新时期地理学的特征与任务_傅伯杰

收稿日期收稿日期：2015-04-21；修订日期修订日期：2015-07-26基金项目基金项目：国家自然科学基金重点项目（41230745）资助。作者简介作者简介：傅伯杰(1958-)，男，中国科学院院士，研究员，博士生导师,中国地理学会理事长(S110001618M)，主要从事自然地理学与景观生态学研究。E-mail:[e-mail]新时期地理学的特征与任务傅伯杰1，冷疏影2，宋长青2(1.中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室,北京100085；2.国家自然科学基金委员会地球科学部，北京100085）摘要摘要：地理学是“探索自然规律，昭示人文精华”的一门学科，具有综合性、交叉性特点。20世纪80年代以来，地理学在全球环境变化研究计划中扮演了重要角色，地理学的理论、方法和技术已经成为解决人类社会面临的可持续发展问题的基础。起源于全球环境变化研究，并结合了社会科学研究的“未来地球”研究计划，代表了新时期地理学发展的方向。当代地理学研究方法已经从勘察、观测、记录、制图等传统的研究方法向空间统计、对地观测、GIS、室内外模拟、建模、决策系统等现代科学方法转变，逐渐走向综合性、定量化；随着地理学面临的问题更加复杂、更加综合，地理学研究议题变得更为综合和多元，吸引了更为广泛的学科参与，地理学视角在越来越多的领域得到重视，概念和工具所属的学科边界正变得模糊。新时期的地理学正在走向地理科学。中国是研究人类社会的可持续发展问题的一个理想的地理科学试验场所，中国地理科学未来的发展需要以综合的角度加深对人地复杂系统全面而综合的理解，需要加强全球性问题的研究，全面提升中国地理科学国际化水平，普遍提高先进技术解析地理现象的能力，系统实现地理科学的社会服务价值，促进中国从地理学大国走向地理学强国。关关键键词词：新时期；地理学；地理科学；特征；任务中图分类号中图分类号：P9文献标识码文献标识码：A文章编号文章编号：：1000-0690（2015）08-0939-07地理学是研究地理要素和地理综合体的空间分异规律、时间演变过程及区域特征的学科，具有综合性、交叉性特点，其研究内容是地球表层人与环境相互作用的机理，研究过程需要耦合自然要素和人文要素，因此地理学是“探索自然规律，昭示人文精华”的一门学科。地理学的区域性通过地理分异以“格局”来表现，“地理过程”则显示出地理现象的时空演变，耦合“格局与过程”是地理学综合研究的重要途径和方法，也是地表过程研究的突破点[1]。地理学是经世致用的学科，其综合性与交叉性的学科特点，决定了其理论与方法对解决人类社会面临的资源环境等问题具有其他学科无法比拟的优势，20世纪80年代以来，地理学在全球环境变化研究计划中扮演了重要角色，地理学的理论、方法和技术已经成为解决人类社会面临的可持续发展问题的基础。在这样的研究背景下，新时期的地理学已经不再是单纯描述山川、河流等分布的学科，而是要探究格局与过程之间的关系，以及其分布特征在人类活动影响和自然环境驱动下的变化及其与人类社会可持续发展之间的关系，地球表层系统的变化和预测成为地理学研究的主要内容，而这正是“未来地球”研究计划的核心。起源于全球环境变化研究，并结合了社会科学研究的“未来地球”研究计划代表了新时期地理学发展的方向。全球环境变化受到自然因素与人文因素的共同驱动，影响了人类未来的可持续发展，“未来地球”研究计划的研究目的是在局地、区域和全球尺度寻求通向可持续发展的途径和解决方案，其研究重点在于监测和预测地球系统变化，包括气候、碳、生物多样性、生态系统服务和人类活动；在地球生命承载能力极限和临界点、全球环境变化如何影响满足人类对食物、水、健康和能源的需求等领域填补知识空白和进行早期预警；通过对政策、行为和技术选择潜在影响等的研究，有效连接科学知识和政策实践[2]。“未来地球”研究计划强调多学科交叉、多部门参与，建设高质量的研第35卷第8期2015年08月Vol.35No.8Aug.,2015地理科学SCIENTIAGEOGRAPHICASINICA地理科学35卷究合作机制和行动，共同设计、共同执行，共同应用；支持新一代研究者的发展，培育跨学科研究以提高面向可持续性发展的综合方法。“未来地球”计划是地理学近年来发展的缩影，因此新时期地理学的发展体现在岩石圈、水圈、生物圈、大气圈和人类社会圈交互作用和过程不断深化、研究范式从过程研究深化到对复杂环境系统的模拟和预测、加强RS、GIS等相关技术的发展和应用、更深刻的认识和耦合社会和文化在地表环境系统变化中的作用及驱动机制等方面。11学科特点与走向：地理学正在走向地理科学地理学从其形成之初就具备了可持续发展的先进理念，用一种综合的多维视角来研究研究地球表层人与环境相互作用的机理（图1）[3]。针对这一研究对象，地理学不仅从自然角度研究环境的动态、从社会角度研究人类社会的动态，还从综合的角度研究环境和社会相互作用的动态，通过区域的综合，区域间的依赖、尺度间的相互作用等视角分析其动态演变过程，并利用图像、语言、数学、数字等多种方式进行空间表达。地理科学以解决资源、环境、发展面临的复杂问题为使命，不仅在于解释过去，更重要的在于服务现在、预测未来，地理学的综合性和系统性理念引领着现代地球系统科学和可持续发展研究的趋势。图1地理学的视角矩阵Fig.1ThematrixofGeographyperspective11..11地理学研究方法与技术地理学研究方法与技术当代地理学研究方法已经从勘察、观测、记录、制图等传统的研究方法向空间统计、对地观测、GIS、室内外模拟、建模、决策系统等现代科学方法转变，继承了地理学原有的传统优势，并逐渐走向综合性、定量化，最接近地球系统科学理念。比如：建立流域科学决策支持系统，需要通过野外观测、遥感观测等不同的观测手段，建立数据库、模型库和知识、经验组成的决策支持系统，对流域的可持续性提出未来预测，并将不同的情景和决策结合起来。目前，地理学的3S技术、地面观测、数据融合与同化等研究方法为地球系统科学研究提供了数据获取方法，同时地理学特有的时空尺度原理也作为地球系统科学的重要概念基础融入到地球系统模式概念中。当代地理学研究已经从概念模型走向定量表达，从概念模型的提出到决策支持系统的建立与应用，地理学的综合思维贯穿始终（图2）。比如：从地理学早期的气候地理地带性分布到柯本气候分带，再到气候模式格点化划分，并从简单的自然要素和人文要素的耦合发展到对地球系统或地球表层系统多圈层相互作用的描述。20世纪70年代，气候系统模式只是简单的考虑大气、陆表和海冰3个要素，IPCC第一次评估报告中考虑了大气、陆表、海冰和气溶胶4个要素，但在第二次、第三次乃至以后的IPCC评估报告中逐渐增加了碳循环、动态植被、大气化学以及陆地冰冻圈等因素，未来还要把社会经济的发展对气候系统的影响叠加进去，这分明就是地理学综合研究的过程。所以综合性和整体性是地理学理念的“数值化表达”。在未来的气候变化研究中，地理学家将会扮演越来越重要的角色。图2“概念-模型-决策”流程中的地理学之“魂”Fig.2ThesoulofGeographyintheConcept-Model-Decisionprocess11..22地理学对其他学科的影响与贡献地理学对其他学科的影响与贡献从地理教育的层面来看，地理学对别的学科有很大的影响。例如：加州大学洛杉矶分校（UCLA），940傅伯杰等：新时期地理学的特征与任务8期地理系为城市规划、政治研究、地球科学、统计学、经济学、人类学、社会学等其他院系开设的必修和选修课多达26门，占UCLA地理系全部课程的15.6%，涉及共同开课的院系单位11个。其他院系自身开设的地理、区域类课程共15门，开课院系单位8个。在英国的罗素大学集团将地理学列为进入学位学习所必需的“重点科目(facilitatingsubjects)”之一，除地理科学，像环境、规划、师范教育、社会学、考古学、地质学、土木工程等均要学习地理学的相关课程。11..33地理科学研究主题的变化地理科学研究主题的变化随着地理学面临的问题更加复杂、更加综合，地理学研究议题变得更为综合和多元，以问题导向的综合性研究越来越突出，吸引了更为广泛的学科参与，地理学视角在越来越多的领域得到重视，概念和工具所属的学科边界正变得模糊。例如：英国自然环境研究理事会（NERC）资助项目涉及的范围越来越广泛，研究主题的数量呈增加趋势。陆地表层(Terrestrial)是NERC的重点资助领域，也是增长最快的研究领域，NERC在气候变化、生物地球化学循环等重点研究方向保持较大的支持力度。美国科学基金会近年来把综合气候、陆地（土地利用与生态系统）、水资源和人为活动的大尺度地表变化过程研究作为资助重点，资助研究一律强调对地理科学、地球科学、生命科学、社会科学和工程学研究视角与方法的综合，特别是在地理学和空间科学、宏系统生态学、自然和人文耦合系统、水可持续性与气候、长期生态研究等专项研究领域，部分项目通常以重点项目群进行资助。总体来看，美国科学基金会项目研究从“多元”走向“系统”，强调以地球表层的变化为起点，运用地理科学的系统视角与科学工具分析和理解当今人类社会面临的重大问题。此外，美国科学研究基金会还关注地理信息技术在公共健康问题中的运用，通过可视化来解决重大的决策问题。德国基金会（DFG）资助项目涉及的范围日益广泛，但全球变化、可持续发展、古代地理环境等是近10余年来主要的资助方向。德国联邦教育与科研部（BMBF）资助的地理学研究项目以社会与经济、能源、全球变化、资源与可持续、地球系统和未来城市为主题，与DFG相比，其项目更加强调与德国的现实紧密结合，以解决德国的问题为重要导向。中国国家自然科学基金委员会的地理学科发展越来越快，重点支持全球变化（气候变化、环境变化、温室气体）、生态环境（生态系统、LUCC、城市化、人地关系等）、土壤（微生物、污染、水分、侵蚀等）、碳（碳循环、有机碳、生物炭、森林碳等）和工具/技术（GIS、RS、数值模拟、空间分析等），资助课题关注国际上地理学研究的热点和领域，同时注重加强研究方法和手段。研究领域不再限于传统的地理学，地理学的发展已经进入地理科学的阶段。此外，通过地理学期刊论文关键词频率变化趋势来看，2000年以来气候变化、全球化、生物多样性、土壤、水、城市化等关键词的使用频率越来越高，成为地理学重要的、持续的研究主题，另外，中国、美国也成为研究的热点地区，两个国家在全球经济一体化发展中的作用已成为人文和经济地理学研究的热点之一。从上述中、美、英、德国研究主题的变化可以看出，自然地理领域，中外的研究热点大体一致，国内研究的区域性特色更加明显，即中国主要研究国内区域，很少走出国门，而西方发达国家研究全球尺度。人文地理学领域中外研究热点有所不同，而美、英之间较为相似，国内外同样关注城市、增长、网络结构等主题，国内研究更专注人口、土地利用、城市化、旅游等主题，更多关注与经济密切结合的问题，国外研究更注重政治、健康、创新和知识、休闲、性别等主题，更多研究社会问题。2010年，美国国家科学院研究理事会出版了《理解正在变化的星球》[4]，该书指出“地理科学是数据、技术和思维方法嫁接到地理学基石上一个成功繁殖的结果”，并认为“地球表层的快速变化，为地理科学战略方向的研究提供了一个逻辑起点，目标是理解地球表层是如何变的；在哪里发生，为什么会发生，以什么样的速率发生变化；这些变化又可能产生什么影响。这是当代地理学需要关注的重点。结合地理科学未来发展方向，该书提出了10多个战略研究问题，包括如何改变我们如何改变地球表面的自然环境、我们如何更好地保持生物多样性与保护濒危的生态系统、气候和其他环境变化将如何影响人与环境耦合系统的脆弱性、100亿人在地球上如何生存和分布、我们如何在未来10a和更长时期内可持续地养活每一个人、人口居住地是如何影响人类健康的、人口流动、物资交流及思想传播如何改造世界、经济全球化如何影响不平等、地缘政治变化如何影响和平与稳定、