地球系统科学研究态势  

作　　者：郑永飞[1] 郭正堂[2] 焦念志[3] 穆穆 朴世龙[5] 傅绥燕[6] 杨顶辉[7] 朱茂炎[8] 

机构地区：[1]岩石圈演化与环境演变全国重点实验室,中国科学技术大学地球和空间科学学院,合肥230026 [2]岩石圈演化与环境演变全国重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029 [3]厦门大学海洋与地球学院,厦门361102 [4]复旦大学大气与海洋科学系,上海200438 [5]北京大学环境学院,北京100871 [6]北京大学地球与空间科学学院,北京100871 [7]清华大学数学科学系,北京100084 [8]中国科学院南京地质古生物研究所,南京210008

出　　处：《中国科学：地球科学》2024年第10期3065-3090,共26页Scientia Sinica(Terrae)

基　　金：国家自然科学基金项目(92155306、L2224031)资助。

摘　　要：地球系统可以划分为固体地球系统、表层地球系统和日地空间系统三大组成部分,这三大部分之间不仅存在能量和物质上的相互传输和耦合关系,而且涉及从微观到宏观的多个尺度.地球系统科学以全球性和统一性以及整体观、系统观和多时空尺度为特征,不仅着眼于地球各圈层之间在物理、化学和生物上的相互作用,而且以此来研究地球整体及其圈层之间的性质、行为、过程和机制.虽然对这三大系统内部学科领域的研究均取得了长足的进展,但是对它们的整体行为以及个体之间的相互作用仍然认识不足,因此面临不同类型和层次的挑战.固体地球系统由地壳、地幔和地核组成,现有的观测技术难以深入到地幔内部,导致直接观测和数据获取困难;地球内部的高温、高压和强磁场等极端环境,也给观测设备和科学实验带来了巨大挑战.表层地球系统是一个开放的复杂巨系统,其内部各子系统(包括大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈)之间存在复杂的相互作用和反馈机制,使得对表层地球系统的整体行为和长期演化的理解变得困难;生物活动对表层地球系统的影响日益显著,地球内部系统与外部系统之间的耦合更加复杂,如何区分和量化地球圈层相互作用和生物活动对表层地球系统的影响是一个重要挑战.日地空间系统包括太阳活动、地球磁场、大气层、空间天气等多个物理过程,太阳活动对地球空间环境的影响显著,但现有的观测与重建方法和预测模型在精度和时效性方面仍存在不足;如何提高太阳活动的预测能力并减少空间天气灾害的影响是日地空间系统研究的重要课题,如何跨越不同尺度并建立多物理过程的耦合模型是日地空间系统研究的重要挑战.由于上述地球三大系统内部及其之间的各种过程和现象往往跨越多个时间和空间尺度,并且表现出强烈�

关 键 词：地球内部 地球外部 地球圈层 能量交换 物质传输 

分 类 号：P3[天文地球—地球物理学]