1章自然地理学与人类环境.docx
《1章自然地理学与人类环境.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1章自然地理学与人类环境.docx（11页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1章自然地理学与人类环境
《自然地理学概论》
IntroductiontoPhysicalGeography
陈久和
（杭州师范学院理学院310036）
第一篇自然地理学与地球表层系统
第一章自然地理学与人类环境
第一节日常生活中的自然地理学问题
自然地理学与我们的生活密切相关。
冬天，当我们从冰天雪地的大兴安岭来到一派热带风光的海南岛，不禁为有那么大的差异而惊叹不已。
每年春节联欢晚会上，总有来自南极长城站或中山站的科学考察队员的问候。
有些人感到纳闷：
为什么他们不在夏天而在冬天去南极考察呢？
在世界各国人民庆祝千禧之年来临的时候，不同地区有不同的庆祝方式不足为奇，而不同地区与国家，千喜之年到来的时间不同却让好些人困惑不解。
谈到地震和火山爆发，我们不免会感到有些害怕和紧张。
我们经常会听到有关地震与火山爆发的报道，但为什么一些地区地震灾害严重，而另一些地区却很少发生？
为什么一些地区火山经常喷发，而另一些地区却从来没有见到火山的活动？
为什么温泉有时呈条带状分布？
喜马拉雅山是世界上最高的山，世界上8000m以上的山峰大都出现在这里，为什么？
世界上最深的海域不是出现在大洋中央，而是出现在海洋的边缘，为什么？
为什么一些地方终年炎热而另一些地方终年冰天雪地？
为什么有些地方森林茂密而另一些地方寸草不生？
为什么在山的一侧大雨倾盆而另一侧却晴朗干热？
为什么昆明四季如春，重庆、武汉、南京的伏天却闷热如炉?
为什么在南、北纬30度附近大陆为干燥的荒漠地带，而中国东部的这一地带却是鱼米之乡？
海啸、风暴潮、沙尘暴、泥石流、滑坡、崩塌等给人类带来了严重的灾害，你知道它们是怎么形成的，又怎么防治吗？
你知道什么是温室效应、阳伞效应、热岛效应、湖泊效应和绿洲效应吗？
你知道厄尔尼诺、南方涛动、臭氧洞及其对人类的影响吗？
在北半球的河流，主流线通常偏向右岸，又是什么原因呢？
“桂林山水甲天下，太湖美景不胜收”，“黄山归来不看山，九寨归来不看水”。
你知道这些美景又是怎么形成的？
你知道为什么一些地方的水果、茶叶或者大米，味美、质优、营养丰富，其他地方的却无法与之比拟？
你知道一些地方某种病的发病率比其他地方明显偏高，与这一地方的地质和土壤背景有关吗？
人类一直在探索地球以外的生命，但到目前为止还没有发现地球以外的人类。
太阳系九大行星中，为什么只有地球上有人类？
当你学完了现代自然地理，自然就会知道答案了。
第二节自然地理学的研究对象、内容、目的与意义
一、自然地理学的研究对象
1、“地理”的概念
古代：
指山川土地之形势。
《易经·系辞》有“仰已观于天文。
俯以察于地理”。
现代：
泛指地球表面各种自然现象和人文现象以及它们之间的相互关系和区域分异现象。
“地”可以理解为地表，“理”可以理解为科学、规律。
2、“地理学”的概念和分类
地理学是研究地球表面人类生活的地理环境中各种自然现象和人文现象以及它们之间相互关系和区域分异的科学。
（黄秉维，1913～2000）
地理学具有综合性、区域性、动态性和研究方法多样性等特点。
按研究对象，地理学有自然地理学、人文地理学之分，部门地理学、区域地理学之分。
自然地理学主要研究自然地理环境的特征、结构及其地域分异规律的形成和演化。
陈传康院士将自然地理分为综合自然地理学和部门自然地理学。
人文地理学主要研究各种社会人文、经济活动的空间结构和变化，以及同地理环境之间的关系。
如人口地理学、民族地理学、经济地理学（主要分农业地理学、工业地理学）、交通地理、旅游地理学、军事地理学等。
部门地理学（可分部门自然地理学和部门人文地理学）主要研究单一地理要素的特征、分布及其发展变化规律。
如气候地理学、地貌学、水文地理学、生物地理学、土壤地理学；人口地理学、民族地理学、经济地理学等
区域地理学研究各种地理要素的区域组合和相互联系，以揭示区域特点、区域差异和区际关系。
如世界地理、中国地理、浙江地理、杭州地理、长江三角洲地理等。
中国最早的地理著作是《禹贡》，《禹贡》距今2400年左右，战国《尚书》中的一篇，作者不详。
《禹贡》用自然分区方法记述当时中国的地理情况，把全国分为九州，即冀州（河北中南部、山东西部一带）、兖州（山东西南部、河南东部一带）、青州（山东中、东部一带）、徐州（江苏长江以北一带）、扬州（江南一带）、荆州（湖北、湖南及汗水以南一带）、豫州（淮河以北、河南南部一带）、梁州（陕西秦岭以南一带）、雍州（陕西中部和甘肃东南部一带）。
其次是《山海经》，《山海经》共十八篇。
作者不详。
其中十四篇是战国时期作品，其余四篇为西汉初年作品，主要记述了当时的地理、历史和文化（包括神话传说）。
古代地理学主要探索关于地球的形状、大小和有关测绘方法，或对当时已知国家和地区情况进行罗列式描述；近代地理学开始于18世纪末和19世纪初，强调地～地和人～地因果关系的研究；现代地理学从20世纪50年代开始，从静态的定性描述，向动态的定量分析发展，特别是通过统计分析（计量地理学）、地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）、全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、遥感（RemoteSensing，RS）的“三S”技术应用，逐步开展对地理要素地域分布、分异规律和原理的研究，并建立模式和系统分析，从而向着预报的方向努力（如20世纪90年代“灾害地理学”的形成与发展）。
现代地理学倾向于对人地关系的地域系统进行综合研究。
3、自然地理学的研究对象和分类
一般认为：
“自然地理学”是以人类赖以生存的地球表层（EarthSurface）自然环境（即“自然地理环境”）为研究对象的。
从系统科学的角度来说，地球表层自然环境可以看作为地球表层自然系统。
故又可以说，自然地理学是以地球表层自然系统为研究对象的。
有的人将地球表层自然环境称之为地理环境的自然部分或自然地理环境。
还有的称之为“景观圈”或者“地理壳”等。
自然地理学，主要研究地球表层自然环境的组成、结构、特征、区域分异规律、形成与运行机制。
由于地球表层自然环境是由组成地表的大气、水、岩石、生物以及其他派生的要素组成的，因此分别以它们为研究对象的气候学、水文学、地貌学、植物地理学、土壤地理学等学科，通常被认为是自然地理学的分支学科，又称之为部门自然地理学。
自然地理学确实是研究地球表层自然环境的学科，但值得注意的是，自然地理学不可能研究地球表层自然环境的所有方面。
它着重于研究其区域特征与建立在区域分布与联系基础上的一般规律。
因此可以认为，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的。
或者说，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域特征与空间分布、变化规律为研究对象的。
从环境学角度看，人类环境可以分为自然环境和人文环境，而自然环境又分“宇宙环境”、“自然地理环境”、“地质环境”，与我们人类关系最密切的就是“自然地理环境”。
从系统科学的角度看，地球表层自然环境可以看作是“地球表层自然系统”。
故可以认为：
自然地理学是以地球表层自然系统为研究对象的。
（1）、自然地理学的分类和研究对象
一般认为，自然地理学分为“综合自然地理学”和“部门自然地理学”两类。
有学者认为可以分综合自然地理学、部门自然地理学、区域自然地理学三类。
综合自然地理学（IntegratedPhysicalGeography）研究自然地理环境的综合特征，即把地球自然地理环境作为一个整体来研究，着重研究其整体的各组成要素及各组成部分的相互联系和相互作用的规律。
部门自然地理学（SectorialPhysicalGeography）研究组成自然地理环境的某一要素，即研究这个要素的组成、结构、时空运动和地理分布规律，如气候学（Climatology）、地貌学（Geomorphology）、水文地理学（Hydrogeography）、植物地理学（Phytogeography）和动物地理学（Zoogeography）、土壤地理学（Pedogeography）等。
部门自然地理学是边缘科学，如地貌学是地理学与地质学之间的边缘科学，气候学是地理学与气象学之间的边缘科学。
部门自然地理学的综合研究方向是指以地球表层作为背景，来考察自然环境各组成成分的特性，尤其是对部门自然地理学中分化出来的特殊自然环境类型（如冻土、冰川、沼泽等）研究时，更要进行综合研究，但相对于综合自然地理来说是分析的。
区域自然地理学（RegionalPhysicalGeography）研究一定区域自然地理环境的某个组成要素和自然地理环境的综合特征，即对区域的部门情况和区域的综合情况进行研究。
自然地理学确实是研究地球表层自然环境的学科，但值得注意的是，自然地理学不可能研究地球表层自然环境的所有方面。
它着重于研究自然区域总体特征与建立在地域分布与联系基础上的一般自然规律。
因此可以认为，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然环境的区域特征、区域分异及其发生发展过程与变化规律为研究对象的。
或者说，自然地理学是以人类赖以生存的地球表层自然系统的区域特征与空间分布、变化规律为研究对象的
（2）、自然地理环境（PhysicalGeographicEnvironment）
自然地理环境包括原生自然环境和次生自然环境，
原生自然环境是指那些只受人类间接的或轻微影响的，而原有自然面貌基本上未发生明显变化的天然自然环境，如极地、高山、大荒漠、大沼泽、热带雨林、某些自然保护区以及人类活动较少的海域等。
次生自然环境是指那些经受人类直接影响和长期作用之后，自然面貌发生重大变化的自然环境，如农田、人工林、牧场等。
次生自然环境的成因及其形成，主要取决于人类干预的方式和强度，然而它自身的演变和作用过程，则仍受制于自然规律。
因此，原生自然环境和次生自然环境统称自然地理环境。
自然地理环境是地球表层的大气、水、岩石、生物以及其它派生的自然物质共同组成的整体。
因此，自然地理环境也称为自然综合体（NaturalComplex）、自然系统（NaturalSystem）、或自然景观（NaturalLandscape）。
历史上，人们对自然地理环境的命名各不相同，但其所指的客观实体却是基本相同的，这些术语主要有：
地理壳、景观壳、地理圈、景观圈、表层地圈、生物发生圈、地球表层。
中国自然地理学家黄秉维院士1988年提出“地球表层系统”、牛文元院士1978年提出“自然地理面”的新概念。
这些术语虽然名称不同，但内涵基本相同，没有重大差别。
（3）、自然地理环境的范围
自然地理环境是个完整而连续的物质系统，若划出其中某一部分作为一个系统进行专门的研究，则需划分边界。
具体边界的划分主要从物质联系和相关程度和空间的可划分性来确定。
关于自然地理环境的厚度，世界上还存在着争议。
中国多数地理学家和美国地理学家，主张按照物质的内在联系发生显著减弱处来确定其边界。
认为其上界以对流层的高度为限（在极地上空约8km，赤道上空约17km，平均10km），下界包括岩石圈的上部（陆地上约深5～6km，海洋洋底深4km），上下近15km。
该层中包括了大气圈的对流层、地壳沉积岩石圈、水圈、生物圈。
如此划分自然地理环境的范围的依据有：
A、大气对流层、陆地表面和整个水圈都直接参与太阳辐射引起的地球表面的物质循环，而且水圈的底部和对流曾的顶部都有生物的生存。
B、各大陆自表面到地下5～6km深度内，一般都保存有沉积岩，而沉积岩是由3个无机圈层的物质和有机物质相互作用形成的。
C、沉积岩层以下的热力条件是地热占优势，而且那里已没有空气、液态水和微生物存在。
另外，牛文元提出的“自然地理面”认为，上限在地球大气的“近地面边界层”顶部，即地表向上50～100m的高度，下限在太阳能量影响地面以下的终止线，此线在陆地深约25～30m，在海洋约位于深100m的海水层。
上下的总厚度介于75～200m之间。
目前中国地理学界一般将次层看作是自然地理环境的核心层。
陈传康院士认为，自然地理环境圈层的厚度无需硬性规定，可随研究范围的不同而有差别，一般来说，研究范围越小，厚度也小；研究范围越大，厚度也越大，只有全球性的问题才可能牵涉到所谓“地理壳”的厚度。
二、自然地理学的研究内容
从自然地理学的研究对象出发，自然地理学的研究内容主要包括以下几方面：
1、人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构及其区域分异规律。
2、人类赖以生存的地球表层自然环境的成因与变化规律。
3、人类赖以生存的地球表层自然环境的系统的运行机制（包括物质循环、能量转换、信息传输）。
4、人类与地球表层自然环境的相互作用、相互影响。
5、地球表层自然环境的评估、预测、管理、优化、调控。
三、自然地理学的研究目的与意义
自然地理学的研究目的在于对人类赖以生存的地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控。
通过对地球表层自然环境的评估、预测、规划、管理、优化、调控，达到保护环境、合理利用环境、与环境协调共处，从而保障人类社会的可持续发展。
第三节自然地理学的性质
通常认为地理学具有综合性与区域性，但实际上仅仅用综合性与区域性来刻画地理学，恐怕还不够全面。
地理学还应该包括系统性和环境性。
自然地理学作为地理学的分支学科，也就应该具有综合性、区域性、系统性和环境性。
一、综合性
综合性是指自然地理学多学科交叉、多要素融合的特性。
自然地理学研究的对象是地球表层自然环境，它涉及到大气圈、水圈、岩石圈和生物圈。
也就是说，它研究的对象涉及到许多方面、许多要素。
这些要素、相互作用、相互影响，构成了人类赖依生存的地表环境。
因此多要素的融合便成了自然地理学的特征。
值得注意的是，多要素的融合，不是多要素的拼凑。
拼凑只是简单的综合，不是真正意义上的自然地理学的综合。
由于自然地理学研究对象的复杂性及多要素构成的特征，决定了自然地理学具有多学科交叉的特征。
可以说，自然地理学是地质科学、生物科学、大气科学、水文科学、土壤科学等学科的交叉学科。
多学科的交叉，不是多学科知识的拼凑，而是建立在多学科基础上的具有自身特色与体系的综合。
多要素的融合、多学科的交叉，决定了自然地理学具有综合的特征。
尽管其他的一些学科也具有一定的综合性，但地理学的综合性表现得更明显一些。
二、区域性
区域性是地理学的本质特性，是区别于其他学科的最根本的特征。
可以说，地理学就是以人类赖以生存的地球表层环境以及人地相互作用的区域特征、区域联系与区域分异规律为主要研究对象的学科。
三、环境性
地理学是研究人类赖以生存的地球表层环境，以及人与环境相互作用的学科。
也就是说，人类生存环境是地理学研究的主要对象与内容。
尽管有时人们认为地理学还研究自然资源的发生、发展及其区域分异规律，但是从一定角度上说，自然资源也是人类环境的组成部分。
比如，尽管从人类的生产角度来说，大气、水、岩石、矿物等都是资源，但从人类的生活角度来说，它们又是人类环境的重要组成部分。
因此，环境性便成了地理学的另一个特征。
四、系统性
系统科学是研究物与物之间联系的科学。
既然地理学研究的对象是由相互联系、相互作用着的多要素组成的地球表层环境，如果不用系统科学的理论与方法去研究，就难以弄清这些要素之间的因果关系与内在联系。
因此，系统性也就成了地理学的特征之一。
实际上，地球表层环境就是一个系统，可以称之为地球表层系统。
由于系统具有整体性、层次性、动态性与结构功能性，因此决定了地理学研究必须树立整体性、层次性、动态性与结构功能性的观点。
所谓整体性，是指系统是由相互作用、相互联系着的部分组成的整体，整体的功能大于各部分功能之和。
作为整体，系统具备各个组成部分所不具备的新的性质与功能。
所谓层次性，是指系统是可以划分为许多个不同的层次，大系统是由小系统组成的，小系统则由更小的系统组成（如大气系统）。
在系统分析过程中，利用层次分析法（AnalyticalHierarchyProcess，AHP）可以达到事半功倍的效果。
所谓动态性，是指物质系统大多处于不停的发展变化过程中，我们今天所认识的地理系统是地球系统发展演化到某一阶段的结果。
所谓结构功能性，是指任何物质系统都具有一定的结构，物质系统的结构决定了物质系统的功能，系统的功能是与系统的结构相匹配的。
第四节自然地理学与地球表层系统
一、自然地理学的定义
关于自然地理学，不同的学者给出的定义不完全相同。
归结起来，一般认为自然地理学是研究地球表层自然环境的学科。
然而，这样的定义是不够全面的。
因为研究地球表层自然环境的学科，不仅仅限于自然地理学。
所以有必要给出一个更加确切的定义。
根据自然地理学研究的对象、特征、目的，可以给自然地理学下一个相对确切的定义。
自然地理学就是用系统的、综合的、区域联系的观点与方法，去审视与研究人类赖以生存的地球表层自然环境的组成、结构、区域分异特征、形成与变化规律，从而对其进行评估、预测、规划、管理、优化、调控的学科。
二、自然地理学与地球表层系统的关系
从系统科学的角度，可将地球作为一个巨大的系统—地球系统，将研究地球系统的科学称之为地球系统科学。
地球系统又可划分为地球表层系统与地球内部系统（图1-1）。
图1-1自然地理学与地球表层系统的关系
研究地球表层系统的学科可称之为地球表层系统科学，地理科学或地理学就是研究地球表层系统科学的核心学科。
地球表层系统又可进一步划分为地球表层自然系统与地球表层人文系统。
自然地理学就是研究地球表层自然系统的核心学科。
人文地理学则是研究地球表层人文系统的核心学科。
地球表层自然系统是由大气圈、水圈、岩石圈、生物圈相互作用而构成的。
研究大气圈、水圈、岩石圈、生物圈的核心学科分别是大气科学、水文学、地质学与生物学。
自然地理学，包含了这些学科的某些内容。
从人类环境科学的角度来看，自然地理学是将这些内容有机地交叉、融合在一起，将人类生存环境作为一个完整的体系以及对各个区域的环境组合进行研究的。
也可以说，自然地理学是大气科学、水文学、地质学与生物学的交叉学科或边缘学科（图1-2）
图1-2自然地理学与其他学科的关系
升级会员 