地理学综合研究的途径与方法_格局与过程耦合_傅伯杰

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1、第69卷第8期地理学报Vol.69,No.82014年8月ACTAGEOGRAPHICASINICAAugust,2014地理学综合研究的途径与方法：格局与过程耦合傅伯杰(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)摘要：地理学是一门以综合性和区域性见长的学科。地理学的综合性通过要素多样化来体现，区域性则表现为区域分异或区域差异。地理学综合研究是对地球表层各要素的相互作用以及人地关系的研究，帮助我们认识地球表层系统的过去、现状和未来的趋势，把握其变化的脉搏。格局是认识世界的表观，过程是理解事物变化的机理，基于长期的野外观测和综合调查

2、以及模型模拟，对不同时空尺度下的地理格局与过程进行耦合研究，是从机理上理解与解决地理学综合研究的有效途径与方法。文章结合在黄土高原地区的相关研究案例，探讨了将格局与过程耦合研究的地理学综合研究的途径与方法。关键词：地理学；地理学综合研究；格局；过程；尺度；黄土高原DOI:10.11821/dlxb20140800220世纪以来，随着全球的人口、资源、环境等诸多问题的出现，人类的可持续发展面临着极大的挑战。地球系统科学研究通过研究整体性的地球系统来解决全球性的资源环境问题，把地球作为各个圈层有机联系的系统来开展相关的研究。因此，“地球系统”概念的提出标志着这方面的

3、研究向着综合集成的方向转变。只有从整体上来认识地球系统的过去、现状和未来的趋势，才能够把握它变化的脉搏。因此地球系统科学研究的重点是研究各圈层、各要素以及自然和人文现象之间的相互作用关系。其中，地球表层系统在地球系统研究中起着至关重要的作用，它是与人类密切关联的自然系统和社会经济系统的综合系统，包括了水圈、土壤圈、大气圈、生物圈和人类本身。地球表层系统的变化和预测是[1]地理学研究的主要内容，也是“未来地球”研究计划的核心。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。地理学从建立之初就研究自然科学和人文科学交叉界面上的现象，是一门综合

4、性学科。地理学以其综合性和区域性见长，其综合性通过要素多样化来体现，区域性则表现为区域分异或区域差异。但随着分支学科的发展和深化，地理学呈现出空心化现象。英国皇家地理学会前主席RonaldCooke指出：“地理学家要加强基础研究，要形成地理学的核心理论基础。要在交叉学科的研究中守住自己的阵地，并继续通过应用为社会做贡献，加强基础研[2]究是唯一的途径”。发展地理学综合研究的理论方法，是防止地理学空心化，建立地理学核心理论的重要任务。然而，地理学最大的困难也是综合。20世纪60年代，黄秉维等老一辈地理学家就认为：综合是地理学的生存之本，但肤浅的综合站不住脚，必须有

5、分科的深入研究。黄先生提出了“开展地理环境中的物理、化学和生物过程研究，加以综合”，建立了自然地理学研究的地表水热平衡、化学元素迁移和生物地理群落三个重要的[3]前沿方向，开拓了中国自然地理过程的理论与实验研究。这些思想对中国自然地理学深收稿日期：2014-05-22;修订日期：2014-07-28基金项目：国家自然科学基金项目(41390464)[Foundation:NationalNaturalScienceFoundationofChina,No.41390464]作者简介：傅伯杰(1958-),男,中国科学院院士,研究员,博士生导师,中国地理学会副理事

6、长(S110001618M),主要从事自然地理与景观生态学研究。E-mail:bfu@rcees.ac.cn1052-1059页8期傅伯杰：地理学综合研究的途径与方法：格局与过程耦合1053化过程研究，加强机理探讨产生了深远的影响。自然环境和人类活动特征均表现为空间异质性，研究这些异质性环境下的区域地理过程和效应是地理学研究的前沿。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格局、过程和尺度1.1格局和过程格局和过程通常指的是不同的地理或景观单

7、元的空间关系和响应的演变过程。就格局而言，可以从大小、形状、数量、类型和空间组合上来进行描述。这些描述格局的表征有着其本身的地理学意义。例如，不同的斑块大小能够提供不同的生态域和资源域，对于生物多样性保护来说具有十分重要的意义。同样，斑块形状可以影响水土和生物的运动过程，斑块的数量则可以用来判定景观破碎化的程度。此外，从空间组合的角度来描述格局可以反映出他们的空间结构特征、地带性和非地带性的规律。就过程而言，可以分为自然过程(例如元素和水分的分布与迁移、物种的分布与迁徙、径流与侵蚀、能量的交换与转化等)和社会文化过程(例如交通、人口、文化的传播等)。因此，格局和

8、过程的相互关系可以表达为