【摘要】地球系统扰动是指固体地球系统、表层地球系统和日地空间系统内部或者之间受到外部因素或内部因素的干扰，导致地球系统的状态发生改变。这些扰动可能来自自然因素，如太阳活动、火山喷发、地震等，也可能来自生物活动，如环境污染、土地退化等。地球系统扰动会对地球的气候环境、生态系统和生物生存等方面产生影响，其具体表现多种多样，涉及地球的各个组成部分和方面，主要包括气候变化、地质活动、生物多样性变化、水循环变化、大气污染和环境污染物等。因此，了解地球系统扰动的机制和影响，对于保护地球表层环境和生物生存具有重要意义。地球系统扰动的因素很多，主要包括太阳辐射、大气环流和大气环境、水循环和水环境、洋流、火山喷发、地震灾害、地形地貌、土壤环境、生物环境、光环境、生物活动等。这些因素相互作用，共同决定了地球的环境系统。地球三大系统扰动通过多种方式影响全球环境变化，包括气候变化、地质活动、水循环变化、土壤环境变化和生物多样性变化等。了解这些影响有助于更好地预测和应对环境变化，保护表层地球系统的健康和稳定性。
【关键词】地球系统 物理扰动 化学扰动 生物活动 全球环境变化
【中图分类号】P3 【文献标识码】A
【DOI】10.16619/j.cnki.rmltxsqy.2025.15.003
【作者简介】郑永飞，中国科学院院士、中国科学技术大学教授、发展中国家科学院院士、《中国科学：地球科学》主编。研究方向为同位素地球化学与化学地球动力学、汇聚板块边缘地球系统科学，主要著作有《稳定同位素地球化学》（合著）、《化学地球动力学》（主编）、《汇聚板块边缘地球系统科学》（编著）等。
当前，全球正经历显著的气候变暖、极端天气事件频发、海平面上升、生态系统退化等一系列环境变化挑战，深刻反映地球系统内部与外部之间复杂的物质相互作用和能量反馈机制。地球作为高度复杂且动态演化的行星系统，其表层环境与生命宜居性有赖于系统的协同与平衡。而地球系统持续受到来自系统内部及外部的多种扰动，可能打破原有的平衡状态，引发系统状态的显著变化。这种变化不仅体现在全球气候格局的调整、水循环的变异、生物多样性的波动上，而且深刻影响地质环境稳定性和空间环境状态。深入研究地球系统扰动与全球环境变化之间的内在联系，不仅是深化对地球家园运行规律认知的必经之路，更是保障地球表层环境健康稳定和人类社会可持续发展的迫切需求。
地球系统与环境变化
一般来说，地球系统是由大气圈、水圈、生物圈、土壤圈、岩石圈、软流圈以及太阳风等组成的，通过物质传输和能量传递而紧密耦合的地球圈层系统。地球系统具有自组织性、非线性反馈和跨尺度关联特征，在多时空尺度上表现为全球环境变化。地球系统的扰动主要受自然因素（太阳活动、大气环流、地震海啸、火山喷发等）驱动，在微观层次上可以分解为物理作用、化学作用和生物作用等三个方面，其中生物作用包括人类活动（可能导致温室气体排放和环境污染等）。认识和理解地球系统的关键在于洞察跨圈层相互作用这一核心要素，因此需要从四个维度入手：一是组成结构（圈层划分），二是功能属性（能量物质循环），三是动态特征（多尺度扰动），四是整体性（不可孤立和分割）。
地球系统可以划分为三个组成部分，即固体地球系统、表层地球系统和日地空间系统。固体地球系统研究地球内部物质和能量的流动、传递和转化过程，包括地震、火山、地热等自然现象和过程，强调软流圈上涌对岩石圈的影响。表层地球系统研究地球表面物质的分布、交换和循环过程，包括大气圈、水圈、生物圈、土壤圈和岩石圈等，其中水圈包括冰冻圈，生物圈包括人类圈。日地空间系统研究太阳能量和物质在日地空间中的传输和变化过程，包括太阳辐射、太阳磁场和空间天气等。地球系统扰动是指地球系统受到外部或内部因素的干扰，导致地球系统的状态发生改变，在不同程度上影响人类生存环境乃至地球的宜居性。这些扰动可能来自自然因素，如太阳活动、火山喷发、地震滑坡等，也可能来自人为因素，如环境污染、温室气体排放等。地球系统扰动会对地球的气候、生态系统和生物生存等方面产生影响。比如，火山喷发产生的火山灰可以遮挡太阳光，导致气温下降；生物活动排放的温室气体可以改变地球的气候，导致全球变暖等。因此，了解地球系统扰动的机制和效应，对于认识地球环境具有重要意义。
研究地球系统扰动与全球环境变化之间的关系具有多方面的意义。首先，研究地球系统扰动的机制和规律，可以更好地预测和应对未来的气候变化、生态系统变化等环境问题。其次，研究地球系统扰动与全球环境变化之间的关系，可以深入了解地球系统的运行机制和演化历史，不仅可为地球科学研究提供新的思路和方法，有助于推动地球科学的发展，也能更好地评估生物活动对地球环境的影响，推动经济社会的可持续发展。此外，这也有助于更好地了解环境问题的根源和影响机制，为保护生物生存环境和人类健康提供科学依据和技术支持。因此，加强地球系统科学研究，确定地球系统扰动的表现形式及其影响因素，认识不同尺度全球环境变化与地球系统之间在时间和空间上的联系，已经成为当前和未来地球科学研究的重要方向之一。
影响全球环境变化的关键因素
全球环境变化受多种自然因素的影响，这些因素之间相互作用、相互反馈，共同构成复杂多变的地球环境系统。在应对全球环境变化时，需要综合考虑各种因素的作用机制和影响程度，采取综合性的应对措施。
太阳活动。太阳辐射是地球能量的主要来源，太阳活动的变化会直接影响地球的气候系统。此外，太阳风等高能粒子流也会对地球磁场和大气层产生影响，可能导致气候和环境的短期波动。
生物活动。短尺度上，生物活动导致的温室气体排放、土地质量变化、水资源管理和能源消耗等都会引发气候和环境的快速变化。
自然灾害。地震、火山喷发、飓风、洪水等会对全球环境产生短期影响。这些自然灾害会直接破坏生态系统和生物生存，还可能引发次生环境问题，如水体污染、土壤侵蚀和生物多样性丧失等。
大气和海洋环流变化。大气和海洋环流是全球气候系统的重要组成部分，其短期变化会直接影响天气模式和气候变化。比如，厄尔尼诺和拉尼娜现象就是海洋环流变化导致的全球性气候异常。这些现象会改变全球温度和降水分布，引发极端天气事件和自然灾害。
生物地球化学循环。生物地球化学循环涉及碳、氮、磷等元素的循环过程，这些元素的短期变化也会影响全球环境。比如，生物活动导致的碳排放增加会引发大气中温室气体浓度上升，加剧全球变暖；而氮、磷等营养元素的排放则可能导致水体富营养化和藻类暴发等问题。
地球系统扰动的表现形式
地球系统扰动的表现形式多种多样，涉及地球层圈的各个组成部分，主要包括以下几个方面。一是气候变化，如全球变暖、极端天气事件（如暴雨、干旱、飓风）等。二是地质活动，如地震、火山喷发、板块运动等都是地球内部能量释放的结果，这些活动会对生态系统和生物生存产生影响。三是生物多样性变化，如物种灭绝、入侵物种等。四是水循环变化，如洪涝、干旱等。五是大气污染和环境污染物的排放，会导致大气质量恶化、气候变化等问题。
从地球系统科学来看，这些扰动是全球环境变化的重要驱动力，主要表现如下。一是大气圈扰动，表现为气候变化、极端天气事件（如飓风、干旱、洪水）、大气成分变化（如温室气体浓度增加）以及大气环流变化等。这些扰动受到太阳辐射、全球温度、海洋和陆地相互作用等多种因素的影响。二是水圈扰动，表现为海平面上升、海洋酸化、海洋环流变化、淡水资源减少以及极端水文事件（如洪水和干旱）等。这些扰动主要由气候变化、冰川融化、土地利用变化以及生物活动排放的污染物等因素引起。三是生物圈扰动，包括生物多样性减少、生态系统退化、生物量改变以及生物地球化学循环的破坏等。这些扰动主要由生物活动（如土地利用变化、自然和人为污染以及人类过度捕捞）和气候变化（如温度和降水变化）等因素导致。四是岩石圈（全球）扰动，表现为地震、火山喷发、板块运动、全球形变以及地貌变化等。这些扰动对全球环境的影响相对较小，但在局部地区可能引发严重的地质灾害和环境变化。五是日地空间系统扰动，包括太阳活动变化、地球磁场扰动以及空间天气事件等。这些扰动会影响地球的气候系统、电离层、卫星轨道以及生物活动（如导航和通信）等。太阳活动变化，特别是太阳辐射和太阳风的短期变化，是全球气候变化和空间天气的重要驱动力。
了解地球系统扰动的机制和影响，对于保护地球环境和生物生存具有重要意义。在应对全球环境变化时，需要综合考虑各种扰动的影响及其与其他地球系统组成部分的相互作用。
地球系统扰动的主要因素
地球系统扰动指的是自然因素对生物活动的影响，它们之间相互作用、相互反馈，共同驱动着地球系统的变化。
自然因素主要包括以下四项。一是太阳辐射，即地球能量的主要来源，其变化会直接影响地球的气候系统。太阳辐射的强度和稳定性变化会导致地表温度、大气环流和海洋环流等发生变化，进而影响全球气候。二是地球轨道参数（如偏心率、倾角和岁差）的变化，会影响地球接收太阳辐射的量和分布，从而引发气候的长期变化。这种变化通常以数千至数万年为周期。三是大气圈与海洋圈的相互作用，其是全球气候系统的重要组成部分。海洋表面的温度变化、海冰消融和海平面上升等都会影响大气环流和气候模式。四是自然灾害，如地震、火山喷发、海啸和飓风等，会对地表系统产生扰动。这些自然灾害会直接破坏生态系统和基础设施，同时释放大量能量和物质，对大气、海洋和陆地环境产生影响。
生物活动效应包括以下四项。其一，温室气体排放。生物活动可导致大量温室气体的排放，如二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等。如果这些温室气体在大气中逐渐累积，最终可导致全球气温上升，引发气候变化。其二，土地质量变化。生物活动可改变地球表面的土地质量和效益，影响地表的反照率、水分循环和生物地球化学循环等，进而对全球气候产生影响。其三，能源消耗和污染排放。化石燃料的燃烧会释放大量二氧化碳和其他污染物，对大气和海洋环境产生直接和间接的影响。其四，生物多样性减少。生物多样性的减少改变生态系统的结构和功能，影响生物地球化学循环和生态系统的服务功能。
在研究全球环境变化时，需要分别考虑各种各类自然因素对生物活动的影响，综合分析它们的作用机制和影响程度，理解生物如何适应地球系统的变化。
板块构造作用与地球系统变化
板块构造作用与地球系统变化之间存在紧密的时间和空间耦合关系。总的来说，这些耦合关系是一系列简单而又复杂的问题。深入研究这些关系有助于我们更好地理解地球系统的运行规律和扰动机制，为应对全球环境变化带来的挑战提供科学依据和技术支持。
时间耦合关系。首先，板块构造作用的长期演化对地球系统的变化产生深远的影响。比如，板块的运动导致山脉隆起、海洋扩张和大陆漂移，这些地形地貌的变化进一步影响气候、生物多样性和水资源分布等地球系统要素。其次，地球系统的变化也具有一定的时间尺度，如气候变化、海平面升降等，这些变化与板块构造作用的速率和规模存在一定的匹配关系。比如，气候变化可能导致冰川的进退，从而影响全球地貌的侵蚀和沉积作用，这些地貌的变化又可能影响气候和生态系统的演变。
空间耦合关系。首先，板块构造作用在空间上呈现不均匀性，不同板块之间的相互作用强度和方式存在差异。这种空间异质性导致地球系统各要素在空间上的分布和变化也具有差异性。比如，板块边界地区往往是地震、火山活动频繁的区域，这些自然灾害对当地的生态系统和生物生存产生深远的影响。其次，地球系统的各要素在空间上也存在相互关联和耦合的关系。比如，气候变化可能导致某些地区的干旱化，而干旱化又可能引发土地退化、沙漠化等一系列生态环境问题。这些问题在空间上与板块构造作用的分布和强度存在一定的关联。
地球系统扰动效应
固体地球系统。其扰动包括地壳运动、火山活动、地震等，它们可以通过一系列过程对全球环境产生影响。首先，固体地球系统的扰动可以影响地表的地形和地貌。地壳运动和地震可以导致山脉的隆起、河流的改道、海岸线的变迁等，这些地形的变化会进一步影响气候和生态系统的分布。比如，山脉的隆起可以改变大气环流，影响降水的分布；河流的改道可以改变水资源的分布，影响生物生存的用水需求。其次，火山活动可以释放大量的气体和颗粒物到大气中，这些物质可以改变大气的成分和结构，从而影响气候。比如，火山喷发可以释放大量的二氧化硫，这些气体在大气中可以形成硫酸盐气溶胶，反射太阳辐射，使地表降温；火山喷发还可以释放温室气体，如二氧化碳和甲烷，对全球气候变暖也有一定的影响。再次，固体地球系统的扰动还可以改变地球的磁场和热流。地磁场的变化可以改变宇宙射线对地球的影响，从而间接影响气候；地热流的变化可以改变海底扩张的速度和洋流的模式，从而影响海洋循环和气候。
此外，地球内部的热量和放射性元素衰变产生的能量对全球气候变化的影响，虽然相对于地表所获得的太阳能来说微不足道，但是如果地热能在地表局部地区发生富集，则会对某些地区的地表环境产生不可忽视的影响。地热能的主要作用在于提供动力引起岩石圈内部及其下伏软流圈物质的运动与迁移，从而成为火山活动、板块运动的原动力。地幔物质的运动与相变会导致地球重力场、磁场的变化，引起大地水准面的变化。这些地质活动不仅改变着海陆的分布、地表的起伏，而且在全球范围内塑造着表层地球系统的原始面貌，形成地表海陆分布的基本格局，并影响矿物和岩石的形成、变质和演化。
进一步，固体地球系统与地表系统之间还不断地进行着物质交换，主要受软流圈上涌对岩石圈板块边缘的驱动。比如，火山喷发使地幔物质喷出，进入地表，参与地表系统的物质循环，同时大量的水汽、二氧化碳、尘埃进入大气圈，影响地表环境的物质组成、对地表环境与气候产生重要作用。这些物质交换对地表系统的发展以及全球环境的演化产生深刻影响。不过，与大气圈、水圈和生物圈等外部系统相比，固体地球系统的变化对全球气候变化的影响更为缓慢和复杂。
表层地球系统。表层地球系统扰动包括气候变化、海平面变化、生物多样性变化以及土地利用变化等，它们之间相互作用，共同对全球环境产生影响。
首先，气候变化是全球环境变化的核心部分，表现为全球气温上升、极端天气事件增加等。这种变化对生态系统有直接的影响，如改变物种分布、影响生物繁殖等。同时，气候变化还会影响生物生存的水资源供应和基础设施安全等方面。其次，海平面变化也是表层地球系统扰动的重要表现。由于冰川融化和海水热膨胀，海平面正在逐渐上升。这将对沿海地区产生重大影响，如增加洪涝灾害的风险、破坏生态系统和影响生物居住等。再次，生物多样性变化对全球环境变化也有重要影响。生物活动导致的环境破坏、过度开发和污染等，使得许多物种面临灭绝危险。生物多样性的减少将影响生态系统的稳定性和功能，进而影响全球环境。此外，土地利用变化也是表层地球系统扰动的一个重要方面。随着人口的增长和城市化进程的加速，生物对土地的需求不断增加，导致森林砍伐、草原退化、湿地消失等土地利用变化，进而影响全球碳循环、水循环和生态系统等。
因此，表层地球系统扰动对全球环境变化的影响是多方面的，这些变化不仅影响生态系统的稳定和功能，还对生物生存的环境产生深远的作用。了解这些影响有助于更好地理解表层地球系统的运行机制，为生物更好地适应和应对环境变化提供科学依据。
日地空间系统。日地空间系统扰动主要涉及太阳活动、地球磁场变化以及太阳风与地球大气层之间的相互作用等，对全球环境变化具有多方面的影响。这些影响虽然不直接涉及地球表面的气候变化或生态系统变化，但它们会通过影响地球大气层、磁层和电离层等，间接地对全球环境产生作用。
首先，太阳活动的变化会影响太阳辐射的强度和稳定性。太阳黑子的增多或减少、太阳耀斑的爆发等，都会导致太阳辐射的短期或长期变化。这种变化会影响地球接收到的太阳能量，从而影响全球气候。比如，太阳辐射的减少可能导致地球表面温度下降，引发气候变冷。其次，地球磁场的变化也会影响全球环境。地磁场的扰动可能导致地磁极反转或地磁强度减弱等。这些变化会影响宇宙射线进入地球大气层的数量和分布，从而影响大气层中的化学反应和气候变化。此外，地磁场的变化还可能影响鸟类和其他动物的迁徙模式，对生态系统造成一定的影响。再次，太阳风与地球大气层之间的相互作用也是日地空间系统扰动的一个重要方面。太阳风中的带电粒子会与地球大气层中的分子和原子发生碰撞，产生极光等现象。这种相互作用会影响大气层中的电离程度和化学反应，从而影响全球气候和环境。
需要注意的是，日地空间系统扰动对全球环境变化的影响相对较小，而且通常是间接的。与固体地球系统和表层系统的变化相比，日地空间系统的影响更为复杂和难以预测。
地球系统扰动对全球环境变化的影响
固体地球系统扰动与全球环境长尺度变化之间的关系。固体地球系统包括地壳、地幔、外核和内核等部分，这些部分之间在物质和能量的运动和相互作用等过程中会对表层地球系统（如大气圈、水圈、生物圈和土壤圈）产生深远的影响，进而引发全球环境的长尺度变化。因此，固体地球系统扰动与全球环境长尺度变化之间的关系是复杂的，往往涉及多个因素的相互作用和反馈机制。要准确理解这种关系，需要综合考虑地质学、地球化学、地球物理学、大气科学、海洋科学和生物学等多个学科的研究成果。
板块运动与气候变化。地球内部的板块运动会导致地壳的变形、地震和火山的喷发等，这些过程会改变地表的地形、地貌和海洋环境等，从而影响全球气候的变化。比如，当板块运动导致山脉隆起时，会改变大气环流的模式，影响降水的分布和气候带的形成。
地幔上涌与生物灭绝事件。地幔物质既可以从核幔边界深处上升，也可以从上地幔浅部上升，从而形成从地球内部向外部直至地表的大规模物质和能量流。当深部地幔物质上升到岩石圈浅部时，会引发岩浆活动、地壳隆起和火山喷发等地质事件。如果大规模地幔物质快速上升到地表，就有可能对生物圈产生重大影响，甚至导致生物灭绝事件的发生。
地球内部热异常与气候波动。地球内部的热异常会导致地壳的热膨胀和收缩，从而引发地表环境的变化。这些变化会影响大气环流、海洋环流和生态系统的稳定性等，进而引发全球气候的波动。比如，一些研究表明，地球内部热异常可能与冰期的周期性变化有关。
地球磁场变化与气候变化。地球磁场是由地球内部的电流产生的，而地球磁场的变化会对表层地球系统产生影响。一些研究表明，地球磁场的变化可能与气候变化有关。比如，地球磁场的减弱可能导致太阳风对地球大气层的侵蚀加剧，从而影响气候的变化。
表层地球系统扰动与全球环境短尺度变化之间的关系。表层地球系统主要包括大气圈、水圈、生物圈、土壤圈和岩石圈（特别是地表部分），这些圈层之间的相互作用和变化会直接影响全球环境在较短时间尺度上的变化。因此，表层地球系统扰动与全球环境短尺度变化之间的因果关系是多方面的，有关扰动不仅直接影响全球环境的变化，还可能通过相互作用和反馈机制放大其影响。在应对全球环境变化时，需要综合考虑表层地球系统的各个组成部分及其相互作用。
大气圈扰动与气候变化。大气圈中的气流、气压和风等扰动会直接影响天气模式和气候变化。比如，厄尔尼诺和拉尼娜现象就是大气圈与海洋圈相互作用导致的气候短尺度变化。这些变化不仅影响温度和降水分布，还可能引发极端天气事件，如干旱、洪涝和热带气旋等。
水圈扰动与水循环变化。水圈中的水体分布、水位和水温等扰动会影响全球水循环。比如，冰川融化和海平面上升等变化会改变海洋环流和淡水资源的分布，进而影响全球气候和生态系统。这些变化还可能引发洪涝、干旱和海水入侵等自然灾害。
土壤圈扰动与生态环境变化。土壤的物理化学性质和生物特性的变化会对生态环境产生一系列影响。比如，土壤物理特性变化影响生物活动和植物生长，污染物排放导致土壤中有毒物质的积累，土壤圈扰动引起生态失衡和生物多样性的减少等。
生物圈扰动与生态系统变化。生物圈中的物种分布、生物量和生物多样性等扰动会影响生态系统的结构和功能。比如，森林砍伐和土地退化等人为活动会破坏生态系统的稳定性，导致土壤侵蚀、水源涵养能力下降和生物多样性减少等问题。
岩石圈扰动与地质灾害。岩石圈（特别是地表部分）的扰动，如地震、火山喷发和地表形变等，会直接引发地质灾害。这些灾害不仅对生物生存构成威胁，还可能破坏生态环境和基础设施。比如，地震可能引发海啸和山体滑坡等次生灾害，而火山喷发则可能释放大量有害气体和颗粒物，影响全球气候和环境。
日地空间系统扰动对全球环境短尺度变化的影响。日地空间系统主要包括太阳、地球磁场和地球大气层等组成部分，它们之间的相互作用和变化会直接影响地球的气候和环境。日地空间系统扰动对全球环境短尺度变化的影响是复杂多样的，具体影响取决于扰动的类型、强度和持续时间等因素。此外，这些影响还与其他地球系统组成部分（如大气圈、水圈和生物圈等）的相互作用和反馈机制密切相关。因此，在研究和预测全球环境变化时，需要综合考虑日地空间系统扰动的影响及其与其他地球系统组成部分的相互作用。
太阳辐射变化。太阳活动的短期变化，如太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射等，会影响太阳辐射的强度和稳定性。这些变化会导致地球接收到的太阳能量发生变化，进而影响地球的气候系统。比如，太阳辐射的增强可能导致地表温度升高，引发热浪和干旱等极端天气事件。
地球磁场扰动。地球磁场的短期变化也会对全球环境产生影响。地球磁场的变化会影响地球大气层中的带电粒子分布和运动，从而改变大气层的结构和稳定性。这些变化可能会影响大气环流和气候模式，导致气候的短期波动。此外，地球磁场的扰动还可能对卫星导航、通信和电力系统等人类活动产生影响。
空间天气事件。日地空间系统中的空间天气事件，如太阳风暴和地磁风暴等，也会对全球环境产生短期影响。这些事件会导致高能粒子流和电磁辐射的增强，对地球大气层、磁场和电离层等产生冲击。这些冲击可能引发大气层中的化学反应变化、电离层扰动和地磁异常等，进而影响全球气候和环境。比如，太阳风暴可能导致卫星故障、电网瘫痪和无线电通信中断等问题。
结语
地球系统扰动对全球环境变化的影响是多方面的，涉及气候变化、地质活动、生物多样性变化、水循环变化、土壤环境变化和生物环境变化等。火山喷发产生的火山灰可以遮挡太阳光，导致气温下降。生物活动排放的温室气体可以改变地球的气候，导致全球变暖等。地震、火山喷发、板块运动等都是地球内部能量释放的结果，这些活动会对生态系统和生物生存产生影响。物种灭绝、入侵物种、洪涝、干旱等都与地球系统扰动有关。过度开垦、过度施用化肥等会导致土壤质量下降，过度捕猎、过度开发、生态破坏等都会对生物环境造成影响。全球环境变化与地球系统扰动之间在空间和时间上具有密切的对应关系，已经成为21世纪地球科学研究的热点和前沿。
关于地球系统扰动与全球环境变化，还存在多种不同的观点和解读。有观点认为，地球系统自古以来就经历各种自然变化，包括气候变化、地质变动等。这些变化是地球系统自然演化的一部分。然而，生物活动也会对地表系统产生一定的影响，有可能导致全球环境变化加速。还有观点认为，地表环境具有一定的自我调节能力，能够在一定程度上适应和缓冲外部扰动。然而，当这些扰动超过一定阈值时，地表环境可能会发生突变，导致不可逆转的全球气候变化。显然，前者属于自然变化的结果，后者涉及地表系统的自我调节与阈值。
地球系统在一定程度上表现出脆弱性，容易受到外部扰动的影响，其中冰冻圈（冰川、冻土）可以作为气候变化的敏感指示器。“人类圈”这个概念的提出，强调人类活动对地表气候环境的影响，但是这个影响到底有多大还是一个值得探讨的问题。地表沉积记录的研究发现，地质历史上有多次全球气候变暖，其中最高温度远超过人类活动效应。一旦地球科学界从全球地质学和地球科学内部跨学科的角度来认识生物活动与表层地球系统之间的相互作用后，就会发现地球系统扰动对人类社会发展的影响是显著的，而人类活动对气候环境的影响是微不足道的。此外，地球系统也具有一定的恢复力，能够在一定程度上自我修复和恢复平衡。了解地球系统的脆弱性和恢复力对于预测和应对全球环境变化具有重要意义。地球系统作为一个整体，其各个组成部分之间相互联系、相互影响。因此，研究全球环境变化需要跨学科的合作与交流，整合不同学科的知识和方法，以全面理解地球系统扰动的机制和全球环境变化的复杂过程。
值得注意的是，全球环境变化在不同地区表现出显著的区域差异，与地球系统扰动的强度有很大的关系。一些地区可能受到更严重的影响，而另一些地区所受影响则可能相对较轻。这种区域差异导致全球环境变化对不同社会群体产生的影响不同，从而加剧社会不平等和环境正义问题。面对全球环境变化，既需要采取措施减缓其进展，如减少温室气体排放、保护生物多样性等，又需要适应已经发生的变化，如建设防洪设施、发展可持续农业等。这种减缓与适应并重的策略是应对全球环境变化的有效途径。因此，一方面需要研究全球环境变化的区域差异与社会影响，另一方面要采取减缓与适应并重的策略。
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Earth System Perturbation and Global Environmental Change
Zheng Yongfei
Abstract: Perturbation in Earth system refers to disturbances within or between the solid Earth system, surface Earth system, and solar-Earth space system caused by external or internal factors, leading to changes in the state of Earth system. These disturbances may originate from natural factors such as solar activity, volcanic eruptions, and earthquakes, or from biological activities like environmental pollution and land degradation. The perturbation in Earth system can impact the Earth’s climate environment, ecosystems, and the survival of organisms. The manifestations of Earth system perturbation are diverse, affecting various components and aspects of Earth, including climate change, geological activity, biodiversity, water cycle, atmospheric pollution, and environmental contaminants. Therefore, understanding the mechanisms and impacts of Earth system perturbation is crucial for protecting the surface environment and the survival of organisms on Earth. There are many factors behind Earth system perturbation, mainly including solar radiation, atmospheric circulation and environment, water cycle and environment, ocean currents, volcanic eruptions, seismic disasters, topography, soil environment, biological environment, light environment, and biological activity. These factors interact with each other, collectively determining the environmental system of Earth. Perturbation in the three major Earth systems affect global environmental changes in various ways, including climate change, geological activity, changes in the water cycle, soil environment changes, and changes in biodiversity. Understanding these impacts helps better predict and respond to environmental changes, safeguarding the health and stability of the surface Earth system.
Keywords: Earth system, physical perturbation, chemical disturbance, biological turbulence, global environmental change
责 编∕李思琪 美 编∕梁丽琛
