中国科学院地理科学与资源研究所,北京 100101
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地球系统研究是当今地球科学研究的前沿,也是未来地球研究计划的重点内容之一。在这个复杂的巨系统中,海面和地面系统与人类的生产生活最为密切相关。海面变化是地球的温度计和脉搏计,海面变化研究是是一个跨学科的研究命题,不仅涉及地球科学诸多的基础理论问题,还与人文和社会科学的现实需求密切相关。谢志仁、袁林旺、闾国年等****所著的《海面-地面系统变化：重建·监测·预估》由科学出版社2012年4月出版。全书由4篇12章组成,约56万字,是研究团队自20世纪80年代以来所完成的16个海面变化相关科研项目研究成果的系统化梳理、提炼和总结。
该书从海面—地面系统的基本概念和海面变化研究基本框架解析着手,对海面—地面系统概念、模型和方法的发展和应用进行了系统总结。以系统分析—模拟实验—趋势预测—影响预估为主线,在时间上从过去（末次冰期以来）—现代—未来（2050年）,在空间上从全球—中国沿海—长江三角洲,分别从海面变化历史过程重建、现代过程监测和未来趋势预估三个方面展开了多角度的阐述和论证,书中提出了一些具有首创性的概念、观点和研究方法,取得了一系列重要的进展和新的发现。该书的显著特色主要体现在以下五方面：
（1）在综合运用多种信息进行地理系统解析和数学分析的基础上,围绕过程重构、模拟预测等科学目标,对海面—地面系统变化的基本概念、研究思路、基本模型和虚拟试验平台等基础性的问题进行了详细阐述。构建了海面相对变化模型、海面-地面变化联合模型、古海面—地面变化仿真模型、未来海面—地面变化影响评估模型都是具有实用性的海面变化研究方法,而基于GIS的海面—地面信息系统及海面—地面系统变化虚拟试验平台是将海面变化研究引向“可试性”和“可视性”方向的尝试。
（2）强调海面变化过程是一种趋势性、周期性、阶段性、突变性、多尺度性等多种特征共存的多级谱系,其内在机制和规律贯穿古今和未来。该书中对全球和中国东部最近两万年以来不同尺度的古海面变化过程研究的基本结论进行了总结和讨论。其中关于海面变化代用资料的论述;关于中国历史时期潮灾强度波动期和塘工兴工波动期的划分及其对比;关于千年—百年尺度海面波动与气候波动关系的讨论;关于千年—百年尺度沿海地区人地关系特征及其演变的讨论都是古海面研究中值得关注的重要课题。
（3）密切关注卫星测高等现代观测手段在海面变化研究中的应用,认为卫星测高技术的发展为建立在地心坐标系基础上的海面变化实证研究打开了希望之门。该书中阐述了利用卫星测高数据研究近期海面变化的方法和初步成果。通过海面—地面系统概念和模型,有可能被应用于近期地面绝对变化的研究,并可能延伸到90年代之前、甚至更久远的历史时期的海面和地面变化研究。此外,该书中还对西北太平洋中国邻近海区近几十年来海面变化过程中年内、年际和年代际等不同尺度的波动特征和波动阶段划分、不同时间尺度的空间分异特征和区段划分、区域谱系集成和波动空间传递过程、区域海面对ENSO事件的响应等海面变化研究新课题进行了探索。
（4）将海面上升及其影响预测始终作为海面变化研究领域中的重要方向。该书中根据基于海面—地面系统概念的“从绝对到相对”和“从过去到未来”两条预测思路,采用多尺度分解建模、统计动力建模和区域集成等不同预测方法,对中国沿海未来相对海面变化趋势进行了多种预测试验研究。运用基于GIS的未来海面—地面变化影响评估模型和虚拟试验平台,结合社会经济要素预测模型和空间格局分析模型,对太湖流域平原区进行了未来海面上升影响的评估试验,分析了该区域未来社会、经济要素时空格局演变与海平面上升之间的关系。
（5）多学科综合研究。该书中内容涉及第四纪地质学、海洋地质学、自然地理学、历史地理学、考古学、气候学、大地测量学、物理海洋学、海岸管理学等多个学科领域,各种多尺度分析数学方法、地理信息系统和虚拟地理环境分析技术的阐述和应用贯穿全书。
该书作者在20世纪80年代初提出的海面—地面系统变化概念和研究方法,最初是从地貌第四纪学科的视角对海面变化研究的一种思考和尝试,本质上是一种试图借助于数学模型、地理信息技术和计算机技术对海面变化进行模拟研究的思路。随着计算机技术、GIS技术和卫星测高技术的发展,海面—地面系统变化研究思路和方法也在不断扩展,即从“重历史,重实证,立足于序列构建”方向转换到“重机理,重解析,立足于整合研究”方向上。该书中对这一发展过程进行了梳理,并结合许多研究案例做出了颇有深度的学术总结。
与其他海面变化研究专著相比,该书以地理系统分析、模拟和预测为基调,过程研究和机理研究并举,基础研究和应用研究并重,不仅具有重要的理论价值,且对沿海发展和海洋强国建设同样具有重要的应用价值,是全球变化研究领域的一部力作。
The authors have declared that no competing interests exist.
