지구 시스템 과학

Earth system science
생태계 내 CO의
2 생태학적 분석.시스템 생물학으로서 시스템 생태학은 생물학적 시스템과 생태학적 시스템 간의 상호작용과 거래에 대한 전체적인 관점을 추구합니다.

Earth System Science(ESS; 지구 시스템 과학)는 시스템 과학의 지구 [1][2][3][4]응용 분야입니다.특히, 물질과 에너지 플럭스를 통한 지구 하위 시스템의 주기, 프로세스 및 "구"(대기권, 수권, 극저온권,[5] 지구권, 소아권, 암석권,[6] 생물권, 그리고 심지어[7] 자기권)[8] 사이의 상호작용과 '피드백'을 고려하고 있다.가장 광범위한 규모로, 지구 시스템 과학은 생태학, 경제학, 지리학, 지질학, 빙하학, 기상학, 해양학, 기후학, 고생물학, 사회학, 우주 [9]과학 등 자연 및 사회 과학 분야의 연구자들을 모읍니다.시스템 과학의 더 넓은 주제와 마찬가지로, 지구 시스템 과학은 지구 구와 그 많은 구성 서브시스템 플럭스 및 프로세스 간의 동적 상호작용, 결과적인 공간 구성과 시간 진화, 그리고 그 가변성, 안정성 및 [10][11][12]불안정성에 대한 전체적인 관점을 가정합니다.Earth System 과학의 하위 집합에는 시스템[13][14] 지질학과 [15]시스템 생태학이 포함되며, Earth System 과학의 많은 측면은 물리[16][17] 지리학과 기후 [18]과학 과목의 기초입니다.

정의.

Carleton College의 Science Education Resource Center는 다음과 같은 설명을 제공합니다: "지구 시스템 과학은 화학, 물리학, 생물학, 수학 및 응용 과학을 통합 시스템으로 다루기 위해 학문 경계를 초월하여 수용합니다.그것은 지구의 과거, 현재 그리고 미래의 상태를 결정하는 물리적, 화학적, 생물학적 그리고 인간의 상호작용에 대한 더 깊은 이해를 구한다.지구 시스템 과학은 우리가 살고 있는 세계와 인류가 지속가능성을 달성하고자 하는 세계를 이해하기 위한 물리적 기반을 제공합니다.[19]

Earth System 과학은 Earth System의 결정적이고 매우 중요한 4가지 주요 특징에 대해 다음과 같이 설명했습니다.

  1. 가변성:최근 홀로세대의 안정성 때문에, 지구계의 자연적 '모드'와 시공간적 변화 중 많은 것들이 인간의 경험 밖이다.따라서 많은 지구 시스템 과학은 압력에 반응하는 미래의 행동을 예측하기 위해 지구의 과거 행동과 모델에 대한 연구에 의존한다.
  2. 생명: 생물학적 과정은 이전에 생각했던 것보다 지구 시스템의 기능과 반응에 훨씬 더 강한 역할을 합니다.그것은 지구계의 모든 부분에 필수적인 것으로 보인다.
  3. 연결성: 프로세스는 이전에는 알 수 없고 상상할 수 없었던 깊이와 가로 방향으로 연결되어 있습니다.
  4. 비선형:접지 시스템의 동작은 강한 비선형성으로 대표됩니다.즉, '강제 기능'의 비교적 작은 변경으로 시스템이 '임계값'을 넘을 경우 갑작스러운 변경이 발생할 수 있습니다.

오리진스

수천 년 동안, 인간은 지구 표면의 물리적인 요소와 살아있는 요소가 어떻게 결합되는지를 추측해 왔고, 신과 여신들은 종종 특정한 요소들을 구현하기 위해 배치되었다.지구 자체가 살아있다는 개념은 그리스 철학과 [20]종교의 규칙적인 주제였다.지구 시스템에 대한 초기 과학적 해석은 중동과[21] [22]중국에서 지질학 분야에서 시작되었고, 주로 지구의 나이와 산과 해양 형성에 관련된 대규모 과정과 같은 측면에 초점을 맞췄다.지질학이 과학으로 발전함에 따라, 지구 시스템의 다른 측면들의 상호작용에 대한 이해가 증가하여, 지구의 내부, 행성 지질학, 생명계와 같은 요소들이 포함되게 되었다.

지구계 과학의 기본 개념은 19세기 지리학자 알렉산더 폰 훔볼트에 의해 [23]촉진된 자연에 대한 전체적인 해석에서 볼 수 있다.20세기에 블라디미르 베르나츠키(1863–1945)는 생물권의 기능을 동적 불균형을 생성하는 지질학적 힘으로 보고, 이는 다시 생명의 다양성을 촉진했다.1960년대 중반, 제임스 러브록은 지구 시스템 내의 피드백 메커니즘에서 생물권에 대한 규제 역할을 처음으로 가정했다.처음에 "지구 피드백 가설"[24][25][26]이라고 이름 붙여진 러브록은 나중에 가이아 [20]가설로 이름을 바꾸었고,[25][27] 이후 1970년대에 미국의 진화 이론가 린 마굴리스와 함께 이론을 발전시켰다.이와 동시에 시스템 과학 분야는 컴퓨터의 가용성과 파워의 향상에 따라 다른 수많은 과학 분야에 걸쳐 발전하고 있었으며, 지구의 날씨와 [28]기후에 대한 상세하고 상호작용적인 시뮬레이션을 가능하게 하는 기후 모델의 개발로 이어졌다.이러한 모델의 후속 확장은 극저온권 [29]및 생물권과 같은 측면을 포함하는 "지구 시스템 모델(ESM)"의 개발로 이어졌다.

통합 분야로서, 지구 시스템 과학은 광범위한 과학 분야의 역사를 가정하지만, 개별적인 연구로서 1980년대에 진화했고, 특히 1983년에 지구 시스템 과학 위원회라고 불리는 위원회가 결성되었습니다.NASA의 ESSC, Earth System Science의 최초 보고서: 개요(1986년)와 책 길이인 지구 시스템 과학: 더 가까이 보기(1988년)는 지구 시스템 [30]과학의 공식적인 발전에 중요한 지표를 구성합니다.NASA의 보고서와 같이 지구 시스템 과학을 논하는 초기 연구들은 일반적으로 생명체와 지리과학 간의 더 큰 통합의 필요성에 대한 주된 동인으로서 지구 시스템에 대한 증가하는 인간의 영향을 강조하여 지구 시스템 과학의 기원을 지구 변화 연구 및 프로그램의 시작과 평행하게 만들었습니다.

기후과학

주요 기사:기후 시스템
지구의 해양, 기후, 지구 화학적 시스템의 동적 상호작용입니다.

기후학과 기후 변화는 초기 NASA 보고서에서 기후 변화에 주어진 중요한 위치를 통해 증명되었듯이, 초기부터 지구 시스템 과학의 중심이었습니다.지구의 기후 시스템은 전체 행성계의 새로운 특성, 즉 하나의 통합된 실체로 보지 않고서는 완전히 이해할 수 없는 것의 좋은 예입니다.그것은 또한 최근 수십 년 동안 인간의 영향이 빠르게 증가하고 있는 시스템이며, 지구 시스템 과학 연구의 성공적 발전과 발전에 큰 중요성을 부여합니다.이 분야의 기후학 중심지의 한 예로서, 미국의 저명한 기후학자 마이클 E. 만은 펜실베니아 주립 대학의 초기 지구 시스템 과학 연구 센터 중 하나인 지구 시스템 과학 센터의 소장이며, 그 사명 선언은 다음과 같습니다. "지구 시스템 과학 센터 (ESC)는 mi를 유지합니다.지구의 기후 시스템을 설명, 모델링 및 이해하기 위한 것입니다."[31]

가이아 가설과의 관계

주요 기사 : 가이아 가설

가이아 가설은 생명체가 지구 시스템의 물리적 구성 요소와 상호작용하여 생명체에 유리한 조건을 유지하는 자기 조절 전체를 형성한다고 가정합니다.James Lovelock에 의해 처음 개발된 이 가설은 태양 복사가 꾸준히 증가하는 배경에서 상대적으로 유리한 기후 조건의 장기(수십억 년)를 포함하여 지구 시스템의 주요 특징을 설명하려고 시도한다.결과적으로, 2010년 10월 제임스 그린 NASA 행성과학 국장이 지적했듯이, 가이아 가설은 지구 시스템 과학에 중요한 영향을 끼친다: "러브록 박사와 마굴리스 박사는 우리가 현재 지구 시스템 [32]과학으로 알고 있는 것의 기원에 중요한 역할을 했다."

가이아 가설과 지구 시스템 과학은 행성 [25]규모의 시스템 운영을 연구하는 데 학제적 접근법을 취하지만 서로 동의어는 아닙니다.많은 잠재적 가이안[33] 피드백 메커니즘(예: CLOW 가설)이 제안되었지만, 이 가설은 여전히 활발한 연구 [38][39][40][41]주제로 남아 있지만 과학계 [34][35][36][37]내에서 보편적인 지지를 얻지 못하고 있다.

교육

지구 시스템 과학은 일부 대학에서 대학원 수준에서 공부할 수 있으며 캘리포니아 대학, 어바인 대학, 펜실베니아 주립 대학 및 스탠포드 대학과 같은 기관에서 주목할 만한 프로그램을 사용할 수 있습니다.일반 교육에서, 미국 지구물리학 연합은 멕 지질 컨소시엄과 협력하여 국립과학재단 내의 5개 부서로부터 지원을 받아 1996년에 "지구과학의 모든 분야 간에 공통적인 교육 목표를 정의하기 위해" 워크숍을 소집했다.이 보고서에서 참가자들은 "지구를 구성하는 분야와 우주과학은 현재 서로 관련된 여러 시스템으로서 지구를 이해하는 데 큰 발전을 하고 있다"고 언급했다.이 시스템 접근법의 증가를 인식하여 워크숍 보고서는 미국 국립과학재단의 [42]지원을 받아 지구 시스템 과학 커리큘럼을 개발할 것을 권고했다.2000년에 Earth System Science Education Alliance가 시작되어 현재 40개 이상의 기관이 참여하고 있으며 2009년 가을 현재 3,000명 이상의 교사가 ESSEA 과정을 수료했습니다.[43]

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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