2.4　“三个地球”的相互关系

2.4.1　“三个地球”相互的理论联系

16世纪之前，地理学发展比较迟缓，这个时期的成果只是对一些地理现象的描述。航海技术促进了地理大发现。后来，地球科学逐渐分化出地质学、水文学、气象学等。20世纪80年代，人口爆炸、城市扩张、化石燃料的无节制使用以及大规模的土地利用等向大气中排放的大量CO₂所造成的温室效应改变了陆地和海洋生态系统，这些全球性环境问题的解决已经超过某个单一学科的范畴，比如全球变暖问题不仅仅是气候学家的研究范畴，也是海洋学家、生态学家、地球物理学家、地球化学家和社会学家的研究范畴。这些全球环境问题所涉及的也不仅是地球的一个部分或者地球的某一个圈层。美国国家航空航天局（NASA）因此提出了“地球系统科学”的观点，强调应该从地球系统的观点来研究全球环境变化，将地球的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈当作一个有机的整体。地球系统科学成为大陆漂移理论和板块构造理论之后，地球科学领域的又一个重大理论。

“透明地球”“数字地球”和“美丽地球”实际上正是地球系统科学研究面临的三个问题：地球系统的内部运行规律问题；地球系统信息化问题；自然系统和人类系统相互作用问题（从社会学角度，也可以称之为人地关系问题和可持续发展问题）。“三个地球”是辩证统一的，“三个地球”之间既有区别又相互联系、相互渗透（图2-8）。

从内容上，“透明地球”强调地球系统的整体性及各子系统之间的相互作用，它研究地球的四大圈层（大气圈、生物圈、水圈和岩石圈）及其三大过程（物理过程、化学过程和生物过程）的驱动机理和运行规律；“数字地球”强调对地球系统的观测、模拟和预测等；“美丽地球”则强调人地关系和可持续发展问题。

从学科上，“透明地球”依托地球科学（地质学、地理学、大气科学、地球化学、地球物理学、生态学）与系统科学的交叉渗透，强调应用系统科学的观点来研究系统内（外）部的物质、能量的相互作用；“数字地球”依托地球科学与信息科学的深度融合，强调信息论、计算机理论和人工智能理论来研究各种与地球相关的信息观测、集成、反演和预测，以实现地球的数字化、可视化表达，以及多尺度、多分辨率动态交互；“美丽地球”则依托地球科学与社会科学的交叉渗透，强调利用社会学、哲学、生态文明理论等来研究人地关系，以实现可持续发展问题。

从方法论上，“透明地球”主要依托“地物化遥感钻”等手段获得地球系统各圈层相互作用的机理来实现；“数字地球”通过地球空间观测、表层监测和大陆深部探测等，并利用各类系统模型来实现对地球的观测和模拟；“美丽地球”则是在理解自然系统和人类活动相互作用的机理的基础上，在可持续发展观和生态文明理论的指导下，通过规范相应的人类活动来实现。