Earth System Analysis for Sustainability pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:The MIT Press

作者:Schellnhuber, Hans-Joachim (EDT)/ Crutzen, Paul J. (EDT)/ Clark, William C. (EDT)/ Claussen, Martin

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2004-10-22

价格:USD 38.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780262195133

丛书系列:

图书标签:

地球系统科学
可持续性
环境科学
系统分析
气候变化
生态系统
资源管理
环境政策
跨学科研究
可持续发展

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具体描述

Earth System Analysis for Sustainability uses an integrated systems approach to provide a panoramic view of planetary dynamics since the inception of life some four billion years ago and to identify principles for responsible management of the global environment in the future. Perceiving our planet as a single entity with hypercomplex, often unpredictable behavior, the authors use Earth system analysis to study global changes past and future. They explore the question of whether the unprecedented human-originated changes transforming the ecosphere today will end a 10,000-year period of climate stability.The book presents the complete story of the inseparably intertwined evolution of life and matter on Earth, focusing on four major topics: long-term geosphere-biosphere interaction and the possibility of using extrasolar planets to test various geophysical hypotheses; the Quaternary Earth System's modes of operation; current planetary dynamics under human pressure; and transition to global sustainability. Written by leading figures in the disciplines of geology, climatology, evolution, biogeochemistry, macroeconomics, and institutions theory, Earth System Analysis for Sustainability analyzes the driving forces behind global change and uses this knowledge to propose principles to propose principles for global stewardship.

《地球系统动力学导论：复杂性、反馈与人类世的挑战》本书简介本书旨在为读者提供一个关于地球系统复杂性、相互联系性以及在当前人类世背景下所面临关键挑战的全面且深入的理解。我们不再将地球视为一系列孤立的圈层——大气、水圈、岩石圈和生物圈——而是将其视为一个相互作用、高度耦合的巨型系统。本书的核心目标是阐明驱动这一系统的基本动力学机制、主要的反馈回路，并探讨人类活动如何以前所未有的速度和规模重塑这些自然过程。第一部分：地球系统的基础构架与动力学第一章：什么是地球系统？从圈层到集成模型本章首先界定了“地球系统”的概念，区分了传统的地理学和地球科学的学科划分与系统科学方法的整合。我们将深入探讨组成地球系统的关键组成部分：气候系统（大气与海洋环流）、生物地球化学循环（碳、氮、磷、水）、冰冻圈的动态变化，以及地质圈层（构造运动与风化作用）。重点将放在这些圈层间的物质和能量交换上，介绍如何利用代理数据（如冰芯、沉积物记录）重建过去系统的状态。第二章：驱动系统的能量：太阳辐射与地球能量平衡我们将详细分析太阳辐射作为地球系统的主要外部驱动力。内容涵盖米兰科维奇循环如何影响长期气候变化，以及地表的能量收支平衡。本章将建立辐射强迫（Radiative Forcing）的基本概念，这是理解温室气体效应和气候敏感性的基础。同时，我们将考察云层、气溶胶和地表反照率（Albedo）等内部反馈机制如何调节进入和离开地球的能量流。第三章：关键的生物地球化学循环与反馈本章是系统分析的核心。我们将系统地梳理碳、水、氮和磷四大循环的现状。重点剖析碳循环的长期（地质时间尺度）与短期（海洋溶解、植被吸收）动态，特别关注海洋碳汇的饱和潜力。对于氮和磷，我们将探讨人类活动（如化肥的大规模使用）如何导致全球性的营养物质失衡，从而引发水体富营养化和“死区”的形成。本章还将介绍生物圈在调节大气成分和稳定系统中的“生物泵”作用。第二部分：非线性、反馈与系统阈值第四章：复杂性科学与地球系统的非线性行为地球系统并非简单的线性叠加。本章引入复杂性科学的基本工具，如相空间分析、自组织临界性（Self-Organized Criticality）的概念，以解释地球系统为何常常表现出突变而非平滑的转变。我们将讨论“小扰动导致大效应”的蝴蝶效应及其在长期气候预测中的挑战。第五章：正反馈与负反馈：系统稳定性的双刃剑本章聚焦于系统内部的反馈机制。我们将详细区分维持系统稳定的负反馈（如生物固碳对CO2的响应）和可能导致系统失控的正反馈（如冰雪反照率反馈、永久冻土融化释放甲烷）。对这些反馈的定量分析是理解气候敏感性的关键。通过案例研究，我们将展示正反馈驱动下的临界点（Tipping Points）现象。第六章：气候临界点与不可逆性本章深入探讨地球系统存在明显“断裂点”的区域。内容将包括格陵兰冰盖和西南极冰盖的融化阈值、大西洋经向翻转环流（AMOC）的潜在崩溃，以及亚马逊雨林的萨凡纳化。我们不仅分析这些临界点发生的物理条件，还讨论一旦跨越这些点，系统将如何迅速且不可逆转地进入新的稳定状态。第三部分：人类世的驱动力与全球环境变化第七章：人类活动作为主要的外部扰动本章将人类文明视为一个强大的地质营力。我们审视工业革命以来，人口增长、能源消耗模式（特别是化石燃料的燃烧）以及土地利用变化（如森林砍伐、农业扩张）如何成为驱动全球变化的根本力量。本章还将介绍“地球系统边界”（Planetary Boundaries）的概念框架，用以量化人类活动对地球安全操作空间的影响。第八章：耦合的社会经济系统与地球系统反馈要理解未来的地球状态，必须将人类的决策过程纳入系统分析。本章探讨社会经济模型（如IAMs，综合评估模型）如何与地球系统模型耦合。内容涉及不同政策情景（如RCPs/SSPs）下的未来路径分析，以及技术进步、全球治理和经济发展速度如何共同塑造未来的排放轨迹和环境响应。第九章：适应、韧性与地球系统的未来管理最后，本章关注人类社会如何提升对已发生和预期变化的适应能力（Adaptation）以及系统本身的恢复能力（Resilience）。我们将讨论基于生态系统服务的管理策略，如何通过提升自然系统的健康度来增强其抵御冲击的能力。本书以对可持续性的系统性思考作结，强调跨学科合作和系统思维在应对21世纪全球挑战中的不可替代性。目标读者：本书面向环境科学、地球系统科学、地理学、可持续发展研究以及相关工程和政策领域的本科高年级学生、研究生以及专业研究人员。它为理解地球系统的动态、复杂性和人类影响提供了坚实的理论基础和前沿的分析工具。