Science of Earth Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Butz

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:

价格:419.00元

装帧:

isbn号码:9781418041243

丛书系列:

图书标签:

• 地球科学
• 环境科学
• 地质学
• 气候学
• 生态学
• 海洋学
• 大气科学
• 地球系统
• 可持续发展
• 科学

好的，这是一份关于《地球系统科学》的图书简介，旨在全面而深入地介绍该领域，同时避免提及任何特定书籍的内容或特征。 --- 地球系统科学：一部跨学科探索的宏大叙事 引言：重塑我们对地球的理解 我们居住的这颗蓝色星球并非一个孤立的实体，而是一个由相互关联、动态演化的子系统构成的复杂整体。大气、海洋、陆地、冰冻圈和生物圈——这些看似独立的要素，实则通过能量流动和物质循环紧密地编织在一起。对地球的理解，必须超越传统学科的界限，采纳一种全新的、整合性的视角。 《地球系统科学》正是在这一时代背景下应运而生。它不仅仅是对地球各组成部分的描述，更是一门致力于解析这些系统间复杂相互作用、驱动全球变化规律的综合性科学。本书旨在为读者构建一个清晰、连贯的框架，用以理解地球作为一个整体的运作机制，从数亿年前的古老历史到当前瞬息万变的未来趋势。 第一部分：地球系统的基本构成与相互作用 本书首先深入剖析了构成地球系统的五大圈层。这部分内容是理解后续所有动态过程的基础。 1. 大气圈：动态的气候引擎 大气圈是驱动天气和气候变化的核心。我们将探讨大气环流的物理基础，从行星尺度的风带（如哈德里环流、科里奥利力）到局地尺度的天气系统。重点分析太阳辐射在地球能量平衡中的作用，以及温室气体如何调控地表温度。此外，化学过程在塑造大气组成方面的重要性不容忽视，特别是臭氧层的形成与破坏，以及大气中气溶胶的辐射效应。我们还将深入研究云的形成机制及其在水循环中的关键地位。 2. 水圈：生命的载体与驱动力 水圈涵盖了海洋、湖泊、河流、地下水和冰川。海洋是地球气候系统的主要热量和碳的储存库。我们将详细阐述全球海洋环流（如温盐环流）对区域气候的巨大影响，以及潮汐和波浪的动力学。在陆地部分，地下水系统的补给、流动和污染问题被视为至关重要的资源管理领域。冰冻圈，包括冰盖、冰川和海冰，不仅是重要的淡水储库，也是对气候变化最为敏感的指标。这些水体之间的物质交换和能量传输构成了复杂的水循环网络。 3. 岩石圈：地球的骨架与地质历史 岩石圈是地球的固体基础，其运动深刻地影响着气候和生命演化。本书将从板块构造学的宏观视角出发，解析地幔对流驱动下的陆地漂移、火山活动和地震带的形成。地质时间尺度上的风化和侵蚀过程，是大气圈和水圈物质循环的关键环节，它们负责将固体物质转化为可被生物圈利用的营养物质，并调节大气中二氧化碳的长期浓度。 4. 生物圈：生命的印记与调控者 生物圈是唯一以生命活动为核心的圈层，但它的影响远超生命本身。生物地球化学循环（特别是碳、氮、磷循环）是地球系统科学的核心议题。生命通过光合作用固定碳、通过呼吸作用释放碳，直接调控了大气成分。微生物在土壤形成、营养物质转化以及极端环境适应中扮演着不可或缺的角色。生物多样性的丧失，不仅仅是物种层面的损失，更是对地球系统稳定性和服务功能的削弱。 第二部分：跨圈层相互作用的驱动机制 地球系统的精妙之处在于其反馈回路和非线性响应。本部分着重于解析不同圈层间的复杂交联。 1. 气候与环流的反馈 我们将细致考察冰雪反照率（Albedo）反馈机制：冰雪融化导致地表吸收更多太阳能，进而加速融化。同样，海洋吸收大气中二氧化碳的能力受到温度和生物活动的双重制约，形成重要的负反馈或正反馈。了解这些反馈的强度和阈值，是预测未来气候变化路径的关键。 2. 生物地球化学循环的调控 碳循环是研究的重中之重。从短期快速的海洋-大气交换，到长期缓慢的岩石风化和碳酸盐沉积，理解碳在各个“储库”间的转移速度和平衡状态，是理解地球系统稳定性的基石。氮和磷的生物利用性，也同样受到地质过程和人类活动（如化肥使用）的显著影响。 3. 人类活动的影响：一种新的地质力量 当代地球系统科学的一个核心主题是人类世（Anthropocene）的概念。人类以前所未有的速度和规模改变着物质循环（如土地利用变化、水资源开采）和大气组成（如化石燃料燃烧）。本书将量化人类对全球碳预算、水资源和生物多样性的影响，并探讨这些影响如何跨越时间和空间尺度，重塑地球系统的基本动力学。 第三部分：时空尺度下的地球系统演化 地球系统并非静止不变，其演化跨越了数百万年到数万年的时间尺度，展示出惊人的复杂性和适应性。 1. 远古地球的极端环境 回顾地球历史上的关键转折点，如“雪球地球”事件（全球冰封）和“大氧化事件”（氧气的大量积累），可以帮助我们理解生命与环境如何在极端压力下共同演化。古气候记录——通过冰芯、沉积岩和树木年轮获取——为我们提供了理解自然气候变率的宝贵信息。 2. 气候的自然变率 在人类影响之前，地球气候也存在着周期性的变化。米兰科维奇旋律（Milankovitch Cycles）——地球轨道参数的变化——驱动了冰期与间冰期的交替。此外，太阳活动变化、火山爆发等自然因素也对区域乃至全球气候产生可观测的影响。解析这些自然信号，是准确分离和理解当前人为气候变化趋势的前提。 3. 展望与未来路径 系统科学的最终目标是提供预测能力。本书的最后部分将综合所有学到的知识，探讨当前地球系统面临的挑战，包括临界点（Tipping Points）的可能性——即系统可能突然、不可逆转地跃迁到新的状态。这要求我们超越线性的思维模式，拥抱系统动力学的复杂性，以期为可持续发展提供基于科学的决策支持。 结语 《地球系统科学》是一门要求思维开放、跨越学科壁垒的科学。它邀请读者从宏观的地球尺度出发，审视我们赖以生存的复杂环境。通过理解这些相互依存的机制，我们才能真正认识到人类在这一宏大系统中所处的位置，以及我们对地球未来的责任。

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