕，渴有的名變干住。而迫這些抬影響斤又是講疊加飾在自膊然原篇因之肝上，瓶一起降對氣問候產(chǎn)控生影陪響，鵝而且旋各個霞因子棗之間傅又互呼相影獸響，什互相燙制約癢。因坦此，稅人類參活動匆影響聰氣候盲變化慎的過微程更傷加復(fù)騾雜化舟了。峽正是斬由于義這個除原因炊，我閱們目衣前還蓮不能莖了解咬人為睬影響冒所可谷能產(chǎn)蛾生的尼凈效疊果。一是待由于苦人類憐活動框的干受擾，論加速花了坡娛面侵界蝕和述地貌崖自然法演化承速度替。有人需估算剩，在跑土壤搬侵蝕恐過程群中，腐由于團(tuán)人類正的影核響，韻全球側(cè)平均鉆每年披每平字方公療里的尸土地類上，堪損失臭掉的頃土壤淚為15箭00～85灣00娛0m3。而降天然譯侵蝕息的背誰景值擺卻只病有12～15麗00伸m3，前逼者是殺后者尺的12張5～17帶0倍。二是脂人為域塊體隱運(yùn)動役，導(dǎo)唯致地赴表物督質(zhì)快帝速運(yùn)蜻移。三是股人為宏的河替流過饑程，莖加快鉤了河坑床地足貌的督演變府。一是改變冬物質(zhì)裂循環(huán)辨的空廳間范仿圍與盡過程。如食實(shí)施膀跨流透域調(diào)殲水，貼改變址了兩此個流軌域水梯的循窄環(huán)空貫間；臨人工汗提灌錄工程代，使梁水的救循環(huán)需不再懼遵循領(lǐng)重力盜作用悠下“后水往桑低處錘流”吩的自里然規(guī)崗律；科水庫學(xué)的人腳工管柏控，洲改變遵了水衡循環(huán)尾的速竊度和稍時(shí)間租。二是改變相了物依質(zhì)循錢環(huán)的槽形式。由沖于人斯類對躍自然倡物質(zhì)龜?shù)拈_派發(fā)利存用，尾人類激對自鬧然的杰物質(zhì)依循環(huán)也過程膜的一窮些重單要環(huán)灘節(jié)的物介入針能力利越來曉越強(qiáng)練，使豪物質(zhì)盞循環(huán)辣表現(xiàn)罷出日可益明內(nèi)顯的逝“自最然—人工濟(jì)二元復(fù)結(jié)構(gòu)確”特柴點(diǎn)。首先碑是已謹(jǐn)經(jīng)引細(xì)起全木球人悉類關(guān)斜注的截大氣CO長2及CH未4、N2鏟O、CF五C（氟誘氯烷旗烴）堤等其報(bào)它溫室摔氣體證濃度火增加的問吉題，旬研究嘆認(rèn)為愿，由小于大捷氣溫伶室氣管體的侍增加吼，近搬百年租來，翠全球拾地面削平均街氣溫落增加傘了0.脅3℃～0.帆6℃。20世紀(jì)80年代默成為20世紀(jì)啦最熱寫的10年，19蓬88年的鏡全球仗平均罷氣溫賺比19延49～19盒79年的門多年抖平均羅值高0.康34報(bào)℃，比20世紀(jì)嗓初高缺了0.與59偉℃。這慢些都待證明抹地球訂確有嚷變暖序趨勢慶。其瓜次，駱快速公城市睛化導(dǎo)晨致的群城市脂空間存范圍綱迅速筒擴(kuò)大飲，城市付熱島滾效應(yīng)明顯巾。研追究發(fā)私現(xiàn)，國城市窗年平健均氣例溫比奇郊區(qū)澤高出1°伴C，甚點(diǎn)至更婦多。與夏季鞏，城善市局水部地碰區(qū)的拜氣溫妻有時(shí)籠甚至怨比郊保區(qū)高性出6°臂C以上新。1大量碑污染禾氣體德的排沿放，臭氧坡空洞均問題已經(jīng)勺不容悔忽視蓄，北鎖極、持南極暢、北煮歐、鈴青藏列高原膛，甚緞至部婦分城墳市上盟空都忽出現(xiàn)摔了臭體氧空號洞，狀這將上嚴(yán)重要威脅茅地球巧環(huán)境抄和人鳴畜生別存安徹全。2極地晶冰川另退化，導(dǎo)姿致海穿平面增上升嚇和地愿面增旱溫。截由于縫全球謎氣候錫變暖遭，南年極洲卷的冰嶄蓋正源在融儀化，守格陵惜蘭島賴冰源次變薄劉，海濟(jì)平面迅在不么斷上被升，誤已危撫及全纖球沿棋海國竿家的計(jì)生存雕安全是。3自然網(wǎng)資源灣的消盜耗與舌破壞。20提10生命使行星必報(bào)告爺?shù)纳讘B(tài)足遙跡顯虛示，惜人類淺現(xiàn)在鳥的消志耗需盡要1.闊5個地賊球支住撐。插該報(bào)炭告的蘭“水脹足跡口”顯乓示，皆全球71個國潑家正撥承受紛著缺用少淡辟水的搖壓力絹。4生物精多樣很性遭慢到破稠壞。Da柴il厭y(繡19母95成)對造楚成生但態(tài)系斜統(tǒng)退騎化和莊生物興多樣播性減臣少的醒人類熊活動茫進(jìn)行攏了排主序：除過度卷開發(fā)(含直烘接破土壞和睜環(huán)境負(fù)污染授等)占35題%，毀戴林占30乏%，農(nóng)馳業(yè)活將動占28膚%，過腿度收柏獲薪每材占6%，生瞧物工衛(wèi)業(yè)占1%。其脆中前3項(xiàng)人同類活爹動占93工%，而貿(mào)這些薄破壞激最直癥觀的昨結(jié)果蛋是造伙成了偏物種藥生境朝的破防碎化味，棲粉息地饞環(huán)境誤的島棍嶼化莫，使另生物遇生存修受到揪人類土活動鋼強(qiáng)烈座的干虧擾和刃威脅爹，甚爹至給醒物種柄帶來堤滅頂不之災(zāi)觸。人類漆大規(guī)紗模開辦挖和壩掠奪眉式的乖開采襖活動旨導(dǎo)致孕災(zāi)叫環(huán)境夢的穩(wěn)宜定性吧降低，加墳速了羽自然降災(zāi)害西的發(fā)叨生。仗另外樣，人凱類活懂動造駐成的全球絕變暖，的頁確導(dǎo)禿致地治球降端雨、索降雪盆強(qiáng)度崇增加洲，洪冤水等班與氣對候相位關(guān)的豬極端醋自然校災(zāi)害匪發(fā)生蓄增多。20世紀(jì)60年代鴿平均遵發(fā)生洗洪水澇災(zāi)害15主.1次，膽干旱5.唇2次，績暴風(fēng)起雨12畏.1次，民總數(shù)瘦為54飄.2次；20世紀(jì)70年代有平均賭發(fā)生勁洪水如災(zāi)害22刺.3次，勿干旱9.撕7次，扛暴風(fēng)獅雨14攏.5次，允總數(shù)念為81次。20世紀(jì)70年代撕比20世紀(jì)60年代呢災(zāi)害通發(fā)生鍋率增皆長了33％，信死亡占人數(shù)晌增加6倍。20世紀(jì)80年代適各種岸災(zāi)害疫和死驕亡人堵數(shù)超小過20世紀(jì)70年代債次數(shù)2倍以山上，括過去30年里奧，重飯大自困然災(zāi)沒害發(fā)箭生的粘次數(shù)闖不斷吵增加革，受李災(zāi)人蛾數(shù)每紗年增徒長6％，耍是全肥球人榮口增檔長率躺的3倍。19倡51夫—1燒99辯9年，孕最惡腰劣極陳端降各水事缺件的施降水摔量年畜均升級幅約維為７押％。人—地關(guān)嶺系的定定量何化研苗究方俘法“人左地關(guān)般系”鐘是一催概括昏用語惑，它旁并非很僅指泊一般瞇的人斬口與南土地去關(guān)系龍，而般是有找著更管為廣咽闊的之內(nèi)涵鄉(xiāng)豐，它因指的福是人蠅類社敞會和傳人類淘活動除與地懶理環(huán)屈境之多間的全相互伶關(guān)系揉。有寫時(shí)，腔人們普用它跨來泛逆指人碌與自客然的搖關(guān)系諒。對人花一地紗關(guān)系異的度逗量，粱目前考，主貌要有太兩種黨方法燙，一種是溜基于從人地搜關(guān)系津演進(jìn)壤狀態(tài)栗的度讀量，另一種展是對陸研究伴區(qū)生菊態(tài)盈谷虧的貿(mào)計(jì)算。在計(jì)墓算人碗地關(guān)鴨系演哥進(jìn)狀滔態(tài)時(shí)亡，首秧先要鮮對研酬究區(qū)菠的“招地—地對鬧應(yīng)狀陰態(tài)”酒進(jìn)行濾計(jì)算寺，即盛計(jì)算尤研究辮區(qū)與厚背景芹區(qū)的息資源疊環(huán)境獸對比喇狀況愛；然清后再辦考慮雹研究循區(qū)和策背景誰區(qū)的報(bào)人口所密度穩(wěn)狀況錘和經(jīng)捧濟(jì)狀手況，燙最終墨算出搞研究炎區(qū)的梳人地似關(guān)系頓演進(jìn)捏狀態(tài)探。在計(jì)灶算生仆態(tài)盈燒虧時(shí)價(jià)，首漁先需到要計(jì)帶算出測研究廟區(qū)的霧生態(tài)笨承載桶力，矮再算攏出研驕究區(qū)屬的生于態(tài)足離跡，受最后莖，研巨究區(qū)逆的生預(yù)態(tài)承億載力賢和生民態(tài)足敘跡之糞差就肝是研柔究區(qū)濾的人訊地關(guān)批系狀竭態(tài)。人類鉗活動刷與自懸然地?fù)]理系凝統(tǒng)協(xié)胖調(diào)發(fā)擁展的滴關(guān)鍵徐及途愚徑災(zāi)害破壞力人地關(guān)系的協(xié)調(diào)環(huán)境承載力資源生產(chǎn)力人口總量消費(fèi)水平可再生自然資源非可再生自然資源環(huán)境品質(zhì)系統(tǒng)完整性災(zāi)害頻度生物種群與多樣性人口基數(shù)人口自然增長率人口素質(zhì)消費(fèi)觀念社會總消費(fèi)環(huán)境納污力圖2.7人地關(guān)系協(xié)調(diào)的要素構(gòu)成科學(xué)技術(shù)平衡社會銅總消組費(fèi)與貫環(huán)境丑承載孔力構(gòu)逮成了孝人類蘭活動守與自樓然地民理系賽統(tǒng)協(xié)慈調(diào)的歐兩個麻主要混方面貼，包青括人口洋、消財(cái)費(fèi)、霧資源泰索取瀉、環(huán)甩境承謊載力呀和災(zāi)定害破勞壞力等多閃個因夫子，經(jīng)各因完子之撓間存叮在著惜錯縱六復(fù)雜紀(jì)的地采理關(guān)雹系。社會晶總消府費(fèi)是雷人口純總量布和消拆費(fèi)水瞞準(zhǔn)的默函數(shù)，人口加總量形取決弄于人冤口基恰數(shù)與仔人口相增長炎率，龍消費(fèi)賭水準(zhǔn)貌取決轉(zhuǎn)于人恒口素練質(zhì)與曠消費(fèi)丟觀念昌。環(huán)境接承載用力是鳴資源粉生產(chǎn)明力、礦環(huán)境翼納污紀(jì)力、世災(zāi)害若破壞系力的致函數(shù)，資源寺生產(chǎn)政力取鐵決于題可再素生資俯源的田再生皂能力店與不謝可再飲生資聽源的谷替代故能力，環(huán)境做納污臭力取餅決于鎖生態(tài)更系統(tǒng)掛的完恥整性辨與生信態(tài)環(huán)袋境品困質(zhì)，災(zāi)害混破壞早力對漁環(huán)境慎承載乖力起永削減禽作用僑，取管決于持災(zāi)害仗結(jié)構(gòu)荒與災(zāi)據(jù)害頻竹度。第四柿節(jié)害當(dāng)前坊對自壇然地軟理系黑統(tǒng)的倍數(shù)值吐模擬概念由與進(jìn)冬展數(shù)值強(qiáng)模擬羞也叫葬計(jì)算雞機(jī)模亞擬。視它以財(cái)電子忘計(jì)算坊機(jī)為途手段研，通立過數(shù)妖值計(jì)撓算和遼圖像防顯示籍的方吼法，戶達(dá)到條對工夢程問余題和晚物理做問題兵乃至盡自然萄界各戒類問則題研絨究的仔目的棋。自然雷地理壺問題研的系沫統(tǒng)性麗、復(fù)畝雜性盼決定事了數(shù)菊值模鬧擬在便自然念現(xiàn)象紹、自很然過趴程研批究中努的必法要性騙及優(yōu)旁勢。歲因此研，數(shù)遞值模汁擬是她現(xiàn)代端自然繩地理味學(xué)高間度定拼量化仁研究刮的重雹要技卸術(shù)手注段。研究顆者們渣往往逗在對放研究嗽對象奸深入預(yù)了解敲的前運(yùn)提下戰(zhàn)，將虧問題著抽象襲、簡顛化，炕并表肝述為研數(shù)學(xué)洽式，棉然后燦用所胖得的綢模型伍結(jié)果目解釋冊實(shí)際弄問題絲式。相對秤而言萬，我國鬧在數(shù)竟值?；螖M領(lǐng)青域差樹距較堵大，而鞏且長確期低房誠水平宜重復(fù)襯。但毅是，袍近年脆來，菊我國盼在與石地學(xué)券計(jì)算羞有關(guān)殃的數(shù)羅值計(jì)柄算技幕術(shù)和射應(yīng)用福數(shù)值考計(jì)算閱的地爽球科爆學(xué)前叛沿問佩題和德計(jì)算扣技術(shù)漲硬件躁上取傾得了珠一些培進(jìn)展栽。例歇如，針對列在全湯球變墨化過豪程中惠的氣積候變隙化數(shù)搞值模航擬，悔以及鋸水環(huán)賤境、婆大氣私環(huán)境卸、大索氣降同水、國水循貝環(huán)、沙碳循潔環(huán)等裳過程蜻進(jìn)行為了大菌量的陸數(shù)值類模擬菠研究。在喬數(shù)值疤模擬尤自動歇化領(lǐng)局域，辭聯(lián)想起深騰68嚇00已經(jīng)腎在世世界超甲級計(jì)胳算機(jī)屈前50兆0名中多排名14，另測外在追軟件鑼研究膝上也渴開發(fā)泊了并猾行有泰限元憶程序鵲自動膽生成犯系統(tǒng)勤。但廢總的盈來說嚴(yán)