第1章 绪论 1
1.1 人类面临全球性的重大问题 2
1.2 地球系统的全球化 9
1.3 地球系统科学与可持续发展 23
1.4 地球系统科学与传统地球科学 24
1.5 国内外研究现状 26
思考题 32
第2章 地球系统科学特征与趋向 33
2.1 科技十大领域发展趋势 33
2.2 科技发展面临的十大挑战 40
2.3 地球系统科学七大特征 41
2.4 地球系统科学五大趋向 44
思考题 46
第3章 地球系统科学的概念 47
3.1 地球系统科学研究思路 47
3.2 地球系统科学基本概念 49
3.3 地球系统科学基本框架 61
3.4 地球系统科学时间尺度 63
3.5 地球系统科学研究步骤 75
思考题 77
第4章 地球系统科学的方法论 78
4.1 全球及区域信息获取 78
4.2 海量信息处理和分析 78
4.3 地球系统模型 79
思考题 85
第5章 地球系统的连续动态系统 86
5.1 线性动态地球系统 86
5.2 非线性动态地球系统 88
5.3 轨道、暂态、定态 91
5.4 地球系统的稳定性 94
5.5 吸引子与目的性 101
5.6 周期运动与回归性 105
5.7 地球系统的分岔 108
5.8 地球系统的突变 115
5.9 连续混沌 118
5.10 过渡过程特性 121
思考题 122
第6章 地球系统的离散动态系统 123
6.1 离散映射与离散动力学 123
6.2 离散混沌 125
6.3 几种自动器网络模型 129
6.4 遗传算法 137
思考题 141
第7章 地球系统的随机性 142
7.1 随机过程与随机涨落 142
7.2 随机网络模型 147
思考题 154
第8章 地球系统的自组织 155
8.1 自组织与他组织 155
8.2 两种有序原理 159
8.3 自组织理论 165
8.4 自组织的几种形式 170
思考题 173
第9章 地球系统的简单巨系统 174
9.1 简单系统与简单巨系统 174
9.2 熵——简单巨系统的基本概念 178
9.3 数学模型 183
思考题 187
第10章 地球系统的复杂巨系统 188
10.1 关于复杂性 188
10.2 把复杂性当作复杂性处理 189
10.3 开放的复杂巨系统 191
10.4 从定性到定量综合集成方法 196
10.5 综合集成研讨厅体系 198
思考题 199
第11章 地球系统科学子系统与学科分支 200
11.1 行星系统 200
11.2 地核和地幔系统 216
11.3 岩石圈系统 223
11.4 水圈系统 237
11.5 大气圈系统 238
11.6 生物圈系统 249
11.7 地球系统科学学科分支 265
思考题 267
12.1 多体系统动力效应 268
第12章 地球系统各圈层相互作用 268
12.2 非完整系统动力效应 272
12.3 变质量系统动力效应 273
12.4 碰撞动力系统效应 276
12.5 破坏动力系统效应 282
12.6 流体动力系统效应 285
12.7 极端动力系统效应 290
12.8 爆炸（发）动力系统效应 292
思考题 296
第13章 地球系统的数字表达——数字地球 297
13.1 数字地球提出的背景 297
13.2 数字地球研究方法 298
13.3 数字地球原型——地球系统 301
13.4 地球系统场理论基础 302
13.5 数字地球物理模型 303
13.6 数字地球力学模型 305
13.7 数字地球数学模型 306
13.8 数字地球信息模型 306
13.9 数字地球信息获取技术与模拟 307
13.10 数字地球空间信息基础设施 307
13.11 数字地球技术方法 308
13.12 数字中国与数字工程 311
思考题 312
参考文献 313