1、第四章 自然地理系統(tǒng)的時間結(jié)構(gòu),重點：自然地理系統(tǒng)的時間演化規(guī)律 難點：自然地理的時間動態(tài)特征,第一節(jié) 自然地理系統(tǒng)的發(fā)展演化,第二節(jié) 自然地理系統(tǒng)的時間演化規(guī)律,自然地理系統(tǒng)結(jié)構(gòu),物質(zhì)、能量結(jié)構(gòu),時間結(jié)構(gòu),空間結(jié)構(gòu),地理學(xué)在其長期發(fā)展過程中，一直非常重視對地理空間屬性的研究。 在地理學(xué)發(fā)展史上一個很長的時間段內(nèi)，地理空間研究是地理學(xué)中唯一的、壓倒一切的研究對象。我們所學(xué)的區(qū)域地理主要研究地理環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)。到了現(xiàn)代地理學(xué)階段，許多地理學(xué)家才感到：現(xiàn)在應(yīng)該是加強地理事物時間屬性研究的時候了。 空間研究：靜態(tài)、結(jié)構(gòu)、空間分布的特點 定性的、描述的、歸納的特點 時間研究：動態(tài)、功能、時間序列的特點

2、 定量的、精確的、演繹的特點,任何一個事物同時具有時間、空間的特性，時間結(jié)構(gòu)也就是地理事物發(fā)展演化的時間序列結(jié)構(gòu)，用于揭示地理事物的動態(tài)特征，深刻理解地理事物隨時間演化的規(guī)律。,什么是時間結(jié)構(gòu)？,第一節(jié) 自然地理系統(tǒng)的發(fā)展演化,一、古代自然地理環(huán)境的演變,二、新生代自然地理系統(tǒng)的變化,原始狀態(tài) 元古代 古生代 中生代,海陸變遷 氣候變化 生物演進(jìn),一、古代自然地理環(huán)境的演變,地球內(nèi)部熱量大量積聚，使地球物質(zhì)熔融，火山噴發(fā)十分頻繁，噴溢出大量的巖漿、氣體和水蒸汽，形成了原始的巖石圈、水圈和大氣圈。 原始的巖石圈主要是由玄武巖類的巖石所組成（如太平洋底的硅鎂層），沒有沉積巖。 原始的大氣圈主要成分

3、是H2O、CO2、CO、CH4和NH3等，缺乏O2，尤其是動、植物呼吸所必須的游離氧更為缺乏。 原始海洋面積可能比現(xiàn)代海洋大，但相當(dāng)淺，且為酸性礦化水，缺乏現(xiàn)在海水中所含的各種鹽類物質(zhì)。,古代自然地理環(huán)境的演變,人們把40億年以前的地球發(fā)展史稱為地球的天文時期， 40億年以來稱為地球的地質(zhì)時期。,在距今4019億年期間,大陸地殼逐漸擴大、增厚，地能對自然地理系統(tǒng)的作用減弱，太陽輻射能逐漸成為自然地理系統(tǒng)的主要能源。火山活動相對減弱，大氣中CO2濃度降低，游離氧增加。從原核生物進(jìn)化為真核生物，從單細(xì)胞進(jìn)化到多細(xì)胞，從異養(yǎng)生物轉(zhuǎn)化為自養(yǎng)生物，從厭氧生物進(jìn)化為喜氧生物，地球表層進(jìn)化史進(jìn)入一個新階段。

4、 由于光合作用，原始大氣的成分逐漸從還原型轉(zhuǎn)變成氧化型，大氣圈的上層形成了臭氧層，吸收對生物有殺傷力的短波紫外線，為生物在地球表層中的繁衍創(chuàng)造了有利條件，物種數(shù)量增多。植物經(jīng)歷第一次大發(fā)展，晚期出現(xiàn)了原始動物。造山運動多次發(fā)生，并使小陸塊逐漸拼合為泛古陸。,距今625億年的元古代,古代自然地理環(huán)境的演變,古生代早期，泛大陸分裂，形成岡瓦納、北美、歐洲和亞洲四個大陸。 氣候隨海陸范圍的改變呈現(xiàn)規(guī)律性變化： 當(dāng)海侵范圍擴大時，氣候區(qū)相吻合，海洋性氣候特征比較明顯，氣候的地域差異性很??； 當(dāng)陸地面積增大時，氣候的干燥程度增強，大陸性氣候特征較明顯。到泥盆紀(jì)初期陸地面積擴展時，氣候的地帶性和非地帶性差

5、異已非常顯著。,古生代（距今2.36億年）,古代自然地理環(huán)境的演變,加里東運動后，古歐洲和北美合并成一個大陸； 海西運動后，歐美大陸和岡瓦納大陸合并； 晚二疊紀(jì)，亞歐大陸形成，至此新的泛大陸宣告形成，海退現(xiàn)象相伴而生； 隨著陸地面積的不斷擴大，魚類和兩棲類動物達(dá)到全盛； 植物界從水生發(fā)展到陸生；蕨類植物達(dá)到極盛； 晚古生代晚期出現(xiàn)了裸子植物。,古代自然地理環(huán)境的演變,古生代（距今2.36億年）,中生代自晚二疊紀(jì)起，泛大陸再次分裂，造山運動強烈。 約從三疊紀(jì)中期開始到侏羅紀(jì)中期為止，廣大地域的氣候雖然不斷變化，各地互有差異，但是主要以溫暖潮濕的氣候類型占優(yōu)勢。 從侏羅紀(jì)末期開始到白堊紀(jì)中期為止，

6、氣候的地帶性和非地帶性分異逐漸增強，亦即氣候的地域差異性逐漸增大。,古代自然地理環(huán)境的演變,中生代（距今0.72.3億年）,當(dāng)時世界各大陸不僅有熱帶和溫帶的差別，而且還有沿海溫潤氣候區(qū)和內(nèi)陸干燥氣候區(qū)的差異。這種氣候的地域差異性，導(dǎo)致了當(dāng)時生物界的大變革： 裸子植物代替了蕨類植物，爬行動物一度繁盛之后又走向滅絕，鳥類、哺乳動物、被子植物欣欣向榮。,古代自然地理環(huán)境的演變,中生代（距今0.72.3億年）,古代自然地理系統(tǒng)的變化，從宏觀上看，主要包括： 由于構(gòu)造運動而引起的全球性的海陸變遷、陸地表面起伏程度的改變以及地面物質(zhì)的大規(guī)模遷移。 由于氣候變化而引起的全球性的或大范圍的冷、暖、干、濕變化，

7、以及與其相應(yīng)的大氣環(huán)流和氣候帶的變化。 通過這些變化，生物界也在變化。雖然某些發(fā)展變化過程至今仍影響著現(xiàn)代自然地理系統(tǒng)的發(fā)展，但它們作為歷史過程中的一些環(huán)節(jié)，與現(xiàn)代自然地理環(huán)境畢竟缺乏直接的聯(lián)系。因此，新生代，特別是第四紀(jì)以來自然地理系統(tǒng)的發(fā)展或變遷過程作為我們討論的重點。,古代自然地理環(huán)境的演變,古代自然地理系統(tǒng)的變化,二、新生代自然地理系統(tǒng)的變化,作為自然地理系統(tǒng)發(fā)展演變一個重要歷史階段的新生代時期，約從中生代的白堊紀(jì)后期開始，經(jīng)過第三紀(jì)、延至第四紀(jì)，持續(xù)時間達(dá)7000多萬年。新生代以來，世界自然地理系統(tǒng)進(jìn)入到了一個新的發(fā)展時期?，F(xiàn)代自然地理系統(tǒng)就是通過新生代，特別是第四紀(jì)以來的變化逐步形

8、成的。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,1. 海陸變遷 在新生代期間，強烈的地殼運動造成了各大洲的高大山系，海陸輪廓顯著改觀。 經(jīng)過第三紀(jì)喜馬拉雅構(gòu)造運動，亞洲大陸南側(cè)的古地中海消失，非洲大陸與歐洲進(jìn)一步靠攏，現(xiàn)代大地貌單元基本形成。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,1. 海陸變遷 全世界大陸的平均海拔高度由新生代初期的300m，增加到現(xiàn)在的800m左右。全球海陸分布輪廓已經(jīng)和現(xiàn)代相似，只是海水所占面積比現(xiàn)在稍大，而陸地面積比現(xiàn)在稍小。 第四紀(jì)期間雖然已形成現(xiàn)代全球構(gòu)造和地理面貌，但新構(gòu)造運動卻在時時刻刻改變和塑造著新的面貌。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,1. 海陸變遷 構(gòu)造運動所引起的地貌分異，往往導(dǎo)致許

9、多自然地理要素發(fā)生變化，以致影響整個自然地理系統(tǒng)的面貌。 在大陸上，構(gòu)造運動所決定的地形起伏與山系排列，強烈地影響到氣候要素的梯度變化，自然地理的緯度地帶性也由于地形的影響而受到干擾，巨大的山系或高原的“雨影區(qū)”出現(xiàn)了大面積的干旱荒漠；與巨大的山系相伴產(chǎn)生的盆地與平原，不斷接受各種沉積物，并且形成比較發(fā)達(dá)的河湖水系； 在大洋里，構(gòu)造運動也造成了洋中脊、裂谷、洋底火山以及各種規(guī)模的海底盆地、海底火山等復(fù)雜地形，它們對于大洋環(huán)流、大洋水的物理化學(xué)性質(zhì)、大洋生物都有很大的影響。大陸與大洋在地球上的空間配合，不僅決定了全球的氣候特征，還決定了全球自然地理環(huán)境演替過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜的物質(zhì)、能量交換關(guān)系

10、。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,2. 氣候變化 新生代氣候的變化，在很大程度上同地形的改變直接相關(guān)。阿爾卑斯構(gòu)造運動前期，廣大地區(qū)具有濕熱的氣候特征，熱帶的范圍相當(dāng)廣闊。 到第三紀(jì)末期為止，濕熱氣候帶的范圍逐漸縮小，干旱氣候區(qū)的范圍不斷擴大，并形成單獨的干旱氣候帶，而且在溫帶和兩極地區(qū)的氣候有變冷的趨勢，氣候的地域差異性相對增強，同現(xiàn)代氣候類型的分布狀況基本相似。后來由于氣候的分異進(jìn)一步加劇，中、高緯度地帶的氣候更加變冷，所以到了第四紀(jì)的更新世在溫帶和極地區(qū)先后出現(xiàn)了34次大陸冰期和間冰期。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,在第四紀(jì)期間，高緯度地區(qū)以及中、低緯度的高山，發(fā)生了多次冰川作用，因而冰期與間

11、冰期交替出現(xiàn)也是第四紀(jì)的顯著特征。據(jù)研究，每百萬年發(fā)生的冰川作用即達(dá)20次左右，冰期與間冰期的溫差約34或610不等。冰期時，高緯度地區(qū)的大陸冰蓋擴大，中、低緯度山岳冰川下伸，古冰川的覆蓋面積為現(xiàn)代冰川的3倍。在冰川作用最強大的時候，大陸冰川的總面積曾達(dá)4 300萬km2，而間冰期溫暖程度不次于甚至略高于現(xiàn)在，年均溫比目前高23。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,第四紀(jì)的后期，即最近1萬年以來的全新世時期，全球性的氣候變暖，年均溫上升810，陸地上的冰川大量消融，世界海平面大幅度上升，中低緯山地雪線抬升1 000m以上，自然地理緯度帶向極地方向遷移，各個自然地理帶的氣候、水文、土壤、動植物都逐步接近

12、于現(xiàn)今的面貌，現(xiàn)代自然地理系統(tǒng)經(jīng)過全新世而告形成。全新世的氣候轉(zhuǎn)暖以及由此而引起的自然地理系統(tǒng)的變化，具有顯著的波動性。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,早全新世呈轉(zhuǎn)暖趨向，但仍偏冷； 中全新世為全新世最溫暖的階段，即所謂“氣候適宜期”或高溫期，但這個時期也有溫度稍稍下降的時期，各地并非都是氣候適宜； 晚全新世是高溫期之后的偏涼時期，即使在這個短短的二三千年間，氣候的變化仍然比較明顯。公元8世紀(jì)至13世紀(jì)的“小冰期”是晚全新世以來最冷的時期，山地冰川重新推進(jìn)，氣候災(zāi)害頻繁。如我國南方的柑桔樹、地中海沿岸的橄欖樹等，在這一時期都受到了較大的凍害。19世紀(jì)至20世紀(jì)上半期，氣候有了轉(zhuǎn)暖，但是到20世紀(jì)5

13、0年代又偏冷?，F(xiàn)有的研究結(jié)果還不足以證明現(xiàn)代究竟是處于間冰期，或是小冰期。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,隨著人類的出現(xiàn)，人類活動的逐步加強對全球氣候的變化具有深刻和重要的影響。尤其是工業(yè)革命以后，由于人類大量地使用礦石燃料（煤炭、石油和天然氣），CO2及其他溫室氣體如CH4、N2O濃度增加，加上其他人為活動過程，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的加劇，從而被認(rèn)為可能會引起全球的溫度增高，并由此將產(chǎn)生一系列的環(huán)境問題。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,3. 生物演進(jìn),新生代生物的進(jìn)化中，植物界以被子植物的大發(fā)展為特征，動物界以哺乳動物空前繁盛為標(biāo)志。 第四紀(jì)以來，隨著現(xiàn)代動物群的形成，新的動物種的出現(xiàn)，尤其是靈長目動物的迅

14、速進(jìn)化，古猿類的一支開始向人類的方向發(fā)展。 隨著人類的出現(xiàn)，自然地理系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)入了一個更加嶄新的時期人類利用和改造自然環(huán)境的時期。,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,新生代自然地理系統(tǒng)的變化,表3.3 自然地理系統(tǒng)的歷史演進(jìn)階段簡表,第二節(jié) 自然地理系統(tǒng)的時間演化規(guī)律,一、自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性 二、地理隨機現(xiàn)象模擬 三、地理突變現(xiàn)象,一、自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,在自然地理系統(tǒng)向前發(fā)展的過程中，存在著許多重復(fù)發(fā)生的現(xiàn)象和過程，如晝夜的更替、季節(jié)的更替、冰川的進(jìn)退、海洋潮汐的漲落、候鳥的遷徙、魚類的迴游，以及生物的生死、物種的盛衰等等。 我們把自然地理現(xiàn)象和過程隨時間的演化而表現(xiàn)出來的周期性的規(guī)律，稱之為

15、地理節(jié)律。 把由自然地理過程的循環(huán)和振蕩引起的隨時間推移而有規(guī)律演替的現(xiàn)象，稱之為節(jié)律性，或周期性。,（一）自然地理系統(tǒng)的節(jié)律類型,分為三種類型： 一是由天文因素所引起的節(jié)律； 二是由地球本身因素所引起的節(jié)律； 三是由生物特性所引起的節(jié)律。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,1. 天文因素所引起的節(jié)律,（1）由太陽黑子活動引起的節(jié)律 11年輪回的周期 太陽黑子亦影響太陽常數(shù)的變化。太陽常數(shù)對于自然地理系統(tǒng)的能量輸入是至關(guān)重要的，它隨時間的變化，將嚴(yán)重地影響著地球表面的一切地理過程，因此它的變化對于自然節(jié)律的影響是不可忽視的。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,太陽常數(shù)在大約11年為周期的太陽黑子活動中，其變化范圍約為

16、0.5。太陽常數(shù)隨時間的變化問題，一直為研究地理系統(tǒng)的節(jié)律研究時所關(guān)注。因為假若太陽常數(shù)真正發(fā)生了某種變化，那么它對于地球表面上各類地理過程的影響將是巨大的和急速的。理論計算表明，太陽常數(shù)如果達(dá)到1的變化，地球表面溫度的相應(yīng)變化可達(dá)1.5左右，這個效應(yīng)是不可低估的。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,（2）地球受其他天體影響引起的節(jié)律 地質(zhì)歷史時期由于地球受其他天體的影響致使軌道扁心率、地軸向軌道平面的傾角發(fā)生變化而引起自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性。因為地球沿軌道運動的變化直接影響到太陽輻射能在地表的分配狀況，從而引起氣候的變化。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,（3）潮汐變化的節(jié)律 潮汐變化的節(jié)律，表現(xiàn)為地表的周期性潮汐

17、現(xiàn)象，而最明顯的是海洋表層水體周期性潮起潮落，以及海岸的節(jié)律性潮水進(jìn)退現(xiàn)象。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,2. 地球本身因素所引起的節(jié)律,1.晝夜節(jié)律 2.季節(jié)節(jié)律 3.自然地理系統(tǒng)的時間節(jié)律還有一些特殊的現(xiàn)象，那就是隨月為周期的節(jié)律變化，如潮汐的周日變化，海洋中很多生物覓食的時間安排就同潮汐的節(jié)律一致等。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,2. 地球本身因素所引起的節(jié)律,（1）晝夜節(jié)律 人類感覺最深刻的自然節(jié)律是晝夜的循環(huán)更替。地球繞地軸自轉(zhuǎn)，使地表大部分地區(qū)在每天24小時中都經(jīng)歷一段光明和一段黑暗，以及相應(yīng)的一段加熱和一段冷卻的時間。自然地理系統(tǒng)許多地理事物、地理現(xiàn)象和地理過程都隨晝夜更替而重復(fù)出現(xiàn)。,自然

18、地理系統(tǒng)的節(jié)律性,氣候要素中的氣溫、氣壓、云量、風(fēng)等都存在一定的日變化。 地表水體的溫度在白天升高，在夜間降低。冰川補給的河流白天融冰量大，河流水位上漲；晚間融冰量小，河流水位下降。 巖石的機械風(fēng)化在白天為熱脹，在夜間為冷縮。植物在白天主要進(jìn)行以積累自身物質(zhì)為主的光合作用，在晚上則進(jìn)行以消耗自身物質(zhì)為主的呼吸作用。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,植物含水量也有日變化，白天蒸騰作用強，植物充水度低；晚上蒸騰減弱，植物充水度最大。 無論在海水或淡水水體中，每天都可以見到浮游生物在白天潛入水下，而晚上升向水面。 晝行性動物“日出而作，日入而息”，夜行性動物則相反。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,（2）季節(jié)節(jié)律 晝夜

19、節(jié)律是地球自轉(zhuǎn)對自然地理系統(tǒng)產(chǎn)生的效應(yīng)，季節(jié)節(jié)律則是地球公轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的效應(yīng)。由于公轉(zhuǎn)，地球產(chǎn)生了季節(jié)更替，許多自然地理過程和現(xiàn)象隨之而出現(xiàn)以季節(jié)（年）為周期的節(jié)律變化。 例如：氣候的夏熱冬冷，夏雨冬雪，季風(fēng)進(jìn)退； 冰川運動夏快冬慢；河流水情冬封春解或夏洪冬枯； 巖石熱季膨脹，冷季收縮； 植物季相變化，春花秋實； 動物季節(jié)移棲和冬眠（動）夏動（眠）等。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,3. 生物特性所引起的節(jié)律,生物節(jié)律是法國天文學(xué)家梅朗于18世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)在生物學(xué)家證實，無論是植物還是動物，其功能的周期性變化是一切有機生命活動的基本規(guī)律的反映。生物節(jié)律指各級（分子的、細(xì)胞的、組織的、器官的、最終包括種群

20、和生物圈的）生命過程中所發(fā)生的量變以及由此引起的質(zhì)變。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,生物中的生命活動受生物特性作用所形成的節(jié)律制約。這種節(jié)律是生物生命活動的內(nèi)在節(jié)律，是自然地理系統(tǒng)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)表明自然地理系統(tǒng)產(chǎn)生了新的組成物質(zhì)，是具有特殊性質(zhì)的節(jié)律。這種節(jié)律又分為不同的層次。 第一層次是對生物的總體來說，無論是植物、動物、微生物，都要經(jīng)歷胚胎、出生、成長和衰亡的過程，而它們的后代也都要重復(fù)相似的過程，這樣的周而復(fù)始的過程，使得各種生物才代代相傳。 這種節(jié)律周期的長短，因生物種類的不同而相差很大，如草本植物與木本植物的周期相差較大。而動物之間以及動物與植物之間的周期的差別更大。,自然

21、地理系統(tǒng)的節(jié)律性,第二層次是對生物群體來說。對植物群體來說，不同的植物的生長經(jīng)歷著不同的發(fā)育階段，不同植物的生長要經(jīng)歷幾個發(fā)育階段，而不同的階段又都具有特定的節(jié)律性。 總的來說，生物特性所引起的節(jié)律，實際上是生物感受外界環(huán)境條件變化的過程中不斷調(diào)節(jié)自身的生理運動所表現(xiàn)出來的自動調(diào)節(jié)環(huán)境制約能力的一種功能。,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,對生物群體來說，除受上述節(jié)律性制約外，它更具有獨特的隨時間變化的節(jié)律性?！吧镧姟奔词堑湫偷睦印Ｉ锊粌H需要同步自己的體內(nèi)節(jié)律，還需要同步外部環(huán)境，絕大部分生物都自然地發(fā)展了各自的“體內(nèi)時鐘”，以預(yù)測隨時間呈周期性變化的外部環(huán)境，這就是通常所說的生物鐘。 有許多花是固

22、定開放的： 1月臘梅 2月二月梅 3月迎春花 4月牡丹 5月芍藥 6月紫丁香 7月百合 8月鳳仙 9月桂花 10月芙蓉 11月菊花 12月一品紅,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,人體內(nèi)的生物鐘不十分明顯，但許多節(jié)律確實存在。最明顯的例子是人需要睡眠，且睡眠覺醒是有一定節(jié)律的，其周期大約是24小時。其次，心臟跳動、體溫變化等，也都有固定的節(jié)律。 總之，生物特性所引起的節(jié)律，實際上是生物感受外界環(huán)境條件變化的過程中不斷調(diào)節(jié)自身的生理運動所表現(xiàn)出來的自動調(diào)節(jié)環(huán)境因素制約能力的一種功能。,（二）自然地理系統(tǒng)節(jié)律的特點,層次性、 耦合性、 變異性,自然地理系統(tǒng)的特點,1. 層次性 節(jié)律性的一個很大特點就是具有層次

23、性，即大周期中包含數(shù)個小周期，小周期中又包含若干個小周期。 自然地理系統(tǒng)節(jié)律之間存在一種有序的制約排列的等級制約關(guān)系，并表現(xiàn)出一定的規(guī)律性：高一級的節(jié)律制約著低一級的節(jié)律，低一級的節(jié)律同時能反映出高一級的節(jié)律。從因素制約關(guān)系看，其有序性為：天文因素制約著地球因素和生物特性因素，地球因素制約著生物特性因素。,2. 耦合性 在自然地理系統(tǒng)中，任何一種組分同時要受到多種層次節(jié)律的作用。這些節(jié)律在地理事物上得到巧妙的耦合，使得地理事物不斷向前進(jìn)化。不同主體的地理事物，所耦合的節(jié)律層次是不一樣的，進(jìn)化程度高的地理事物所耦合的節(jié)律數(shù)量多，進(jìn)化程度低的地理事物所反映出來的節(jié)律作用層次就少。 如生物受到的節(jié)律

24、作用要比無機界的地理事物受到的節(jié)律作用層次多； 生物中，動物要比植物所耦合的節(jié)律層次要高，動物還要受生物鐘的作用等，而植物也是節(jié)律共同作用的結(jié)果，其生長既要受到日變化的作用，又受年變化的影響，同時還要受更高層次太陽黑子活動（以11年為周期）的影響。,自然地理系統(tǒng)的特點,3. 變異性 自然地理系統(tǒng)的節(jié)律不是一成不變的，它們也處在不斷地發(fā)展變化中，這種變化主要體現(xiàn)為： 一是因為制約節(jié)律變化的因素本身也在發(fā)生著一定程度的變化，如地球自轉(zhuǎn)的微小變化，導(dǎo)致節(jié)律周期發(fā)生變化； 二是各種地理節(jié)律之間的變化所產(chǎn)生的相互影響而引起的節(jié)律變異。,自然地理系統(tǒng)的特點,另一方面表現(xiàn)為低級節(jié)律的變化在其演進(jìn)過程中所產(chǎn)生

25、的反饋作用影響到高一級的節(jié)律。如大氣的環(huán)流、雪的凍融、大陸的漂移、洋流的運動，甚至植物的季節(jié)性更替等地域上的大規(guī)模的物質(zhì)遷移等，都可以對地球的轉(zhuǎn)動施加某些影響。 一般說來，高一級節(jié)律性的影響總比低一級的節(jié)律性的影響的強度和范圍大得多。 這種變異一方面表現(xiàn)為高一級的節(jié)律若發(fā)生某種變化，勢必要影響到低一級的節(jié)律，如太陽黑子活動本身的變化，不僅要影響到年變化，也要影響到日變化，還要影響到生物本身的生長節(jié)律，同時還會影響到自然地理系統(tǒng)的其他組成成分；,自然地理系統(tǒng)的節(jié)律性,4. 地域性 地理節(jié)律在不同區(qū)域具有不同的性質(zhì)和特點，因而具有一定的區(qū)域特點： 在緯度不同的情況下，季節(jié)節(jié)律隨緯度的增加而表現(xiàn)的越

26、來越顯著，晝夜節(jié)律的差異，則與季節(jié)節(jié)律的變化趨勢相反。 在緯度相同的情況下，一般內(nèi)陸地區(qū)的節(jié)律幅和頻率大于沿海及海洋區(qū)域，而且時相也不相同。 兩極地區(qū)的地理節(jié)律具有特殊的表現(xiàn)形式，那里的晝夜節(jié)律和季節(jié)節(jié)律相重疊，二者相互制約又相互加強。 赤道地區(qū)則不存在季節(jié)節(jié)律，晝夜節(jié)律卻表現(xiàn)得十分突出。,自然地理系統(tǒng)的特點,（三）節(jié)律與振蕩,地理節(jié)律提供了地理振蕩存在的線索，而這種振蕩往往是人們所忽略的重要性質(zhì)。18世紀(jì)的科學(xué)家惠更斯（Huygens），似乎是第一個注意到這種性質(zhì)的人。它通過實驗發(fā)現(xiàn)了周期性趨勢的存在，并認(rèn)為這種趨勢是非線性振蕩的一個基本特性，于是揭示了這種特性在地理過程中的表現(xiàn)。 節(jié)律是由

27、振蕩產(chǎn)生的，振蕩通?？梢詤^(qū)分為線性振蕩和非線性振蕩。,在自然地理系統(tǒng)中有相當(dāng)多的地理過程表現(xiàn)為具有周期性的振蕩行為。其中有的屬于線性振蕩，有的屬于非線性振蕩。最常見的例子如氣溫的日變化和年變化過程、太陽輻射的日變化過程等。正因為有了節(jié)律性的基礎(chǔ)，所謂的地理模擬、地理預(yù)測和地理決策才具備了堅實的理論基礎(chǔ)。,二、地理隨機現(xiàn)象模擬,在自然地理系統(tǒng)、地理過程和地理結(jié)構(gòu)研究中，不少輸入變量和狀態(tài)變量等，隨時間總是在作不確定或隨機的變化，均可被看作以獨立時間變量表示的隨機現(xiàn)象。 一般地，將這些地理事件或地理現(xiàn)象隨時間的變化稱為隨機過程和現(xiàn)象。包括： 地理隨機事件的蒙特卡洛模擬 馬爾科夫過程模擬,（一）地理

28、隨機事件的蒙特卡洛模擬,在地理學(xué)的時間過程分析中，蒙特卡洛方法（Monte-Carlo Method）作為優(yōu)于其他時間序列方法的有效手段而經(jīng)常應(yīng)用于隨機事件時間演化的求解上。 蒙特卡洛方法又稱統(tǒng)計試驗方法或隨機模擬方法，是通過隨機變量的統(tǒng)計試驗分析及其隨機模擬求解，獲得近似結(jié)果的常用方法。如果應(yīng)用蒙特卡洛方法進(jìn)行定積分，則有：,（二）馬爾科夫過程模擬,在某一時刻發(fā)生的事件，只在有限的時段內(nèi)產(chǎn)生影響的隨機過程，稱為馬爾科夫過程（Markov Process）。更明確的說，馬爾科夫過程為：“在某時刻的事件，僅僅只受過去有限時間內(nèi)某事件影響的隨機過程”，其定義為： xt；tT為一隨機過程，如果對于任意正整數(shù)n和t1t2tn-1tn，都有： P（xtnA）xt1x1，xt2x2，xtn-1x n-1）= P（xtnA）xtn-1x n-1）,絕大多數(shù)的馬爾科夫過程都假定，這種隨機事件系列，不會在地理過程中發(fā)生突然變化，即在足夠長的時間內(nèi)，序列中所含的任一部分，都具有相同的轉(zhuǎn)移概率特性。此種馬爾科夫過程叫做遍歷過程。目前使用馬爾科夫過程刻劃地理系列時，大都限于這種遍歷過程。,曾有人應(yīng)用吸收型的馬爾科夫鏈研究城市的