五、地理系统的解析

　　一般系统论在地理学中的应用，包含了系统解析这一重要方面。在理论地理学中，地理系统与系统分析的概念及方法，完整地体现了对于地理学的本质认识。它在质能守恒原则的统一基础上，寻求系统内部的定量表达。

　　全球范围的CO2循环，由于系统科学的引入，已使对此种循环的认识在定量化和综合性方面有了新的进展。1978年2月，在奥地利召开的一次重要国际学术会议上，专门就CO2对气候、农业、区域自然生产力、地理环境、经济活动和社会等诸方面的影响，进行了集中、广泛和较深入的讨论。会议以“国际应用系统分析研究所”为主，邀集了国际知名学者，以及有关的国际组织，如联合国教科文组织、世界气象组织、国际环境开发总署、联合国属下的有关组织和计划等，对全球CO2的有关问题进行学术探讨。它标志着人们对于CO2作用的普遍重视。

　　全球规模的CO2循环，可应用一阶微分方程的联立集合进行动态阐述。虽然这仍然是一种超简单的分室模型的再现，不可能充分刻划全球CO2循环的复杂动态，但它比以往任何时候都有了巨大进展，即已经能够对CO2循环的本质特征和整体性质，作出更加明确和更为可靠的解析。在此类模型中使用了一些基本概念，如平衡状态、对系统的干扰、对系统的反馈效应等，因此不仅对深刻认识CO2循环有巨大帮助，而且还能进一步模拟现实世界的基本动态。上述系统分析方法，对从本质上认识CO2变化在地理环境中的意义，也是十分必要的。

　　全球CO2循环的分室模型，在图3-16中已表达出来。这是一个四分室模型，也是在大范围里宏观认识CO2的捷径，由此对系统分析的基本脉络更加清楚，也加深了对反馈作用的认识。

　　该系统的4个分室分别为大气分室（a）、生物分室（b）、海洋上部混合层分室（m）和海洋深层分室（d）。在t时刻，这些分室所能容纳的CO2数量分别是Ia，t；Ib，t；Im，t；Id，t，其数值单位为摩尔。在时间间隔（t，t dt）内，这些量值均要同时发生相应的变化，而且还要在各个分室间发生流通和交换。从分室i到分室j的CO2流通速率由交换系数K确定。此外，在时刻t，如果已知大气分室（a）中CO2的含量改变了（作为化石燃料燃烧的结果），那么在该时刻其他不同分室中，CO2的数量关系是（参见图3-16）：

　　如果规定向量

　　则其中的4个组成部分，分别叙述了时刻t时4个分室中的CO2含量。若进一步规定向量

　　n(t)∶=(nt,0,0,0)T (3.33)

　　为4个分室的外部输入，那么即可将这个系统（如式3-28～3-31所表达的）写成矩阵的形式并作进一步的说明：

　　式3-34中的A，表示了这样的矩阵形式：

　　如果所考虑的系统是不受干扰的，即非扰动系统，它意味着外部对于系统的输入等于零，即n（t）=0，此时对于该系统的描述，代表了一种从状态I（t）到状态I（t′）的守恒转换（此处t′＞t），即

　　或者用另一种形式表达：
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