地球系統指由大氣圈、水圈、陸圈（巖石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人類）組成的有機整體。地球系統科學就是研究組成地球系統的這些子系統之間相互聯系、相互作用中運轉的機制，地球系統變化的規律和控制這些變化的機理，從而為全球環境變化預測建立科學基礎，并為地球系統的科學管理提供依據。地球系統科學研究的空間范圍從地心到地球外層空間，時間尺度從幾百年到幾百萬年。

　　地球系統科學是從傳統的地球科學脫胎而來的。人類的生活要從環境中獲取食物、能源，故必然關心所居住的環境，對所立足的地球產生求知欲，于是逐漸形成了地球科學的各分支，如氣象學、海洋學、地理學、地質學、生態學等。然而，它們是對地球的某一組成部分的分門別類的研究。隨著研究的深入，形成了各自的研究方法、手段和目的。但是，由于地球的空間廣域性，形成它的時間悠久性和組成其要素的復雜性，分門別類的研究盡管有的學科已達定量、半定量化的研究水平，但仍不能完整地認識地球,傳統地學面臨著挑戰。用系統的、多要素相互聯系、相互作用的觀點去研究、認識地球，越來越為有識之士所倡導。于是，在20世紀80年代中期，特別以美國地球系統科學委員會

　�。‥arth System Sciewce Committee）在1988年出版的《地球系統科學》一書為標志的“地球系統科學”思想和概念被明確提出。事實上，本世紀六七十年代在中國興起的對自然地理各要素進行綜合研究的思想，可以看作是（表層）地球系統科學的萌芽。只是后者涉及的范圍、領域更廣，時間更長，系統的方法和現代技術手段更加先進完善而已。

　　地球系統科學是應人類面臨的根本生存環境危機---全球變化的嚴峻挑戰而興起，在近年諸多高新技術在地學上的應用研究而促進其發展，它反映了現代人類對人－自然界關系的哲學理念。但是，概念盡管已提出，行動卻尚有不少困難。首先就是面對這個復雜的開放的巨系統，如何能適時地、多周期地獲取系統多參數的海量數據？同時，又如何對海量數據進行整合、集成以及選取合適的參數進行數學建模？模型又如何能適時地檢驗？如何對全世界成千上萬的地學實驗室、科研機構、大專院校的科學研究和獲取的寶貴數據能進行共享、交換？這些問題均有待解決。地球系統科學又面臨困境。幸運的是，地球系統科學由于現代工程技術科學的參與與支持，將出現一場新的技術革命。數字地球就是這場技術革命的集中體現，它有望給地球系統科學帶來研究方法，手段的革命性變化。

[1] [2] 下一頁