本科专业 地球系统科学专业介绍及开设院校|大气科学类 地球系统科学专业代码070604T

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本科专业 地球系统科学专业介绍及开设院校|大气科学类 地球系统科学专业代码070604T 授予理学学位

地球系统科学（Earth System Science）是中国普通高等学校本科专业，于2022年被列入普通高等学校本科专业目录的新专业名单。
地球系统指由大气圈、水圈、陆圈（岩石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人类）组成的有机整体。地球系统科学就是研究组成地球系统的这些子系统之间相互联系、相互作用中运转的机制，地球系统变化的规律和控制这些变化的机理，从而为全球环境变化预测建立科学基础，并为地球系统的科学管理提供依据。地球系统科学研究的空间范围从地心到地球外层空间，时间尺度从几百年到几百万年。

地球系统科学发展历程
教育部公布了2022年度普通高等学校本科专业备案和审批结果，新增了地球系统科学等21种新专业，并正式纳入《普通高等学校本科专业目录》，将列入相关高校2023年本科招生计划。

地球系统科学是从传统的地球科学脱胎而来的。人类的生活要从环境中获取食物、能源，故必然关心所居住的环境，对所立足的地球产生求知欲，于是逐渐形成了地球科学的各分支，如气象学、海洋学、地理学、地质学、生态学等。然而，它们是对地球的某一组成部分的分门别类的研究。随着研究的深入，形成了各自的研究方法、手段和目的。但是，由于地球的空间广域性，形成它的时间悠久性和组成其要素的复杂性，分门别类的研究尽管有的学科已达定量、半定量化的研究水平，但仍不能完整地认识地球，传统地学面临着挑战。用系统的、多要素相互联系、相互作用的观点去研究、认识地球，越来越为有识之士所倡导。于是，在20世纪80年代中期，特别以美国地球系统科学委员会（Earth System Science Committee）在1988年出版的《地球系统科学》一书为标志的“地球系统科学”思想和概念被明确提出。事实上，上世纪六七十年代在中国兴起的对自然地理各要素进行综合研究的思想，可以看作是（表层）地球系统科学的萌芽。只是后者涉及的范围、领域更广，时间更长，系统的方法和现代技术手段更加先进完善而已。

地球系统科学设置意义
地球系统科学专业为世界一流科学研究单位输送人才，为世界地学学科发展储备优秀的后备力量，从而使世界地学研究不断进步，更好地解决人类面临的错综复杂的资源、环境和全球变化问题。同时，有利于扭转当前解决全球环境变化等复杂综合性问题的高层次地球系统科学人才十分稀缺的局面。

地球系统科学专业特色
基于清华大学传统地学学科（地理学、大气科学、海洋学等）、生物科学（生态学）、经济学和计算机科学与技术等多学科交叉发展起来。将围绕全球环境变化及可持续发展问题，通过联合清华大学现有的自然科学和社会科学、工程科学与管理科学的优势，重点开展全面系统的地球科学研究，促进清华大学的学科发展。本科生培养将注重三项基本技能的训练：地学野外考察与观测、实验分析与数据处理、复杂过程的计算机模拟。

地球系统科学理论
地球系统科学是把地球看成一个由相互作用的地核、地幔、岩石圈、水圈、大气圈、生物圈和人类社会等组成部分构成的统一系统，是一门重点研究地球各组成部分之间相互作用的科学。研究目的是了解地球系统所涉及的过程，各组成部分之间的联系和相互作用，维持充足的自然资源供给，减轻地质灾害，调节全球环境变化并使危害降到最小，获取在全球尺度上对整个地球系统的科学理解。
地球系统科学的研究步骤由四部分构成：现象的观测和数据的积累；对观测数据进行分析和解释，从物理、化学和生物学的规律出发，建立有关地球过程的定量关系；在前两项的基础上建立概念模型和数学（数值）模型（和实验）；验证模型，并用它对未来的变化趋势进行统计预测和预报。
随机性是复杂地球系统的重要特征之一。若地球系统中一个系统的状态演化可用一个随时间变化的随机变量来描述，则称该系统为一随机过程。自组织是地球系统科学的一个重要概念，它是地球复杂系统演化时出现的一种现象。在地球系统实现空间、时间或功能的结构过程中，如果没有外界的特定干扰，仅是依靠地球系统内部的相互作用来达到的，便可以说地球系统是自组织的。地球系统科学从系统局部与整体的关系出发来研究地球系统，简单地球巨系统是研究的基础和起点，运用地球系统自组织理论来研究简单巨系统，使对这一类地球系统有个基本的认识。
地球系统科学研究的对象是从简单性和简单系统转向复杂性和复杂系统，要求在方法论上实现根本转变。概括地说，凡是不能用还原论方法处理的问题，或者需要用新的科学方法处理的问题，都是复杂性问题，复杂巨系统就是这类问题。因此，在面对复杂的地球系统问题时，总是设法把复杂性简化掉，即把复杂性当作简单性处理。当对象是典型的简单系统，或者属于不够典型的复杂性问题时，这样处理是可行的或近似可行的。这也是地球系统复杂性研究的主要理论基础。

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清华大学地球系统科学系 /地球系统科学专业介绍及培养方案

地球系统科学是基于传统地学学科（地理学、大气科学、海洋学等）、生物科学(生态学)、经济学和计算机科学与技术等多学科交叉发展起来的，以准确预测全球生态和环境变化及其对人类社会发展带来影响的新兴研究领域，是当今世界重要的科学研究领域和热点方向。地球系统科学以全球性、统一性的整体观、系统观和多尺度时空尺度，来研究地球系统的整体行为，使得人类能更好地认识自身赖以生存的环境及其未来发展。

清华大学拥有辉煌悠久的地学学科历史。早在1928年11月就正式成立地理学系，后更名为地学系，下设地理、地质、气象三个组。1946年抗战胜利后，清华大学在北平复学，地学系恢复；1947年，原有的地学系气象组独立成气象学系；1950年，地学系地质组单独分出，成立地质系；1952年院系调整，清华大学地学系、气象学系调出并入北京大学；地质系则与北京大学、北洋大学和唐山铁道学院的地质系（组）及西北大学地质系的一部分合并成立北京地质学院。

到1952年为止，清华大学地学、地质、气象学系共培养毕业生200多人，其中许多人成为著名学者。据不完全统计，清华大学地学学科有47位毕业生先后当选为中国科学院地学部学部委员（院士）。

作为建设世界一流大学的一项重要举措，清华大学决定复建地学学科，并于2009年3月成立了地球系统科学研究中心（简称“地学中心”）和全球变化研究院，围绕全球变化问题组织多学科交叉研究，并以此推动清华大学地球系统科学建设与发展。2016年11月30日，鉴于地学学科已达到相应办学规模，清华大学决定在地学中心的基础上成立国内高校首个地球系统科学系（以下简称“地学系”）。

十余年来，清华大学地学学科在大气、陆地和海洋等地球系统科学领域以及与之相关的物理、化学、生物学和社会经济学等领域探索新知，聚焦全球变化问题和地球系统科学前沿，组织开展地球系统观测、地球系统过程、地球系统模式、地球系统管理等四个领域的人才培养和科学研究。地学系名师荟萃，现有教研系列教师25人（教授15人、副教授9人、助理教授1人，其中美国籍1人、英国籍1人），其中10位教师担任致理、未央和行健书院导师。地学系师生综合利用学校的多学科综合优势，不断取得丰硕的开创性研究成果，获得了包括世界高性能计算应用领域最高奖“戈登·贝尔奖”在内的多项奖励，在Science、Nature、Lancet等国际知名刊物上发表多篇重要科研论文，国际影响力不断提升，为推动地球系统科学发展，为维护地球生态环境安全与人类可持续发展做出贡献。

地学系建设发展宗旨是在与大气、陆地和海洋动态过程相关的物理、化学、生物学和社会经济领域探索新知，为维护地球生态环境的安全与可持续性做出贡献，在世界地球科学领域处于领先地位。清华大学地学系发展任务包括：
在地球系统及系统间相互作用过程、地球资源与环境等方面深化认知，传播新知。
提升对人类活动引发的区域和全球尺度自然环境变化的预测能力，以及响应环境变化的能力。
在地球系统科学及可持续发展方面培养人才，教育大众。
集成、综合并应用科学知识解决生态资源的可持续利用、自然灾害潜在威胁的辨识与防范、人类活动对环境造成的后果等社会问题。

学科发展思路与发展方向
地学系将围绕全球环境变化及可持续发展问题，通过联合清华大学现有的自然科学和社会科学、工程科学与管理科学的优势，重点开展全面系统的地球科学研究，促进清华大学的学科发展。研究方向包括：
地球系统观测，为地球系统科学研究提供可靠准确的数据支持和技术手段。
地球系统过程，主要研究地球系统变化规律，以及人类活动与全球变化之间的相互作用关系。
地球系统模式，采用高性能计算机模拟地球系统的大空间尺度和时间过程，推动地球科学定量化发展。
地球系统管理，以自然科学与经济学相结合的新概念、新理论及新方法研究全球变化问题，以多学科交叉的思路和综合评估方法对应全球变化决策提供技术与政策。

师资队伍
地学系旨在复建清华大学地学学科并围绕全球变化问题开展多学科交叉研究。地学系为清华大学教学和科研实体院系，现有教师25人（教授15人、副教授9人、助理教授1人，其中美国籍1人、英国籍1人），是清华大学第四个启动人事制度改革的院系。

教育教学
1、研究生教育。地学系研究生培养的目标是培养能够在地球科学领域开展基础和应用研究的学者和教师，以及在国家政府部门和企业事业单位从事地球环境变化政策制定、执行的高层次专门人才。
2、学位授权点。
“生态学”一级学科博士点和硕士点
“大气科学”一级学科博士点和硕士点

3、本科生教育。
地学系将在未来发展到一定规模后开始招收本科生，开展本科生教育。地学系本科教育的主要目标是培养厚基础宽口径的地学专业人才，为本专业大学生继续深造或在政府和工业部门就业打下深厚的基础。本科生培养将注重三项基本技能的训练：地学野外考察与观测、实验分析与数据处理、复杂过程的计算机模拟。
地学系的本科生培养，将是一个循序渐进的过程。地学系目前已面向全校本科生开展“地球系统科学”辅修专业教育，不久将试行招收第二学位本科生，在各方面条件成熟后，将考虑正式招收本科生。

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/  /地球系统科学专业介绍及培养方案


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