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第1章 绪论1

1.1 人类面临全球性的重大问题2

1.2 地球系统的全球化9

1.3 地球系统科学与可持续发展23

1.4 地球系统科学与传统地球科学24

1.5 国内外研究现状26

思考题32

第2章 地球系统科学特征与趋向33

2.1 科技十大领域发展趋势33

2.2 科技发展面临的十大挑战40

2.3 地球系统科学七大特征41

2.4 地球系统科学五大趋向44

思考题46

第3章 地球系统科学的概念47

3.1 地球系统科学研究思路47

3.2 地球系统科学基本概念49

3.3 地球系统科学基本框架61

3.4 地球系统科学时间尺度63

3.5 地球系统科学研究步骤75

思考题77

第4章 地球系统科学的方法论78

4.1 全球及区域信息获取78

4.2 海量信息处理和分析78

4.3 地球系统模型79

思考题85

第5章 地球系统的连续动态系统86

5.1 线性动态地球系统86

5.2 非线性动态地球系统88

5.3 轨道、暂态、定态91

5.4 地球系统的稳定性94

5.5 吸引子与目的性101

5.6 周期运动与回归性105

5.7 地球系统的分岔108

5.8 地球系统的突变115

5.9 连续混沌118

5.10 过渡过程特性121

思考题122

第6章 地球系统的离散动态系统123

6.1 离散映射与离散动力学123

6.2 离散混沌125

6.3 几种自动器网络模型129

6.4 遗传算法137

思考题141

第7章 地球系统的随机性142

7.1 随机过程与随机涨落142

7.2 随机网络模型147

思考题154

第8章 地球系统的自组织155

8.1 自组织与他组织155

8.2 两种有序原理159

8.3 自组织理论165

8.4 自组织的几种形式170

思考题173

第9章 地球系统的简单巨系统174

9.1 简单系统与简单巨系统174

9.2 熵——简单巨系统的基本概念178

9.3 数学模型183

思考题187

第10章 地球系统的复杂巨系统188

10.1 关于复杂性188

10.2 把复杂性当作复杂性处理189

10.3 开放的复杂巨系统191

10.4 从定性到定量综合集成方法196

10.5 综合集成研讨厅体系198

思考题199

第11章 地球系统科学子系统与学科分支200

11.1 行星系统200

11.2 地核和地幔系统216

11.3 岩石圈系统223

11.4 水圈系统237

11.5 大气圈系统238

11.6 生物圈系统249

11.7 地球系统科学学科分支265

思考题267

12.1 多体系统动力效应268

第12章 地球系统各圈层相互作用268

12.2 非完整系统动力效应272

12.3 变质量系统动力效应273

12.4 碰撞动力系统效应276

12.5 破坏动力系统效应282

12.6 流体动力系统效应285

12.7 极端动力系统效应290

12.8 爆炸（发）动力系统效应292

思考题296

第13章 地球系统的数字表达——数字地球297

13.1 数字地球提出的背景297

13.2 数字地球研究方法298

13.3 数字地球原型——地球系统301

13.4 地球系统场理论基础302

13.5 数字地球物理模型303

13.6 数字地球力学模型305

13.7 数字地球数学模型306

13.8 数字地球信息模型306

13.9 数字地球信息获取技术与模拟307

13.10 数字地球空间信息基础设施307

13.11 数字地球技术方法308

13.12 数字中国与数字工程311

思考题312

参考文献313