自然地理学

**自然地理學**是地理學兩大分支之一，注重於研究自然環境的形式和活動。而相對地，對建成環境的研究則歸屬於人文地理學。在自然地理研究中，地球常按照不同的環境被分為幾個圈層，如大氣圈、生物圈、岩石圈、水圈等。對自然地理學的研究常常使用跨學科的研究方法以及系統思維。

## 發展簡史

### 萌芽階段

18 世紀中葉，康德於德國哥尼斯堡的大學之中，曾經任教**自然地理學**。18 世紀末，德國人 亞歷山大・馮・洪堡首先把自然界當作一個統一的整體來研究，探究自然界的因果聯繫。其研究成果為自然地理學奠定了基礎。

### 發展階段

20 世紀 60 年代以來， 自然地理學採用現代觀測和分析手段進行研究。主要航空攝影（航照）、雷達、紅外線掃描成像和衛星觀測等技術。這些技術從廣度和深度上擴大了綜合地理學研究的視野，使綜合自然地理學的研究從簡單的因果關係進入複雜的自然地理系統結構的研究。現在，綜合自然地理學還廣泛地參與區域綜合開發和規劃、國土資源規劃整治、環境預測等實際應用的研究。

## 研究領域

* 研究氣候、地貌、水文、土壤、植被和動物群落等自然地理因素間的相互關係以及彼此之間的物質和能量相互轉化的過程；
* 研究自然地理環境的發展變化規律，探求調節和控制的途徑和預測其發展變化的趨勢；
* 研究自然地理環境的地域分異規律；
* 對自然環境進行綜合研究和評價；
* 研究人為環境的形成原因，尋求合理開發以及保護的途徑。
* * **地貌學**是關注和探索地球表面過去及現時的形態的科學。地貌學在研究具體地形地貌的不同環境時產生了幾個子領域，如沙漠地貌學和河流作用地貌學等。雖然子領域不同，但這些領域又以其產生過程為核心而合為一體，即構造過程或氣候過程。地貌通過現場觀測、物理實驗、數值模擬（地貌量計學）等相結合方法，旨在了解地形的歷史和動態，並預測其未來的變化。地貌量計學的早期研究是土壤學（土壤科學的兩個主要分支之一）的基礎。
  * **水文學**主要關注的是以水循環為代表的地球表面、近表面的土壤和岩石、水轉移的數量和質量以及空間分布和時間變化。因此，其研究包括了河流、湖泊、蓄水層和部分冰川中水的動態過程。水文學源自工程學，因而在研究中使用了大量的定量分析法，不過，它的確有包含了大量系統方法的地球科學的一面。和自然地理學的大部分領域類似，在研究具體水體時，水文學可與其他學科交叉，從而形成諸如湖沼學和生態水文學等邊緣學科。
  * **冰川學**是研究冰蓋和冰川、或者更常見的冰凍層以及一切涉冰現象的科學。冰蓋的典型形態是大陸冰蓋，而冰川的典型是阿爾卑斯冰河。儘管該領域的研究類似於對動態冰原和冰川的研究，但後者主要注重於冰川和現時氣候的交互，其影響主要是冰川對景觀上的。冰川學也因研究冰原和冰川的因素和過程而分為積雪水文學和冰川地質學等。
  * **生物地理學**是一門處理物種分布的地理模式和由其引發的進程的科學。生物地理學因阿弗雷德・羅素・華萊士的貢獻而成為了一門學科，但是在 20 世紀晚期之前，生物地理學因其觀點和描述性的研究被廣泛的認為是自然產生的。自生物地理學成為一門學問以來，它的主要促進因素一直被認為是演化、板塊構造論和島嶼生物地理學理論。生物地理學可以大致分為五個子學科：島嶼生物地理學、古生物地理學、系統地理學、動物地理學和植物地理學。
  * **氣候學**是研究氣候，即長時期內天氣條件平均值的科學。氣候學是研究較短時期內大氣過程的氣象學的反方向學科，它研究氣象學家所找出天氣模式 / 現象的趨勢和頻率。氣候學研究微觀（地區性）和宏觀（全球性）的氣候現象，自然因素和人為因素同時作用其中。由研究的區域和具體的現象或時段，氣候學可大致分為熱帶氣旋降雨氣候學和古氣候學。
  * **土壤學**是研究土壤及其自然環境的科學。它是土壤科學的兩個主要分支之一，另一個分支是土壤生態學。土壤學主要是針對成土、土壤形態和土壤分類。因為氣候（水、空氣、溫度）、土壤生命（微生物、植物、動物）、礦物材料與土壤（生物地質化學循環）及其地位和於景觀作用（如紅土化作用）之間複雜的相互關係，在自然地理學中土壤學被大量研究採用。
  * **古地理學**是通過研究保存在地層記錄中材料的地質時間而研究大陸分布的一門科學。古地理學是一門交叉學科，幾乎關於大陸分布的所有證據都來源於地質學中的化石和地球物理。化石和地球物理的數據證明了大陸漂移學說、板塊構造論和超大陸學說。這些學說又反過來支持一些古地理學理論，如超大陸旋迴。
  * **海岸地理學**是研究海洋和陸地之間動態界面的科學，是將自然海岸（即沿海地貌學、地質學和海洋學）和人造海岸相結合。它涉及海岸的風化過程，特別是海浪運動、泥沙運動和風化；以及人類與海岸的互動關係。海岸地理學以研究海岸地貌為主。當然，海岸地理學還研究海平面變化。
  * **海洋學**是自然地理學的一個分支，其研究對象為地球上的海和洋。海洋學研究範圍很廣，包括海洋生物學和生態系統動力學（海洋生物學）；海流、海浪和地球物理流體動力學（海洋物理學）；板塊構造和地質海樓（海洋地質學） ；以及跨國界的海洋物理性質和化學性質的變化（海洋化學）。這些研究範圍體現了海洋學的多學科性質，而海洋學家則傾向於混合學科的研究以以進一步了解世界海洋的過程和現象。
  * **第四紀科學**是一個跨學科研究領域，關注於第四紀時期（至今 260 萬年）。該領域研究最後一個冰川期和最近的全新世冰退階段，使用代理證據來重建這一時期的環境，以推斷當時氣候和環境發生的變化。
  * **景觀生態學**是生態學和地理學的一個交叉學科，解決在時空變化景觀如何影響生態過程的問題，如分布狀態和環境中能量、物質、個體的流動（這反過來又影響到地形「元素」自身的分布狀態，如灌木籬牆）。該領域由德國地理學家卡爾・特羅爾在處理應用型和整體型環境問題時的景觀生態代表時首創研究。生物地理學和環境生態學的主要區別是，後者關心的是流動問題或能源和物質對景觀的改變問題，而前者則關心的是物種模式的空間格局和化學周期變化。
  * **地球空間信息學**是收集、儲存、加工並提供地理信息的科學。地球空間信息學包括大地測量學（測量並描繪地球的重力場及其他一些地球動力學現象，如地殼運動、海洋潮汐、極移現象等的學科）、GIS（採集、存儲、分析和管理地理數據和相關屬性的系統）和遙感（從人造衛星或飛機對地面觀測，並以電磁傳播與接收技術，以收取目標的訊息並加以進行分析的技術）。
  * **環境地理學**是地理學的一個分支，用以描述人類與自然世界空間方面之間的相互作用。該分支在自然地理和人文地理之間架起了一座橋梁，因此需要了解地質動態、氣象、水文、生物地理、地貌等和人類社會概念化的環境。該分支學科在過去比現在的理論更引人矚目，如環境決定論將社會和自然環境相聯繫。現在它在很大程度上成為了環境管理者或人為影響環境或與之相反的研究領域。

## 參見

* 地球科學
* 人文地理學，地理學中另一個大分支
* 生態學
* 環境科學
* 風化作用

## 外部連結

* T.X. Huxley，《地貌學》，1878 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），全文，Thames River Basin 的自然地理學（英文）
* M. Pidwirny，《自然地理學基礎》，第 2 版，2006 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），全文（英文）
* Physical Geography for Students and Teachers （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館），UK National Grid For Learning（英文）

## 注釋和參考資料

* Smithson, Peter; et al. Fundamentals of the Physical Environment. Routledge, London. 2002.
* Holden, Joseph. Introduction to Physical Geography and the Environment. Prentice-Hall, London. 2004.
* Summerfield, Mike. Global Geomorphology. Longman, London. 1991.
* Wainwright, John; Mulligan, M. Environmental Modelling: Finding Simplicity in Complexity. John Wiley and Sons Ltd, London. 2003.
* Inkpen, Robert. Science, Philosophy and Physical Geography. Routledge, London. 2004.