1. 环境与区域
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地球的圈层之间,存在着经常性的、复杂的、不可忽视的相互作用。这种相互作用使地球表层的许多事物相互联系,产生了新的运动规律。
首先,我们观察一下人群圈之外的圈层的相互作用,大洋中的洋流是说明这种相互作用的极好例子。海洋由于吸收太阳辐射,成为大气的热源。大气在海洋与陆地下垫面作用下加热(大气一般不能直接吸收太阳的辐射,因为太阳辐射以短波辐射为主,大气分子难以吸收这些波段的辐射),形成了大气环流。大气环流的行星风带拖曳了海水,大洋海水随行星风运动,受科里奥利力作用,不断发生偏转(北半球右偏,南半球左偏),洋流流到大陆架附近,受岩石圈阻力作用,发生转向。由于地球上不同纬度得到的热量不一样,低纬度海水温度较高。在高纬地区,冰雪又加大反射率使海水得到的热量更少,由此造成的高低纬的温差被认为是大洋环流的原因。从低纬流向高纬的洋流为暖流,相反方向的洋流为寒流(图 1.3.4)。
洋流的形成始因于海陆分布温度和风,而洋流又反过来影响到沿途各地的气候。冷暖洋流的分布,直接决定了向对流层下部输入的热量的多少。例如,由北太平洋海水洋流系统(北赤道流)分出的黑潮,具有高温、高盐性质,不仅对中国近海的海水理化性质、海洋生物等有深刻影响,还给中国的气候打上深刻的烙印。夏季东南风从其上空经过,湿度增加使中国东部沿海地区的降水增加。洋流对气候的影响在欧洲和南美、澳大利亚西部等地也有明显反映。
第二,我们分析一下人群圈和其他圈层的相互作用。可从两方面来讲, 一方面,各圈层对人群都有不同层次、不同方式的作用,这里我们以气候对人类的影响为例。地球上有面积很大的干热气候地区,在这些地区的干热环境下,人类的活动受到移动沙丘、爆发性洪水和供水等方面的严重限制性影响。对于生活在沙漠地带的人类生存来说,找到长期、可用的水资源,是个
① PRED 是英文 Population,Resource,Environment,Development 的缩写,意为人口、资源、环境、发展。
——编者注
非常艰巨的任务。从其他地方把水输送到沙漠地区并非是件容易的事,尽管有不少地方,滚滚巨川流经沙漠地带(如科罗拉多河、尼罗河等),使沿途地区有可能依靠引水工程以供使用,但这些毕竟仅能供面积很小的地区使用,因此,我们只能靠开采地下水来解决这个问题。如何在沙漠地区发现水, 也是一个复杂的工程问题,并且即使找到了水,还有可能是含盐度太高而需淡化的咸水,这些地下水一般是第四纪气候湿润时期的产物,总水量非常有限。
图 1.3.4 全球洋流示意图(多种来源)(该图可与图 1.3.3 相比较)
在寒冷地区,人们同样也受到地球表层的限制作用,在永冻层所在地区, 地面看上去非常坚硬,但建筑在其上的房子受暖后,使地基融解,造成建筑物倒塌。修建在这些地区的公路受到汽车辗压亦会发生翻浆现象,对此人们几乎无法预防。冻土地区还会带来其他一些问题,例如,一般的排污管和自来水管、输电线、电话线等,都无法埋在地下,否则就会发生季节性热融破裂、折断。因此人们不得不将这些管道线架设在地面上的保暖管道内。
但人类与地球表层的关系并不完全是被动的,人对其他圈层的主动作用才使人类的文明水平不断提高,例如在沿海地区,海岸带在各种自然力的作用下处于不断的变化过程中。当人类生活在这一地区时,为了使海岸带动力过程有利于自己的生存,就会对海岸运动施加干扰,如种植防冲刷的植物, 建筑防波堤,岸外疏浚等。这些人工措施,极大地改变了周围地区的自然条件(图 1.3.5),即改变了水圈、岩石圈、生物圈的局部状况。
无论全球的例子还是海岸带的例子都揭示,地球表层各圈层的构成元素可能存在相互作用,从而引起各圈层的相互作用,形成新的复杂现象(如洋流),这种复杂现象也常呈现出某种稳定性和随机性,如洋流的稳定有序的流动模式和随机变化,具有复杂有序现象。联系在一起的各地球表层单元, 形成了一个新的整体,在这个整体中各圈层间具有不同的地位(在全球大气洋流系统中,水圈与大气圈居主要地位,在海岸带系统中,岩石圈、水圈居主导地位),但没有哪个圈层的作用可被忽视,它们的运动规律与各圈层的运动规律密不可分,同时又受制于构成单元的原来的物理、化学、生物、经济、文化特征,从而使这个整体具有新的内部过程和结构特征,我们称这个整体为环境或地理环境。环境与人类活动休戚相关,但这并不是说它完全以人类为中心,它也有自己特定的独立运动形式和内部过程。如沉积环境,指的是与沉积物相互作用的单元体系,在中国,人们常用生态环境来突出环境与人类的关系,其实环境一词包括了生态的意义,包括了系统的意义。显然, 有不同尺度、不同类型的环境,如我们了解的全球环境和海岸带环境。由于相互作用的不同,同一地球表层单元,不同情况下参与构成不同的环境,水圈中的海水在前面的例子中就参与构成了两种环境,气候类型区和海岸带。
图 1.3.5 人类对海岸带的改造(据 B.Knapp,1986)
如果我们换一个问题的视角,可以发现,地球表层及其单元之间的相互作用,总是发生在一定的空间的,相互作用的差异使空间产生特化,特化的空间形成一种具有某种规定性的整体结构。如我国杭州湾以南海岸,以岩石岸线为主,面临强烈的热带气旋(台风)的作用;杭州湾以北海岸以泥沙沉积物为主形成的海岸,受到了黄河口排出的泥沙强烈作用。两个地区的海岸
带表现出不同的结构,地理过程的具体形式也有所不同。空间与空间之间存在差异,使这一空间范围区别于另一空间范围,这就是区域。区域最基本的性质是它既是整体的又是结构的,如区域具有特定的资源结构。空间分异规律使一区域区别于另一区域,这种分异使得区域对某种地理过程表现出统一性质。如上面的海岸地貌结构在两个区内各自趋向统一。显然区域与环境是同一事物的两个侧面,区域必然由某种或某些环境构成,环境必然圈定于一定的区域;区域与环境是地理事物的两种表现,因此,我们称地理事物具有环境区域二象性。环境与区域的一种共同载体是地方。环境、区域和地方构成了地理学的基本研究对象。值得一提的是,从这个角度看,传统的区域地理学是关于地方研究的学科。地理科学决不是关于“中国的人口有 12 亿”、“法国的首都是巴黎”这样的知识,这只是“地志学”。地志学是地理学的一个分支,但决不是全部。
本世纪以来,工业的持续发展和人口的膨胀,使得环境遭到不断的干扰和破坏,地球上的资源不断减少,有趋于枯竭的危险,区域社会经济的发展受到了越来越多的阻力,有些地方已经停滞。这个人口-资源-环境-(区域) 发展(全球是个大区域)的问题,表现为人类面临的迫切问题。显然,人口- 资源-环境-(区域)发展构成的 PRED 系统,是地球表层系统的一种特殊子系统,这个子系统的过程,显然是地球表层相互作用的过程,因此,关于 PRED 问题和 PRED 系统的研究,就成了现代地理学的中心。为了解决 PRED 问题, 我们必须研究各圈层的相互作用和内部过程。仅以生态观点来研究 PRED 问题,在理论上和实践上都是软弱无力的;只有从环境、区域的运动特性,以地理系统和地理过程的观点来研究 PRED 问题,才能最终达到 PRED 协调的目的。这方面有很多的例子。实际上如果我们讲生态平衡,这也不想动那也不敢动,地球今天绝不可能养活如此之多的人口。农作系统,就是人类创造的打破旧生态平衡的具有积极意义的生态系统。农作系统为人类的生存和进步提供了可能。地理学与生态学的一个显著区别就是,地理学是主动积极,它提倡主动适应地球表层,建立新的生态平衡和生态结构。
必须指出,地球表层问题是复杂的,既需要系统分析,也需要由物理学发展的过程分析或机理分析。地理学作为一个学科,既要研究 PRED 问题,也要研究其他与地球表层发生强烈联系的问题,地理学领域与方法是全面的、客观的和积极的。
复习思考题
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试说明地球上不同纬度太阳辐射量全年的变化。
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潮汐现象是地球表层相互作用的现象吗?为什么?那么海湾的潮流现象呢?
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中国地块在全球板块构造体系中处于什么位置,由此推测中国地震带的可能分布。
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褶皱与断裂有什么异同?
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以河流为例,试说明地球表层各圈层的相互作用及其如何形成地理环境系统。
第二章 基本地理过程
在第一章中,我们学习过作为一个行星的地球的基本结构与运动规律。我们已经知道地球的基本物理结构与它的天文运动产生的地理效应。地理学并不关心地球的物理构造和内部过程,它所关心的是地球表面附近的圈层现象,如我们所知,这些现象形成的 PRED 问题最为地理学家所关心。这个圈层范围,有人称为地理壳,现代多称作地球表层。实际上,精确划分它的物理范围是毫无意义的,而且地球表面附近六大圈层相互作用所涉及的空间范围,会因问题不同而有差异。因此地球表面与地球表层具有同样的含义。在这个复杂的体系中,有各种各样的过程发生,有些并不依赖于地球表层,如大气湍流运动、战争(尽管地球表层提供了空间),故而不是地理过程。具有地理意义的过程主要有气候过程、地貌过程、水文过程、地生态过程、空间经济过程和其他的人文地理过程。显然,并非仅仅上述六种过程才有塑造地理景观的意义,但是上述过程确实是基本的地理过程,它们的一个共同特点是与地球表层密不可分,离开地球表层系统谈论气候过程、空间经济过程是没有意义的。