李雙成 許學(xué)工 蔡運(yùn)龍

（北京大學(xué)地理科學(xué)研究中心 北京大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院 北京 100871）

1 引言

作為地理學(xué)的重要分支學(xué)科，現(xiàn)代自然地理學(xué)在過(guò)去近兩個(gè)世紀(jì)中經(jīng)歷了跌宕起伏的發(fā)展歷程。從早期的自然地理學(xué)一支獨(dú)大，到后來(lái)自然與人文地理共同繁榮；從自然地理學(xué)整體發(fā)展，到內(nèi)部各個(gè)分支學(xué)科紛紛脫離母體；從極力融入自然科學(xué)的“范型學(xué)科”體系，到當(dāng)代自然地理學(xué)的多元化發(fā)展；從研究區(qū)域性的自然環(huán)境特征，到關(guān)注全球性的環(huán)境變化與人類福祉。在此過(guò)程中，留下了許多有關(guān)自然地理學(xué)發(fā)展的事件和標(biāo)志性成果，從中可以梳理出發(fā)展的路徑和驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而可以明晰未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

中國(guó)現(xiàn)代自然地理學(xué)在上世紀(jì)初由歐美引入，50—60年代深受前蘇聯(lián)學(xué)派影響，到改革開放后，各種學(xué)派和思潮紛至。新中國(guó)建立以后，中國(guó)自然地理學(xué)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)模式以“任務(wù)帶學(xué)科”為主，即以國(guó)家需求為目標(biāo)導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)自然地理學(xué)的應(yīng)用性。誠(chéng)然，這種發(fā)展模式對(duì)于中國(guó)自然地理學(xué)的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。但學(xué)科本身有其固有的訴求和發(fā)展邏輯，既要考慮國(guó)家需求，也要考慮學(xué)科發(fā)展。沒(méi)有學(xué)科的深入研究，沒(méi)有基礎(chǔ)理論的提高，在滿足日益增長(zhǎng)的國(guó)家需求上已顯得捉襟見(jiàn)肘[1]。

目前，在新的社會(huì)和科學(xué)發(fā)展環(huán)境下，國(guó)內(nèi)外自然地理學(xué)的發(fā)展面臨著許多挑戰(zhàn)。例如，實(shí)證主義地位受到?jīng)_擊，人本主義和結(jié)構(gòu)主義等思潮涌入；科學(xué)共同體對(duì)自然地理學(xué)發(fā)展前景爭(zhēng)論紛紛；自然地理學(xué)母體的“空心化”狀況尚未得到有效遏制；綜合研究難有實(shí)質(zhì)性突破；學(xué)科自身理論、方法和技術(shù)不能完全對(duì)重大社會(huì)需求提供有效支撐等。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，“地理學(xué)方法研究”項(xiàng)目的“自然地理學(xué)方法研究”課題，對(duì)自然地理學(xué)哲學(xué)與方法論、自然地理學(xué)思想與理論、自然地理學(xué)研究技術(shù)與手段進(jìn)行挖掘、梳理、凝練與集成，為自然地理學(xué)的繼承和創(chuàng)新提供方法支撐，并以此把握當(dāng)代自然地理學(xué)的前沿領(lǐng)域與未來(lái)趨勢(shì)。

2 自然地理學(xué)方法研究進(jìn)展

2.1 研究?jī)?nèi)容

2.1.1 國(guó)內(nèi)外自然地理學(xué)思想、理論、方法和技術(shù)的梳理和提練

應(yīng)用文獻(xiàn)閱讀、著作翻譯、訪談和歸納分析等方法，研究、整理和分析國(guó)內(nèi)外自然地理學(xué)的思想、理論、方法和技術(shù)及其流變過(guò)程，在此基礎(chǔ)上提煉出學(xué)科發(fā)展的規(guī)律性特征，為推動(dòng)中國(guó)自然地理學(xué)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展提供支撐。具體研究?jī)?nèi)容包括：通過(guò)剖析國(guó)外自然地理學(xué)思想與方法變革案例，厘清自然地理學(xué)思想變化過(guò)程的脈絡(luò)；通過(guò)挖掘和梳理自然地理學(xué)哲學(xué)與方法論，探尋自然地理學(xué)發(fā)展過(guò)程的哲學(xué)基礎(chǔ)；通過(guò)分析自然地理學(xué)研究技術(shù)與手段的演進(jìn)過(guò)程，明晰技術(shù)手段在自然地理學(xué)發(fā)展中的作用與地位。

2.1.2 中外自然地理學(xué)的發(fā)展階段和發(fā)展特征的對(duì)比分析

通過(guò)梳理國(guó)內(nèi)外自然地理學(xué)發(fā)展的重大事件，對(duì)自然地理學(xué)發(fā)展階段及其特征、發(fā)展重心遷移及其特征等進(jìn)行初步總結(jié)；在回顧中國(guó)綜合自然地理學(xué)發(fā)展過(guò)程的基礎(chǔ)上，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出了前瞻性預(yù)估，并以綜合自然區(qū)劃為例加以說(shuō)明；以黃秉維學(xué)術(shù)思想為例，總結(jié)了中國(guó)地理學(xué)家的自然地理學(xué)術(shù)思想及其對(duì)自然地理學(xué)發(fā)展的貢獻(xiàn)。通過(guò)上述研究試圖找出中外自然地理學(xué)發(fā)展過(guò)程及其驅(qū)動(dòng)因素方面的差異。

2.1.3 自然地理學(xué)方法研究成果的推介

充分利用一年一度的中國(guó)地理學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)、自然地理專業(yè)委員會(huì)年度會(huì)議等場(chǎng)合，積極推介本課題在自然地理學(xué)思想、理論和方法等方面的提煉和總結(jié)成果；以中國(guó)自然地理專業(yè)委員會(huì)的名義召開專題學(xué)術(shù)研討會(huì)，吸引全國(guó)同行共同關(guān)注自然地理學(xué)思想方法方面的創(chuàng)新與發(fā)展；以網(wǎng)站和個(gè)人博客等形式發(fā)布最新的研究成果和進(jìn)展動(dòng)態(tài)；邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外著名學(xué)術(shù)專家舉辦講座。

2.1.4 專著教材編寫和翻譯

在全面整理和分析國(guó)內(nèi)外自然地理學(xué)思想方法的基礎(chǔ)上，撰寫和編譯自然地理學(xué)重要專著、教材，通過(guò)研討會(huì)和個(gè)人咨詢等形式征求相關(guān)專家學(xué)者對(duì)譯著的意見(jiàn)和建議，據(jù)此進(jìn)一步完善。

2.2 主要成果

2.2.1 專著《自然地理學(xué)方法》

上篇除對(duì)自然地理學(xué)方法論和研究方法體系進(jìn)行概述外，主要是闡述各分支學(xué)科的研究方法，包括地貌學(xué)、氣候?qū)W、水文學(xué)、土壤地理學(xué)、生物地理學(xué)、海洋地理學(xué)以及綜合自然地理學(xué)等。下篇梳理了自然地理學(xué)學(xué)科交叉與應(yīng)用研究方法，包括：自然地理界面研究方法、專門對(duì)象的綜合研究方法、人類活動(dòng)與環(huán)境變化研究方法、全球和區(qū)域地理綜合研究方法、自然地理應(yīng)用研究方法、自然地理系統(tǒng)研究方法，以及研究方法的創(chuàng)新等。

2.2.2 專著《自然地理學(xué)研究范式》

在對(duì)自然地理學(xué)研究范式發(fā)展歷程進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，從自然地理的一般研究過(guò)程、預(yù)測(cè)、分類與分區(qū)、格局與過(guò)程、尺度推繹等方面闡述了自然地理學(xué)的研究范式，并對(duì)發(fā)展中的地理復(fù)雜性科學(xué)范式做了展望。

2.2.3 教材《自然地理學(xué)方法》

作為一本教材，該書在介紹自然地理學(xué)的研究?jī)?nèi)容、特殊性、研究方法發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，基于科學(xué)研究的基本程序，從自然地理信息（數(shù)據(jù)）的獲取、處理與分析和自然地理方法應(yīng)用兩個(gè)層面，來(lái)闡述自然地理研究的傳統(tǒng)和現(xiàn)代方法。

2.2.4 譯著《科學(xué)、哲學(xué)和自然地理學(xué)》

從科學(xué)哲學(xué)層面探討了自然地理學(xué)的相關(guān)議題，包括自然地理學(xué)中的觀念、自然地理解釋的形式、自然地理系統(tǒng)分析的框架、自然地理學(xué)的復(fù)雜性以及自然地理學(xué)的社會(huì)學(xué)論題如社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、倫理規(guī)范等。

2.2.5 譯著《地理學(xué)科學(xué)研究方法導(dǎo)論》

該書內(nèi)容涉及到地理學(xué)研究的各個(gè)過(guò)程和環(huán)節(jié)。從地理科學(xué)的方法簡(jiǎn)要介紹入手，闡述了地理學(xué)中的數(shù)據(jù)收集、物理測(cè)量、行為觀察和檔案制作、調(diào)查與訪談、取樣、統(tǒng)計(jì)分析、可靠性分析、信息技術(shù)以及倫理道德等。

2.2.6 譯著《自然地理學(xué)的當(dāng)代意義：從現(xiàn)象到原因》

第一部分陳述了自然地理學(xué)的發(fā)展歷史；第二部分以作者們自傳的方式陳述了自然地理學(xué)是如何引人入勝的；第三部分是本書的核心，主要通過(guò)對(duì)具體研究概念和應(yīng)用的探討來(lái)審視“研究意義”；第四部分“未來(lái)展望”，在個(gè)人、科研、背景以及文化意義的交換與互動(dòng)的重要性方面評(píng)述了某些具體的挑戰(zhàn)與方向。

3 自然地理學(xué)的研究范式演進(jìn)與前沿領(lǐng)域

3.1 研究范式的演進(jìn)

3.1.1 前實(shí)證主義研究范式（1850—1950）

自然地理學(xué)在一些國(guó)家發(fā)展成一種綜合、連貫的方法，有時(shí)具有“地文學(xué)”風(fēng)格。內(nèi)部學(xué)科分化顯著，地貌學(xué)、氣候?qū)W、土壤學(xué)和生物地理學(xué)成為自然地理學(xué)的主流。盡管出現(xiàn)了這些分支學(xué)科，地貌學(xué)中戴維斯所創(chuàng)立的演進(jìn)思想的方法論影響到了整個(gè)自然地理學(xué)。這一階段地理科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展尚不被重視。

對(duì)自然地理學(xué)產(chǎn)生影響的理論包括赫頓和賴爾的均變論和達(dá)爾文的進(jìn)化論。前者“將今論古”的現(xiàn)實(shí)主義理論和方法使自然地理學(xué)從虛構(gòu)的“超自然”神的歸因中引向了進(jìn)化、科學(xué)的發(fā)展道路，后者孕育出戴維斯地貌發(fā)育侵蝕旋回學(xué)說(shuō)。

推動(dòng)自然地理學(xué)發(fā)展的直接動(dòng)因首先是探險(xiǎn)與調(diào)查。延續(xù)19世紀(jì)中期以前的探險(xiǎn)和考察傳統(tǒng)，一般由地理學(xué)會(huì)組織，旨在填補(bǔ)特定地區(qū)的地理資料，進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)和測(cè)量，編繪地形圖，建立新理論如冰川理論、地貌沉積旋回等。其次是自然保護(hù)。喬治·帕金斯·馬什1864年發(fā)表的《人與自然：被人類活動(dòng)改變的自然地理》將自然保護(hù)與自然地理學(xué)聯(lián)姻，推動(dòng)了自然地理學(xué)對(duì)土壤侵蝕、土地?cái)_動(dòng)等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的關(guān)注。

3.1.2 實(shí)證主義研究范式（1950—1980）

自然地理學(xué)發(fā)展特征表現(xiàn)為：第一，自然地理學(xué)逐漸向“范型科學(xué)”靠攏，建立比較完善的實(shí)證分析范式；第二，自然地理學(xué)定量化浪潮高漲，一些地理定量化分析專題和期刊出版；第三，自然地理學(xué)研究范式的“系統(tǒng)化”，地理系統(tǒng)和自然地理系統(tǒng)的概念、理論和思維被普遍接受，在20世紀(jì)70年代后逐步確立了系統(tǒng)研究范式；第四，各個(gè)分支學(xué)科研究不斷深入，離心傾向更加明顯；第五，戴維斯的地貌旋回思想受到?jīng)_擊，出現(xiàn)一些新的地貌解釋理論；第六，以“3S”技術(shù)的出現(xiàn)和使用為標(biāo)志，自然地理學(xué)獲取和分析數(shù)據(jù)的能力得到質(zhì)的飛躍。

對(duì)自然地理學(xué)產(chǎn)生影響的理論和方法包括：第一，系統(tǒng)論、控制論、信息論為主的系統(tǒng)科學(xué)理論對(duì)地理系統(tǒng)思維的產(chǎn)生以及系統(tǒng)地理學(xué)的建立提供了理論基礎(chǔ)，界定了自然地理系統(tǒng)的范圍、組成、結(jié)構(gòu)和功能，系統(tǒng)分析方法在自然地理學(xué)中逐漸占據(jù)主流；第二，數(shù)理統(tǒng)計(jì)為地理計(jì)量革命提供方法支撐，并建立了大量的自然地理模型，逐漸形成從問(wèn)題假設(shè)與描述、數(shù)據(jù)收集、模型建立、模型檢驗(yàn)以及模擬結(jié)果解釋的研究方式；第三，地理哲學(xué)逐漸受到重視與關(guān)注。

此階段推動(dòng)自然地理學(xué)發(fā)展的動(dòng)因有以下三個(gè)方面：第一，科學(xué)哲學(xué)思潮：邏輯實(shí)證主義在“范型學(xué)科”的成功，誘導(dǎo)了自然地理學(xué)向?qū)嵶C化方向演進(jìn)；第二，自然地理學(xué)內(nèi)部科學(xué)家的范式轉(zhuǎn)型“沖動(dòng)”；第三，新的觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和分析技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展。

3.1.3 后實(shí)證主義研究范式（1980至今）

上世紀(jì)80年代中期以后，自然地理學(xué)的發(fā)展面臨著新的社會(huì)和科學(xué)發(fā)展環(huán)境，因而呈現(xiàn)出范式轉(zhuǎn)型的趨勢(shì)，表征為實(shí)證方法論的“全能”地位受到?jīng)_擊，各種社會(huì)和科學(xué)思潮蜂擁而至，復(fù)雜性科學(xué)思維逐漸滲透，科學(xué)共同體對(duì)自然地理學(xué)發(fā)展前景和趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)不盡一致。

從研究范式角度講，自然地理學(xué)目前呈現(xiàn)出解構(gòu)型分析范式、系統(tǒng)分析范式和復(fù)雜性分析范式并存，方法論體系動(dòng)態(tài)更新的范式轉(zhuǎn)型期。

3.2 前沿領(lǐng)域

目前對(duì)資源環(huán)境問(wèn)題的全球性關(guān)注和可持續(xù)發(fā)展面臨的重大問(wèn)題，對(duì)自然地理學(xué)提出了一系列需求。國(guó)際上實(shí)施的重大科學(xué)研究計(jì)劃如國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃、全球環(huán)境變化人文因素計(jì)劃、世界氣候研究計(jì)劃、生物多樣性計(jì)劃等，包含著許多自然地理學(xué)的前沿研究領(lǐng)域。我國(guó)各類科技計(jì)劃也提出了一系列自然地理學(xué)的前沿研究議題。歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面：

3.2.1 全球環(huán)境變化及其區(qū)域響應(yīng)與適應(yīng)

當(dāng)今矚目的全球環(huán)境變化問(wèn)題是與長(zhǎng)期以來(lái)人類活動(dòng)影響的緩慢累積過(guò)程有著密切的關(guān)系[2]。全球環(huán)境變化及其區(qū)域響應(yīng)涉及古地理環(huán)境演變、土地變化科學(xué)、減輕自然災(zāi)害、典型區(qū)域環(huán)境定位研究以及全球環(huán)境變化的對(duì)策等眾多領(lǐng)域，其目標(biāo)是為解決人類社會(huì)面臨的巨大環(huán)境壓力和挑戰(zhàn)提供科學(xué)與技術(shù)支持。該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：幾十年至百年尺度的全球變化事件的發(fā)生規(guī)律和特征；全球變化的成因、人類活動(dòng)的誘發(fā)機(jī)制及主導(dǎo)全球變化的相互作用的物理、化學(xué)和生物學(xué)過(guò)程；全球變化早期信號(hào)的捕捉、監(jiān)測(cè)與預(yù)警；全球變化過(guò)程的建模、模擬與預(yù)測(cè)；重大全球變化事件的影響及后果；全球變化減緩、規(guī)避與適應(yīng)對(duì)策。

3.2.2 陸地表層過(guò)程機(jī)理與格局研究

強(qiáng)調(diào)不同空間尺度上多種自然過(guò)程的相互作用研究，以及自然過(guò)程和人文過(guò)程的相互作用研究，揭示陸地表層系統(tǒng)關(guān)鍵要素、過(guò)程的機(jī)制與演化規(guī)律，揭示區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中人為作用與自然作用的關(guān)系。該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：關(guān)鍵要素變化過(guò)程與機(jī)制；關(guān)鍵要素相互作用與模擬；界面過(guò)程與物質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律；地理系統(tǒng)中界面過(guò)程的綜合研究；格局與過(guò)程的綜合研究，包括結(jié)構(gòu)、功能、動(dòng)態(tài)、驅(qū)動(dòng)力、過(guò)程、機(jī)制。主要研究方向包括：陸地表層環(huán)境要素的演化過(guò)程與機(jī)理，陸地表層系統(tǒng)關(guān)鍵要素與過(guò)程的相互作用與模擬，生態(tài)過(guò)程與系統(tǒng)演化；尺度、結(jié)構(gòu)、過(guò)程相互作用，自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)相互聯(lián)系，地貌、水文、生態(tài)過(guò)程相互耦合；流域水系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)和氣候的相互作用，自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)管理與預(yù)案情景分析，自然地域系統(tǒng)的綜合研究，典型地區(qū)環(huán)境演化過(guò)程，綜合格局-過(guò)程的模型耦合、有效性檢驗(yàn)與驗(yàn)證等。

3.2.3 海洋資源、環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)研究

與陸地表層系統(tǒng)一樣，將海洋系統(tǒng)作為自然地理學(xué)的重要研究范疇，研究海洋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及其資源效應(yīng)。該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：海洋動(dòng)力過(guò)程與環(huán)境變化；海洋生態(tài)系統(tǒng)與生物地球化學(xué)過(guò)程；海洋生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生物多樣性；陸-海相互作用及其環(huán)境效應(yīng)；深海大洋環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)；極區(qū)環(huán)境變化與海-陸-氣-冰相互作用。研究方向包括：海岸-陸架沉積體系形成機(jī)制和氣候環(huán)境演化記錄；流域-海岸相互作用；人類活動(dòng)對(duì)近?？沙掷m(xù)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響；近海復(fù)合污染機(jī)理及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響；南極冰蓋斷面的氣候與環(huán)境變化[3]。

3.2.4 自然資源和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與人類福祉關(guān)系研究

研究自然資源空間格局及變化過(guò)程，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能形成機(jī)制，自然資源與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能對(duì)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。該領(lǐng)域的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題包括：主要自然資源形成與演化的地學(xué)基礎(chǔ)與區(qū)域差異；區(qū)域發(fā)展的自然資源保障功能與承載力；區(qū)域開發(fā)自然資源引起的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)；不同類型和不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價(jià)值及時(shí)空變化；不同尺度下生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能-生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)-人類社會(huì)福祉之間的內(nèi)在雙向聯(lián)系；生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)通過(guò)什么樣的內(nèi)在途徑與社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)發(fā)生作用，進(jìn)而影響到人類社會(huì)福祉？不同層次主體如個(gè)體、家庭、企業(yè)和政府的權(quán)衡行為如何影響不同類型的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)?全球氣候變化情景下，區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能如何變化？

3.2.5 災(zāi)害形成機(jī)制與綜合風(fēng)險(xiǎn)防范管理

針對(duì)不同類型的自然災(zāi)害，從地球系統(tǒng)科學(xué)角度認(rèn)識(shí)復(fù)雜的災(zāi)害系統(tǒng)，研究致災(zāi)和成害機(jī)制。該領(lǐng)域主要關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：在全球開放系統(tǒng)下的人與自然相互作用過(guò)程和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)制；全球變暖背景下的世界災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)發(fā)展趨向及其時(shí)空格局的變化趨勢(shì)；全球環(huán)境變化與自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空的可預(yù)報(bào)性；全球環(huán)境變化與生態(tài)災(zāi)難風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化的可預(yù)報(bào)性；全球化進(jìn)程與災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)在全球的傳播與擴(kuò)散機(jī)制；災(zāi)害發(fā)生后對(duì)區(qū)域乃至全球化的影響和反饋機(jī)制。自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范的重大管理問(wèn)題包括：全球環(huán)境變化背景下的適應(yīng)各種災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的制度設(shè)計(jì)；適應(yīng)不同區(qū)域防范各類災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系；區(qū)域與全球?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范模式；區(qū)域防范災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與推廣應(yīng)用；考慮不同情景（時(shí)空尺度不同、成因機(jī)制不同、承災(zāi)體脆弱性與恢復(fù)性差別突出等）下的區(qū)域?yàn)?zāi)害風(fēng)險(xiǎn)模擬及高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃分[4]。

3.2.6 人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境變化的影響及其調(diào)控原理

關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：資源利用對(duì)環(huán)境的影響；工程建設(shè)對(duì)生態(tài)與環(huán)境的影響；有毒污染物時(shí)空分布和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；自然過(guò)程與人類活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境異常的識(shí)別與調(diào)控。研究方向包括：城市化的空間格局演變及其環(huán)境效應(yīng)；土地利用變化及其生態(tài)效應(yīng)；污染物在圈層界面的遷移過(guò)程、動(dòng)力學(xué)機(jī)制；環(huán)境中持久性有毒污染物的生態(tài)毒理和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)；地下水中典型污染物的遷移轉(zhuǎn)化機(jī)理與修復(fù)原理；重大工程建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)及地質(zhì)災(zāi)害防治；礦產(chǎn)資源、能源開發(fā)利用的環(huán)境效應(yīng)與調(diào)控[3,5]。

4 自然地理學(xué)未來(lái)展望

4.1 機(jī)遇與挑戰(zhàn)

4.1.1 發(fā)展機(jī)遇

從社會(huì)需求分析，隨著全球范圍環(huán)境、資源、生態(tài)問(wèn)題的加劇，需要更加科學(xué)的理論來(lái)指導(dǎo)社會(huì)實(shí)踐。全球環(huán)境變化帶來(lái)的種種負(fù)面效應(yīng)的解決，愈來(lái)愈嚴(yán)重的“城市病”的診治，受人為擾動(dòng)的生態(tài)系統(tǒng)的管理和土地利用方式的優(yōu)化與設(shè)計(jì)等，均為其不斷發(fā)展和完善提供了機(jī)遇。

從學(xué)科發(fā)展條件分析，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，獲取地球表層各個(gè)自然要素信息的途徑與手段更加便捷和多樣，對(duì)空間信息的管理、處理和分析能力得到顯著增強(qiáng)，這為自然地理學(xué)向著更加“全球化”、“精致化”和“實(shí)用化”方向發(fā)展提供了技術(shù)保證。

從科學(xué)發(fā)展整體環(huán)境分析，不同學(xué)科之間的交叉滲透日益顯著，尤其是國(guó)內(nèi)外重大科學(xué)研究計(jì)劃的實(shí)施，使得以綜合見(jiàn)長(zhǎng)的地理學(xué)在其中得以發(fā)揮重要作用。自然地理學(xué)作為聯(lián)結(jié)自然與人文科學(xué)的紐帶，其作用域必將會(huì)不斷擴(kuò)大，學(xué)科自身的“離心化”趨勢(shì)也會(huì)得到一定程度的遏制。

4.1.2 面臨的挑戰(zhàn)

從學(xué)科內(nèi)部分析，盡管當(dāng)代大尺度資源和環(huán)境問(wèn)題的解決依賴于多個(gè)學(xué)科的共同參與，自然地理學(xué)整體性的思維和分析方法與技術(shù)對(duì)于解決這些復(fù)雜問(wèn)題效能更高，然而自然地理學(xué)發(fā)展面臨的重大挑戰(zhàn)依然是解決學(xué)科自身發(fā)展中的“離心化”傾向。要解決這一問(wèn)題，綜合分析的手段和水平需要進(jìn)一步提高。但限于綜合分析對(duì)象的極端復(fù)雜性，目前難以做到真正綜合。另外，自然地理學(xué)目前有“人文化”的趨勢(shì)，這固然是地理學(xué)綜合性的體現(xiàn)與要求，但如何改變?nèi)藗儗?duì)于自然地理學(xué)如此轉(zhuǎn)向而更加“偏軟”的看法，如何更好地汲取相鄰學(xué)科的方法和技術(shù)而又不失本學(xué)科特點(diǎn)等都是需要解決的難題。

從學(xué)科發(fā)展外部環(huán)境分析，傳統(tǒng)上自然地理學(xué)以地球表層自然要素的空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間變化以及相互關(guān)系作為研究對(duì)象，而目前相鄰學(xué)科如地質(zhì)學(xué)和大氣學(xué)等都紛紛涉足地球表層系統(tǒng)研究，即所謂“大氣向下，地質(zhì)向上”，地理學(xué)特別是自然地理學(xué)的“生存空間”受到擠壓。在此情形下，如何協(xié)調(diào)與其他學(xué)科的競(jìng)合關(guān)系，也是自然地理學(xué)面臨的挑戰(zhàn)之一。

4.2 發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)的自然地理學(xué)是以先進(jìn)空間信息獲取與處理以及復(fù)雜性科學(xué)理論為技術(shù)與理論支撐，以地球表層要素或子系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜性、人文性以及可調(diào)控性為研究范疇，以解決全球及區(qū)域資源、環(huán)境、生態(tài)和社會(huì)問(wèn)題為應(yīng)用方向，在地球系統(tǒng)科學(xué)體系中具有可辨識(shí)獨(dú)立地位的重要應(yīng)用基礎(chǔ)性科學(xué)。

4.2.1 自然地理學(xué)的“多元化”發(fā)展

隨著人類活動(dòng)對(duì)自然界擾動(dòng)強(qiáng)度的不斷增大，自然地理學(xué)研究對(duì)象的本體特征被重新解構(gòu)，自然地理學(xué)出現(xiàn)了“多元化”發(fā)展的趨勢(shì)。表現(xiàn)為自然地理學(xué)的“文化轉(zhuǎn)向”、自然地理學(xué)“政治化”和“生態(tài)化”傾向等。

自然地理學(xué)的“文化轉(zhuǎn)向”是順應(yīng)全球化發(fā)展趨勢(shì)，解決人口、資源與環(huán)境之間的矛盾以及在自然地理學(xué)領(lǐng)域里出現(xiàn)的一系列重大問(wèn)題而產(chǎn)生的地理學(xué)知識(shí)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)變革和范式轉(zhuǎn)折，也是對(duì)傳統(tǒng)自然地理學(xué)研究視角和方法論的創(chuàng)新[6]。其科學(xué)命題包括：如何感知、認(rèn)識(shí)和設(shè)計(jì)自然或景觀；以綜合的地理觀研究技術(shù)、文化和自然資源之間相互聯(lián)系；生態(tài)系統(tǒng)和人類社會(huì)系統(tǒng)之間的復(fù)雜相互作用[5]。

自然地理學(xué)“政治化”傾向表征為，開始注重自然生態(tài)系統(tǒng)時(shí)空格局以及自然資源利用強(qiáng)度的區(qū)域差異與人類福祉及社會(huì)公平正義的關(guān)系，如土壤侵蝕和土地退化的社會(huì)原因和后果、自然資源配置和利用及其后果，以及生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與生計(jì)之間的關(guān)系等。

自然地理學(xué)的“生態(tài)化”傾向表征為生態(tài)學(xué)的關(guān)系型范式在自然地理過(guò)程研究中得到廣泛應(yīng)用，生態(tài)（物）地理過(guò)程與地域劃分研究在自然地理學(xué)中的重要性不斷提高。自然地理學(xué)在大尺度生態(tài)課題研究中發(fā)揮越來(lái)越重要作用，如全球尺度的碳格局研究等。區(qū)域性的生態(tài)模擬與評(píng)價(jià)、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與LUCC及區(qū)域可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系將會(huì)成為自然地理學(xué)關(guān)注的重要議題。

4.2.2 自然地理學(xué)的“全球化”視角

自然地理學(xué)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)小尺度、短時(shí)期和當(dāng)時(shí)狀態(tài)的研究，既導(dǎo)致學(xué)科分裂，也在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)有所局限。一種解決途徑就是聯(lián)系全球問(wèn)題進(jìn)行自然地理學(xué)研究，并需要加強(qiáng)不同尺度間各種因素交互作用的研究。尤其在氣候變化方面，所有的國(guó)家都重視兩大基本問(wèn)題：一是全球氣候變化將如何影響各國(guó)的自然資源、環(huán)境變化和人類發(fā)展？二是指向政策響應(yīng)的各種國(guó)際壓力，特別是減少溫室氣體排放的國(guó)際條款，將如何影響各國(guó)的產(chǎn)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展？[5]

從本體論和認(rèn)識(shí)論角度分析，自然地理學(xué)研究對(duì)象的全球化特質(zhì)將進(jìn)一步強(qiáng)化。研究范圍涵蓋整個(gè)地球表層系統(tǒng)，包括陸地和海洋系統(tǒng)，全球尺度的諸多研究議題如自然和人文過(guò)程、真實(shí)與虛擬地理空間、地理關(guān)系與網(wǎng)絡(luò)將在自然地理學(xué)中占據(jù)重要地位。

從技術(shù)論角度分析，自然地理學(xué)的“全球化”趨勢(shì)將得以全方面彰顯。在地理信息獲取及其定位上，全球觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)、遙感和全球定位系統(tǒng)將發(fā)揮更大效能；在地理信息管理、分析與處理上，網(wǎng)絡(luò)GIS、云計(jì)算以及其他一些基于互聯(lián)網(wǎng)的模型工具等將對(duì)全球尺度地理問(wèn)題的解決提供技術(shù)支撐。

自然地理學(xué)切入全球變化研究的關(guān)鍵包括：繼續(xù)提供與全球變化相關(guān)的數(shù)據(jù)（特別是遙感數(shù)據(jù)）；建立大氣環(huán)流模式與環(huán)境系統(tǒng)各部分模型之間的聯(lián)系；進(jìn)一步發(fā)展關(guān)于全球變化空間影響的研究和調(diào)查；開展多學(xué)科和跨學(xué)科研究，包括建立與社會(huì)科學(xué)間的聯(lián)系[5]。

4.2.3 多學(xué)科的交叉、滲透與融合

多學(xué)科之間橫向交叉、滲透和融合豐富了自然地理學(xué)學(xué)科內(nèi)涵，提高了研究水平，并不斷開拓新的研究領(lǐng)域，形成新的邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科。一些面向特定地理對(duì)象的研究，如濕地、山地、沙漠和冰凍圈都融合了多種相鄰學(xué)科，衍生出許多新興學(xué)科；廣泛采用相似的模型和概念方法，加強(qiáng)了自然地理學(xué)內(nèi)部的聯(lián)系：例如提倡流域生態(tài)系統(tǒng)的概念，鼓勵(lì)了生物地理學(xué)、地貌學(xué)和水文學(xué)之間的聯(lián)系；更廣泛地聯(lián)系參與國(guó)際重大科學(xué)研究計(jì)劃包括國(guó)際地質(zhì)關(guān)聯(lián)計(jì)劃（IGCP），全球變化計(jì)劃（IGBP和IHDP），包含大量涉及自然地理研究的跨學(xué)科研究和跨國(guó)家調(diào)查。自然地理學(xué)各分支研究議程的主題在其他地球科學(xué)中已經(jīng)凸顯[3]。

4.2.4 應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷拓展

自然地理學(xué)為社會(huì)服務(wù)的應(yīng)用研究領(lǐng)域不斷拓展，趨向于多元化[3]?？梢栽谧匀毁Y源的開發(fā)利用與保護(hù)、生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復(fù)重建、全球環(huán)境變化監(jiān)測(cè)與對(duì)策、城鎮(zhèn)區(qū)域規(guī)劃與動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、城市生態(tài)居住環(huán)境質(zhì)量保障、重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防御、人與自然關(guān)系的協(xié)調(diào)和區(qū)域可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域發(fā)揮作用，為國(guó)家建設(shè)和人類美好未來(lái)做出積極的貢獻(xiàn)。

4.3 發(fā)展策略

4.3.1 加強(qiáng)科學(xué)哲學(xué)理論體系建設(shè)

為進(jìn)一步鞏固自然地理學(xué)在自然科學(xué)中的地位，提高自然地理學(xué)的理論性，需要在本體論、認(rèn)識(shí)論和方法論上加強(qiáng)科學(xué)哲學(xué)體系建設(shè)[7]，建構(gòu)包括地理實(shí)證、地理系統(tǒng)思維、觀測(cè)技術(shù)手段和理論方法在內(nèi)的地理科學(xué)哲學(xué)體系。在自然地理學(xué)中，秉持“整體系統(tǒng)”觀，堅(jiān)持“科學(xué)實(shí)證”，積極探尋一般地理規(guī)律，用現(xiàn)代復(fù)雜性科學(xué)理論來(lái)指導(dǎo)學(xué)科發(fā)展[8]。

4.3.2 建立開放包容的學(xué)科體系

準(zhǔn)確分析與把握自然地理學(xué)科發(fā)展目前所面臨的形勢(shì)和機(jī)遇，采取鞏固傳統(tǒng)研究領(lǐng)域，積極拓展新研究領(lǐng)域的發(fā)展策略，建立開放包容的學(xué)科體系。在學(xué)科外部，鼓勵(lì)自然地理學(xué)參與國(guó)內(nèi)外重大科學(xué)研究計(jì)劃和學(xué)科體系建設(shè)，尤其是在地球系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用；在學(xué)科內(nèi)部，通過(guò)強(qiáng)化綜合分析途徑，密切自然地理學(xué)分支學(xué)科與母體的聯(lián)系。

4.3.3 重視綜合分析研究

綜合分析既是科學(xué)發(fā)展和社會(huì)需求對(duì)自然地理學(xué)提出的要求，也是學(xué)科自身發(fā)展所必須。在未來(lái)的學(xué)科建設(shè)中，必須重視綜合分析研究。發(fā)展策略是：繼續(xù)提高自然地理過(guò)程和要素的綜合分析水平，加強(qiáng)重點(diǎn)區(qū)域綜合研究；積極探索綜合分析的研究范式和技術(shù)；拓展綜合分析的應(yīng)用途徑尤其是彰顯自然與人文綜合對(duì)解決區(qū)域可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的支撐作用。

4.3.4 完善學(xué)科“基礎(chǔ)設(shè)施”

自然地理學(xué)的不斷發(fā)展和壯大，離不開一些諸如人才培養(yǎng)、平臺(tái)搭建和項(xiàng)目引導(dǎo)等“基礎(chǔ)設(shè)施”的建設(shè)和完善。建議在地理教育、基地建設(shè)、項(xiàng)目立項(xiàng)、國(guó)際交流和學(xué)科發(fā)展規(guī)劃等方面繼續(xù)給予自然地理學(xué)發(fā)展強(qiáng)有力的支持。

1 蔡運(yùn)龍，宋長(zhǎng)青，冷疏影.中國(guó)自然地理學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)與優(yōu)先領(lǐng)域.地理科學(xué)，2009，29（5）：619-626.

2 潘玉君，武友德.地理科學(xué)導(dǎo)論.北京：科學(xué)出版社，2009.

3 蔡運(yùn)龍，李雙成，方修琦.自然地理學(xué)研究前沿.地理學(xué)報(bào)，2009，64（11）：1363-1374.

4 中國(guó)地理學(xué)會(huì)編著.地理學(xué)學(xué)科發(fā)展報(bào)告（自然地理學(xué)）.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

5 蔡運(yùn)龍.當(dāng)代自然地理學(xué)態(tài)勢(shì).地理研究，2010，29（1）：1-12.

6 李雪銘，李建宏.自然地理學(xué)的文化轉(zhuǎn)向.地理科學(xué)進(jìn)展，2010，29（6）：740-746.

7 蔡運(yùn)龍.地理哲學(xué)研究若千問(wèn)題自議.人文地理，1992，（4）：1-5.

8 李雙成，王羊，蔡運(yùn)龍.復(fù)雜性科學(xué)視角下的地理學(xué)研究范式轉(zhuǎn)型.地理學(xué)報(bào)，2010，65（11）：1315-1324.