第一講引言呂昌河中國科學院地理科學與資源研究所Email:luch@電話：64889110第一講引言呂昌河講課提綱一、自然地理學的研究對象與內容二、自然地理學的發展與分化三、自然地理學關注的領域與論題四、主要自然地理過程五、現代自然地理學的發展趨勢六、現代自然地理學研究的社會需求七、現代自然地理研究的若干前沿領域講課提綱一、自然地理學的研究對象與內容一、自然地理學的研究對象與內容自然環境的格局、過程、變化與自然資源一、自然地理學的研究對象與內容自然環境的格局、過程、變化與自自然地理學的研究對象ABLHABLH地球表層（自然環境）：巖石圈(L)、水圈(H)、大氣圈(A)、生物圈(B)相互作用、相互滲透區間內的一個特殊圈層自然地理學的研究對象ABLHABLH地球表層（自然環境）：巖地球表層是一個各要素相互關聯和開放的系統與外部環境不斷進行物質和能量的交換人類活動場所、人類活動影響深刻ABLH能量物質人類活動環境影響地球表層ABLH能量物質人類活動環境影響自然地理學的研究內容

格局 組成自然環境要素的時空分布自然環境的空間結構與地域差異地域綜合體/區域

過程 物理過程：物質遷移、能量轉化、水分循環等生物化學過程：化學元素的遷移、碳氮循環等自然地理學的研究內容格局 自然地理學的研究內容

變化 古環境及近代環境的變化全球氣候變化、環境變化土地利用/覆被變化、碳儲量變化…

資源 水土資源類型、分布、開發利用與保護自然地理學的研究內容變化 地理學的性質格局空間結構和地域差異地理學的實質性對象和目標過程界面過程和相互關系地理解釋的基礎區域地理研究的操作平臺地理學的性質格局過程區域二、自然地理學的發展與分化二、自然地理學的發展與分化自然地理學發展簡要（一）自然地理這一術語始用于17世紀，至18世紀后半期廣為流行

1765年康德（I.Kant)提出自然地理學是‘自然的概括’；在康德時代，自然地理已經常用，它不僅包括由自然過程產生的地球特征，還包括了人種以及人類活動在地球表面所造成的改變康德認為：按時間來對事物進行描述或分類的是歷史學；按地區來對事物進行描述或分類的是地理學近代地理學奠基于19世紀中葉，奠基人洪堡（Humboldt）和李特爾（Ritter）認為：地理學是論述地球空間各部分由相互聯系的各種起因不同的事物李特爾：地理學研究人類的家鄉-地球表面該時期的自然地理學注重對自然要素及其相互關系的描述、以及分布的解釋自然地理學發展簡要（一）自然地理這一術語始用于17世紀，至1自然地理學發展簡要（二）至20世紀中葉是地理學的大發展期，各種學術觀點相繼問世:區域地理、景觀學、環境決定論、人類生態學等，出現分化注重規律和理論研究：提出了地帶性、區域分異、地貌發育輪回、冰期與氣候變化等學說地理學在自然資源調查與開發、土地利用、生產力布局等方面開始得到應用現代自然地理學開始于20世紀中葉以后：加強了與相鄰學科的交叉，學科進一步分化；同時技術手段的進步，出現了計量化、系統化、綜合性研究。加強了對資源、環境問題的關注。地理理論和方法在資源開發利用、環境保護、區域規劃、生態建設等方面得到廣泛的應用。自然地理學發展簡要（二）至20世紀中葉是地理學的大發展期，各自然地理學的分化–主要分支學科

生物地理學： 生物圈Biosphere

地貌學： 巖石圈Lithosphere

氣候學： 大氣圈Atmosphere

水文學： 水圈Hydrosphere

土壤地理學 生物圈+巖石圈 自然地理學的分化–主要分支學科生物地理學： 生物圈Bio生物地理學：研究生物的時空分布植物地理學：研究植物種類與植被分布。植物區系地理學：研究植物類型（科、屬、種）的分布、起源和變化歷史植物生態地理學：研究植物分布的環境原因植被群落（植被）地理學：研究植被類型的基本特征、分類系統、動態演替和地域分異動物地理學：研究動物的空間分布規律生物地理學：研究生物的時空分布植物地理學：研究植物種類與植被氣候學：研究氣候形成、分布與變化物理氣候學：地球表層與大氣間的物質能量交換動力氣候學：根據物理學原理，研究影響氣候的因子應用氣候學：研究氣候對農業、林業、水資源、建筑、交通和人類健康等的影響，包括生物氣候學、農業氣候學、地形氣候學、環境氣候學、物候學等分支氣候學：研究氣候形成、分布與變化物理氣候學：地球表層與大氣間地貌學：研究自然景觀與地形歷史地貌學:研究歷史時期地表的演化和退化現象功能地貌學：研究侵蝕、風化和沉積過程應用地貌學：地貌現象制圖；地貌災害評價、預防氣候地貌學：受氣候控制的地表形態及其發生、發展與空間分布環境地貌學：人類影響與人類活動對地貌的影響、改變地貌學：研究自然景觀與地形歷史地貌學:研究歷史時期地表的水文地理學：地球表面各水體的性質、特征、變化與時空分布土壤地理學：研究土壤發生、發展與地理分布水文地理學：地球表面各水體的性質、特征、變化與時空分布三、自然地理學關注的領域與論題土地與景觀：土地變化及其效應、景觀生態、土地利用與規劃、土地整理、土地退化與防治氣候變化：氣候變化及其影響、氣候變化模擬與預測、氣候變化的適應水文與水資源：水循環與水文過程、水質與水資源、生態用水、水資源管理生物地理：植被變化、動物和植物地理、森林和濕地生態系統等土壤地理：土壤形成、土壤分類與制圖、土壤質量、土壤污染、土壤侵蝕、土壤改良與保護等三、自然地理學關注的領域與論題土地與景觀：土地變化及其效應、三、自然地理學關注的領域與論題地貌：土壤侵蝕、災害地貌、地貌制圖、侵蝕與沉積過程自然災害：災害的形成機制與致災因子、災害風險評估、災害預防與風險管理環境與健康：化學元素（特別是污染物）遷移轉化、污染綜合防治、水土污染修復、人群疾病和健康的地理分布等城市環境：城市系統自然要素變化、城市生態用地配置、城市環境管理遙感：自然環境與自然資源調查與檢測三、自然地理學關注的領域與論題地貌：土壤侵蝕、災害地貌、地貌三、自然地理學關注的領域與論題冰凍圈：冰河過程與波動、冰川形態、冰川水文學、凍土等海岸帶：海水入侵、海平面上升的影響與風險管理第四紀：第四紀沉積、海平面變化、古湖沼學、環境重建、測年技術等三、自然地理學關注的領域與論題冰凍圈：冰河過程與波動、冰川形四、主要自然地理過程物質能量循環碳循環氮循環水循環侵蝕沉積過程人類對地球表層的塑造四、主要自然地理過程物質能量循環地球系統的能量平衡約50%的太陽能直接被臭氧和云層吸收或反射；其余50%直接到達地表，其中47%的熱量被吸收后轉化為長波輻射：42%被大氣吸收緩慢釋放，5%直接釋放出大氣層地球系統的能量平衡約50%的太陽能直接被臭氧和云層吸收或反射地表物質循環-大氣環流哈得萊正環流：空氣在赤道上升，流向熱帶，下沉到地面，又流回到赤道在中、高緯度，地面為西風帶，高空為東風帶，在極地和副極地地帶形成正環流圈，在地面形成了極地東風帶。地表物質循環-大氣環流哈得萊正環流：空氣在赤道上升，流向熱帶地球表層系統的水循環蒸發：海洋、湖泊、植物蒸騰、陸面、冰面和積雪；對流：大氣水分海陸交換降水

海洋、湖泊、冰川積雪；土壤、地下水；蒸發、徑流(

湖泊、海洋）冰川積雪溶化河流湖泊、海洋地下水地下徑流河流湖泊、海洋地球表層系統的水循環蒸發：海洋、湖泊、植物蒸騰、陸面、冰面和地球表層系統的物質能量循環地球表層系統的物質能量循環地球表層系統的碳循環大氣海洋海洋生物光合作用生物量沉積石灰巖、白云巖；煤、油陸地植物光合作用生物量木材、食物、土壤有機質土壤有機質、水生生物體分解大氣；生物呼吸大氣化石燃料燃燒大氣地球表層系統的碳循環大氣海洋地球表層系統的氮循環硝化作用反硝化作用硝態氮亞硝酸鹽地球表層系統的氮循環硝化作用反硝化作用硝態氮亞硝酸鹽地球表層系統的侵蝕沉積過程侵蝕帶沉積侵蝕過渡/交錯帶沉積帶地球表層系統的侵蝕沉積過程侵蝕帶沉積侵蝕過渡/交錯帶沉積帶高寒區：凍融、冰川作用、剝蝕；冰積、殘積高原山地區：風蝕、剝蝕、水蝕、重力侵蝕；風積、洪積、殘坡積東部平原丘陵區：水蝕、沖積高寒區：凍融、冰川作用、剝蝕；冰積、殘積高原山地區：風蝕、剝人類對地球表層的塑造土地利用改變土地覆被能量平衡（地表反照率、糙度、溫室氣體）水文循環（灌溉、蒸發、徑流）生物地球化學循環（碳-氧循環、氮循環、

礦物元素循環）景觀結構（植被、地表形態）地貌過程（風蝕、水蝕、沉積）人類對地球表層的塑造土地利用能量平衡水文循環生物地球化學循環土地利用改變了全球生態系統結構，改變了水資源與水循環（據付伯杰的報告）人工直接管理的生態系統達到陸地總面積的40％以上，人類活動的影響遍及所有的生態系統土地利用擴展使物種滅絕速率比自然背景值提高2－3個數量級，全球物種多樣性降低40％1960年以來，對地表徑流人工控制能力增長了3倍；水庫蓄水量達到湖泊和河流的3－6倍，利用了近一半的可利用水資源水資源利用每10年增加20％，15－35％地區出現過度利用，在21世紀將成為制約全球社會經濟發展的主要因素土地利用改變了全球生態系統結構，改變了水資源與水循環（據付伯五、現代自然地理學的發展趨勢系統化、精細化、定量化和面向實踐五、現代自然地理學的發展趨勢強調系統和綜合研究將區域和全球作為一個自然和社會經濟要素相互聯系的系統對待：強調地域系統、土地系統、地球系統的研究土壤-植物-大氣系統（SPAC)土地生產潛力與人口承載力全球氣候和環境變化；全球自然地理學微觀與過程研究進一步深化通過樹木年輪、冰心、湖巖芯對過去環境重建基于試驗和模型的地理過程定量研究（生態系統的能量和水循環、侵蝕沉積過程、化學元素循環、碳氮循環）在研究內容上強調系統和綜合研究在研究內容上返回返回重視評估人類活動的影響比較自然景觀和人為景觀的變化，測量人類影響的程度研究人類活動對生態、環境和資源的影響研究人為地貌；土地利用與土地退化；城市氣候、大氣和土壤污染等緊密結合實踐，面向社會需求水土資源評價與合理利用環境退化與保護、恢復水土資源的污染與防治自然災害評估與預防（洪澇、干旱、滑坡泥石流等）在研究內容上重視評估人類活動的影響在研究內容上在研究方法上

定量化、系統化和建模：土壤侵蝕模型、水文模型、土地生產力模型、土地利用變化模型等

GIS、遙感和GPS技術的廣泛應用實驗觀測獲取第一手資料在研究方法上定量化、系統化和建模：土壤侵蝕模型、水文模型、六、現代自然地理學研究的社會需求對資源與環境問題的全球關注，需要自然地理學的積極參與，尋求解決辦法與可持續管理途徑自然環境人類社會

資源環境退化或災害

六、現代自然地理學研究的社會需求對資源與環境問題的全球關注，我國發展中的重大科技需求我國面臨

人口、資源、環境與發展的巨大壓力，人地矛盾突出，需要研究：

水土資源的優化配置與綜合開發利用綜合自然/資源區劃、生態功能區劃等生態脆弱區生態系統服務功能的恢復重建全球環境變化的影響與應對人類活動對我國生態系統的影響重大自然災害的監測與預防我國發展中的重大科技需求我國面臨人口、資源、環境與發展的巨與自然地理學有關的主要國際計劃國際地圈生物圈計劃（IGBP）全球變化與陸地生態系統（IGBP-GCTE）國際全球大氣化學計劃（IGBP-IGAC）過去的全球變化研究計劃（IGBPS)水循環的生物學方面（IGBP-BAHC）土地利用/覆被變化（IGBP/IHDP-LUCC)與自然地理學有關的主要國際計劃國際地圈生物圈計劃（IGBP）與自然地理學有關的主要國際計劃全球環境變化的人為因素計劃（IHDP）全球土地計劃（GLP，與IGBP聯合）全球環境變化的制度因素（IDGEC）全球變化與人類安全（GECHS）海岸帶陸-海相互作用（LOICZ，與IGBP聯合）城市化與全球環境變化（UGEC）世界氣候研究計劃（WCRP）生物多樣性計劃（DIVERSTATS）與自然地理學有關的主要國際計劃全球環境變化的人為因素計劃（與自然地理學有關的主要國家計劃973計劃：1998年以來，由自然地理學家領銜或參與的項目超過30項科技支撐項目：十一五相關的項目有27項自然科學基金相關的優先領域全球變化與區域響應陸地表層系統變化過程與機理水循環與水資源人類活動對環境變化的影響極其調控原理海洋資源、環境與生態系統與自然地理學有關的主要國家計劃973計劃：1998年以來，由七、現代自然地理研究的若干前沿領域

全球變化的區域影響和響應研究極地與全球變化研究青藏高原自然環境演變土地利用和土地覆被變化全新世的環境演變七、現代自然地理研究的若干前沿領域全球變化的區域影響和響應環境生命元素(C、N、P、S)遷移轉化坡地過程和坡地改良利用水資源、水環境及水災害土地退化機制、治理與保護生態的脆弱性與變化區域生態系統評估自然災害風險評估與管理

GIS/RS/GPS的應用環境生命元素(C、N、P、S)遷移轉化現代自然地理課課程安排2010/9講次 題目 日期 教師第一講 概論 9月8日 呂昌河第二講 全球變化與地球系統科學 9月15日 呂昌河第三講 陸地表層過程的能量基礎 9月22日 呂昌河第四講 陸地表層的環境生物地球化學循環 9月29日 董云社第五講 土地生產潛力 10月13日 呂昌河第六講 水循環與水資源 10月20日 李麗娟第七講 土地利用/覆被變化10月27日

呂昌河第八講 流域系統與流域侵蝕產沙模擬 11月3日蔡強國第九講 坡地過程與坡地改良利用 11月10日 蔡強國 第十講

自然地域系統 11月17日 吳紹洪第十一講 青藏高原自然環境變化與地域分異 11月24日 鄭度（院士）第十二講 歷史時期的環境變化 12月1日 郝志新第十三講 荒漠化與干旱區環境：課程總結 12月8日 呂昌河