人地系系复杂性思考

一、复杂性与复杂科学概述复杂性是世界的本质属性。复杂性是客观的 ,不是简单性的线性组合和现象 ,特别不仅仅是简单性的表现结果。描述事物复杂性 ,首先应该约定把描述限定在某一层次。离开层次谈事物的复杂性 ,复杂性就是一个无法度量的具有无限深度的虚假问题［１］。复杂科学是国外２０世纪８０年代提出的 ,是一门研究复杂性和复杂系统的科学 ［２］。目前它的研究领域虽然尚显得模糊不清 ,仍处于起步阶段 ,但被有些科学家誉为是“２１世纪的科学”并是现代科学的前沿之一［３］,美国Ｓｃｉｅｎｃｅ杂志于１９９９年４月２日辟专集对复…     

地球系统科学模拟有关重大问题

从20世纪70年代开始,科学家们已经开始把大气、海洋、冰雪和陆面四个圈层作为一个整体来考虑,既研究各圈层内部的物理过程也研究其间的相互作用,这实际上是一个物理气候系统.进入21世纪,人们的视野从物理气候系统扩展到了地球系统,进一步考虑生态系统、空间天气和固体地球系统,通过研究圈层内部的物理、化学和生物地球化学过程以及圈层之间的能量、动量和物质交换来了解地球能量过程、生态过程和新陈代谢过程的运行规律.人们越来越重视诸如碳、氮循环等生物地球化学耦合过程在气候系统中的作用及人类活动对这些循环过程的影响.地球系统模式基于地球各圈层中的物理、化学和生物过程建立起来的数学方程组,然后用数值计算方法求解,编制成一种大型综合性计算程序.地球系统模式是迄今为止最复杂和最具综合性的科学数值模拟工具,是地球系统科学理论和知识的集大成.地球系统模式的先进性,体现了一个国家在地球系统科学研究的核心竞争力,是衡量一个国家地球科学研究综合水平的重要指标.建成国际领先的地球系统模式对大幅度提升我国在地球系统科学领域的水平具有不可替代的作用.本文概述了地球系统数值模拟研究的科学意义、国家需求、国际发展趋势、我国已经取得的成就和未来的发展目标和任务.     

遥感科学与定量遥感

遥感科学是在地球科学与传统物理学、现代高科技基础上发展起来的一门新兴交叉学科。遥感科学的发展由技术驱动、需求牵引,提出定量遥感基础研究的科学问题。上世纪80年代初美国NASA发起了遥感科学计划,随着地球系统科学的提出,遥感科学的重心转向了以促进地球系统科学发展为目标,以定量遥感为主要标志,注重多学科交叉综合,从整体上观测研究地球。目前在国际上,越来越多的学者们认识到遥感科学在地学从传统定点观测数据到不同空间范围多尺度空间转换和地球系统科学研究中的不可替代作用。而遥感科学能够在多源数据综合集成及地学应用方面对地球系统科学研究发挥决定性作用。     

分形理论在地球物理中的应用

地球科学的发展离不开数理科学和信息科学的发展。以开放巨的系统为研究对象,各种子系统的综合研究和复杂性系统理论、非线性科学理论方法在21世纪得到充分的发展,具有在更高层次上进行综合和交叉研究的特点。本文简述了分形理论的方法、原理及其在地球物理研究中的应用和展望。     

洋底动力学——从洋脊增生系统到俯冲消减系统

目的 建立洋底动力学.方法 对相关国际前缘研究成果进行综合研究.结果 洋底动力学旨在研究洋底固态圈层的结构构造、物质组成和时空演化规律,研究洋底固态圈层与其他相关圈层.如软流圈、水圈、大气圈和生物圈之间相互作用和耦合机理,以及由此产生的资源、灾害和环境效应.结论 洋底动力学以传统地质学理论和板块构造理论为基础,在地球系统科学思想的指导下,以海洋科学、海洋地质、海洋地球化学与海洋地球物理、数值模拟等高新探测和处理技术为依托,侧重研究洋脊增生系统、深海盆地系统和俯冲消减系统的动力学过程,以及不同圈层界面和圈层之间的物质和能量交换、传输、转变、循环等相互作用的过程,为探索海底起源和演化、保障人类开发海底资源等各种海洋活动、维护海洋权益和保护海洋环境服务的学科.     

地球科学发展趋势的思考——以地球动力学和超大型矿床形成机制为例

 从地球动力学和超大型矿床这两个地球科学前沿问题着手, 初步探讨了地球科学的发展趋势。地球动力学盲在解决地球形成和演化的关键性问题, 它涵盖了岩石圈板块动力学、地幔动力学、地核动力学及核-幔动力学, 地球动力来源是地球动力学研究的焦点, 它涉及了地球整体性和各圈层相互作用研究范畴。超大型矿床, 尤其是非常规超大型矿床, 是特定因素在特定条件下的耦合, 超大型矿床形成机制同样涉及了地球圈层相互作用。通过地球动力来源和超大型矿床形成机制初步探讨, 认为地球科学总的发展趋势是向着整体性和系统性方向发展, 地球单一圈层的研究已很难适应地球科学的发展, 需要从系统科学的角度去研究。     

系统科学的难题与突破点

一、系统科学的发展瓶颈：复杂性 系统科学是由分属不同层次的诸多学科组成的一大门类新型科学,最初的几个分支：一般系统论、信息论、控制论、运筹学和系统工程,都诞生于２０世纪４０年代。５０、６０年代,应用理论层次的信息论、控制论、运筹学和工程技术层次的系统工程取得了巨大成功,强烈诱使科学家努力把它们推广应用于更广泛更复杂的对象领域;虽也取得某些成绩,却遇到了未曾料到的困难。例如,把现代控制理论应用于生物系统,提出所谓生物控制论,以线性系统为模型刻划极其复杂的生物体,至今并无（也不可能有）实质性的成果;…     

人的因素在维修上的应用

０引言人因工程起源于２０世纪２０年代．１９４９年以马列尔为首的英国学者组织了人因工程研究学会,这标志着该工程已成为一门独立的学科．它是把人的特性和能力应用到装备的规划、设计、使用与维修上的一种工程技术．该工程把人、机器和环境看成一个系统,研究三者相互...     

非线性含参系统无穷多正周期解的存在性

用Krasnoselskii不动点定理, 讨论非线性含参系统无穷多正周期解的存在性, 得到了其无穷多个正周期解, 其中λ是一个正参数, a,b: ［0,1］→［0,∞)是连续函数且在［0,1］的任意子区间上不恒为0, f,g: ［0,1]×［0,∞)×［0,∞)→［0,∞)是连续函数.     

大陆碰撞成矿作用：深部动力学机制与成矿

大陆碰撞成矿研究是当今地球科学的重大前沿,但是碰撞带深部动力学机制与成矿之间的联系还不够紧密。目前主要的几种碰撞动力学机制包括大陆俯冲及俯冲相关的陆壳撕裂与回撤、大洋板片断离、上覆岩石圈去根,如对流减薄、拆沉等;而碰撞成矿系统还可以进一步概括总结为岩浆热液成矿系统、变质流体成矿系统和盆地流体成矿系统三类。在此基础上,通过地幔上涌、地壳缩短和地表隆升等各种壳幔响应,将深部动力学与成矿作用进行了成因关联。研究揭示,成矿是地球圈层相互作用导致金属元素循环富集的过程。研究指出,从地球系统科学的角度来研究大陆碰撞成矿作用,有望将矿床学研究提高到新层次,还有望实现“碰撞加工厂”的找矿理想。