地理科學(現代自然科學分支)

“地理科學”這一概念是在1986年由中國科學家錢學森提出的。

理解地理學，應當是與自然科學、社會科學、數學科學等並列的大科學體系，故稱“地理科學”。

基本介紹

• 中文名：地理科學
• 外文名：Geographical Science
• 學科：地理
• 性質：大科學體系
• 出現：1986年錢學森提出
• 套用：研究地理

學科體系

“地理科學”這可以分為三個層次，即基礎理論層次（基礎科學）、技術理論層次（技術科學）、技術層次（工程科學）。

一般認為，基礎理論層次包括理論地理學、區域地理學、部門地理學（如自然地理學、人文地理學及其分支）。

技術理論層次主要是研究套用的地理理論，如建設地理學、套用地貌學、套用氣候學等。

技術層次包括災害預報、生態設計、區域規劃、計量地理學、地理製圖、遙感技術、地理信息系統等方面的實際套用技術。這樣理解的地理科學比傳統意義上的地理學研究領域要廣闊得多。

從學科性質上來說，它是受哲學指導的，自然科學與社會科學的融合。從層次上看，是一個“基礎理論–技術理論–套用技術”的完整體系。

錢學森在現代人類知識體系11個門類中，將地理科學歸結為自然科學與社會科學之間的橋樑科學。在五大開放的複雜巨系統中，把地理系統排在星系系統與社會系統之間。在社會總體設計部下設四大建設中，將地理建設與政治文明、物質文明、精神文明建設並列。

錢學森把地理科學看做是舉足輕重的科學體系。錢學森從哲學高度，從人類知識體系的高度，從複雜性系統科學的理論框架中，從社會總體設計工程的實踐出發，把地理學提升到為國民經濟服務的科學，因此，地理科學具有重要的理論與實踐意義。

學科發展

地學跟其他科學一樣，20世紀取得了非常大的進展。通常所說的地學，包括了地質學、地理學、地球物理學、地球化學、氣候學、大氣科學、海洋科學、水文科學、環境科學、空間科學以及生態學的一部分，所以地學是一門很大的學科。

地學的根本任務在於認識地球，並且利用這種認識來維持人類生活和生產活動的可持續發展。地球能給人類生活和生產活動提供必需資源，比如我們所燒的煤和石油就是從地下開採而得到的。同時也會有自然災害，比如乾旱、地震、暴雨。我們研究地球就是為了保持和保護我們人類生存的環境，所以地學在我們工農業生產中和人民生活中起著必不可少的作用。

在二十世紀，地學取得了非常大的進展。首先，認識了地球的構造。地球外面有大氣、海洋，而且認識到地球內部的構造，地球內部還是很複雜的，大致來說，地球是由地殼、地幔以及地核組成的。

在六十年代認識了板塊理論，這對地學是一個革命性進展。地殼是由很多板塊構成的，比如說歐亞大陸是一個板塊，印度是一個板塊，太平洋是一個板塊等。

板塊之間的相互作用會產生很多的現象，例如青藏高原就是由印度板塊與歐亞大陸對碰隆起形成的；歐亞大陸與太平洋板塊之間互相交錯，在交錯運動時就會發生地震，這就是日本、東南亞還有中國的台灣地震多的原因。

提出大陸存礦及成礦理論，人類的生存、工農業的生產需要礦物，這種理論為找礦提供了依據。

認識地球的演化。以前我們認為生物的演化是漸變的、緩慢的，由單細胞變成多細胞，再由多細胞變成兩棲類、爬行類、哺乳類。但是地球的演化不是這樣的，而有時是突變的，這種演變嚴重影響到地球上生物的演變，如雲南省澄江動物群的發現，證明生物有一個大爆發的現象存在，而生物也有大滅絕的時代，如恐龍的滅絕就是在幾千萬年前白堊紀末行星撞擊地球造成的。因此地球上生物演化於地球演化又很密切的關係。

提出地理的地帶說。地帶說是把地域按照能量、水分來劃分，比方說我們把我們國家按照降水、蒸發分為濕潤帶，如長江和黃河流域，從內懞直至長城以外為半乾旱帶，從新疆到河西走廊是乾旱帶。這是地理學的很大進步，以前我們只是知道按照氣溫分成熱帶、亞熱帶、寒帶，而按照能量和水分來劃分就更科學，更便於做工農業生產規劃時的科學依據。

提出深海的地熱理論。在二十世紀七十年代，地學科學家發現深海里存在裂縫，大量熱量從固體地球里冒出來，雖然在此裂縫周圍溫度很高，但仍有生物生存著，而且這些生物已經生存了幾百年，這是二十世紀的一大的發現。為什麼生物在這么高溫下還能生存，這是值得我們進一步去研究。

天氣系統和氣候系統的提出。在二十世紀二十年代左右，挪威的學者就已經開始研究天氣變化了，提出天氣系統和大氣環流的概念。到了三十到四十年代，氣象學家提出天氣系統的變化是與大氣中波長為幾千公里的波動有關，從而使天氣預報大大發展。

到了二十世紀七十年代，人們認識到氣候變化，並且這種變化與氣候系統有關，也就是說氣候不僅只是大氣的變化，而是大氣與海洋、陸地、大氣等等諸多因素相互作用的結果。氣候系統的提出是地學的一個重大進展，地學以前各門學科互相獨立在發展。人類活動放出大量二氧化碳，二氧化碳使地球增溫，地球增溫又影響了氣候，氣候變化的問題使我們成為一個把地球各圈層看成是一個互相作用的子系統。

地球氣候系統的提出使地質、地理、海洋、大氣等地學的分支學科結合到了一起，打個比喻說，地理學本來是地學的母親，由於它的發展使得各個孩子都分家走了，各自發展去了，地球氣候系統一提出來，這些孩子又走到母親的身邊來了。

發現大洋裡邊存在著海流。在二十世紀由於海洋觀測技術的發展，發現了在大洋中存在著各種各樣的海流。比如發現熱帶西太平洋表層存在著各種赤道流系，在二三百米深的大洋中還有潛流，這些海流變化能引起海洋狀態的變化。

海流的形成和變化，這其中大氣中的風起到很重要的作用，這就是風成環流。在比較深的海洋中，海流是由於海水的密度不均勻分布所造成的，而海水的密度又是由海水溫度和鹽分所決定，因此，這種海洋又稱為溫鹽環流。

全球變化的認識。人類為了生存，或者某種程度上說為了享受，一方面大量發展各種工業，使二氧化碳的排放大量增加，另一方面又大量砍伐森林，製造家具或當燃料。二氧化碳就像花房的玻璃一樣，它可以讓太陽光進來，而熱輻射卻出不去。這就是溫室效應。我們整個一百年來地球平均氣溫大約升高了0.6度，全球溫度增高使中國北方氣溫升高、乾旱加重，這個問題是很大的。

另外，在古人類研究方面也有很大發展，根據科學的發現和推斷，北京猿人大約生存在五十萬年以前，2005年又發現非洲人生活在離21世紀約二百萬年前。如按照人能直立行走的標準，人類出現大概在四百萬年以前，這是地學研究的成果。

地學對國民經濟有很大的貢獻：首先可以根據地學所研究的成果去發掘各種資源，從而為人類提供生活、工農業生產的資源。並且，由於地學研究的發展，海洋變化的預測、天氣變化和環境質量的預報在某種程度上是可以做到的，並且，地震預報也在研究之中，從而減輕人類所面臨的自然災害，這是第二個套用。第三個套用就是地理信息系統。21世紀科學、文化、經濟都離不開地理信息系統，地理信息系統把全球的地理信息數據化、系統化，這對我們進行地球系統科學研究、資源探測、自然災害預測以及資源管理、區域規劃都有很大幫助，使得我們地學一些學科研究定量化，所以地理信息系統發展非常快。

此外，地學另一個技術是遙感，特別是六十年代衛星發射成功發射以後，可以利用它來探測大氣、監測海洋、探測資源，對各種自然災害進行評估等。遙感技術在地學上的套用是很廣泛的，也大大促進了地學的發展。