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복잡한 지구 시스템에 대한 통계 물리학 접근법

§☏▩▒▥®㏘㏂™ 2021. 4. 26. 02:00

지구는 생물권 구성 요소뿐만 아니라 지구권, 대기권, 수권, 극저온으로 구성된 통합 시스템으로 작동하며, 그 사이에 비선형 상호작용과 피드백 루프가 있다. 이러한 구성 요소는 자체적인 권한으로 자체 조절 시스템으로 간주될 수 있으며, 더 나아가 더 전문화된 하위 시스템으로 세분될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 물리적, 화학적, 생물학적, 그리고 인간 과정들 사이의 다중 요소 상호작용에 대한 이해가 증가함에 따라 우리는 서로 다른 학문들을 종합하고 지구 시스템 전체를 고려해야 한다. 이러한 연구와 결과는 새로운 '지구의 과학'-지구 시스템 과학(ESS)의 출현을 시작한다. ESS 프레임워크는 지구가 복잡한 시스템으로 작동하는 방법의 동적 및 구조적 특성을 탐색하기 위한 강력한 도구로서의 잠재력을 이미 입증했다.

ESS는 20세기 초에서 중반에 등장했고, 지난 수십 년 동안 빠르게 발전했다. 그것의 역사적 진화는 4단계로 간략하게 요약될 수 있다: (i) 전구체와 시작(1970년대 이전). 생물이 지구의 물리적, 화학적 특성에 강한 영향을 미친다는 베르나드 스키의 생물권 개념과 지구가 시너지 효과와 자기 조절, 복잡한 시스템이라는 러브록의 가이아 가설과 같은 일부 개념화에 의해 주로 설명되고 강조되었다. 이러한 개념화는 지구 시스템의 현대적 이해에 중요한 역할을 한다. 특히, 국제 지구물리학의 해(IGY) 1957-1958년에는 국제 과학의 발전을 촉진하였고, 두 가지 현대 패러다임인 현대 기후학과 판구조론의 출현을 이끌었다 (ii) 새로운 과학의 창시(1980년대). 1980년대에, 지구를 통합된 실체로 새롭게 인식한 것은 일련의 워크숍과 회의 보고서에 의해 요구되었다. 특히, 미국 항공우주국(NASA)에 의해 개발된 브리더 턴 다이어그램은 물리적 기후 시스템과 생화학 사이클을 결합한 최초의 지구 시스템의 시스템 역학 표현이다. 1987년 세계환경개발위원회(WTC)가 발간한 브룬트랜드 보고서는 지속 가능한 개발을 위한 지침 원칙을 개발하고 지구 시스템의 환경 문제의 중요성을 인식했다. 예를 들어, 세계 기후연구계획(WCRP)은 기후의 예측가능성과 기후에 대한 인간 활동의 영향을 결정하는 것을 목표로 하고 있다. 국제 지질권-생물권 프로그램(IGBP)은 1987년 지구의 생물학적, 화학적, 물리적 과정과 인간 시스템과의 상호작용 사이의 지구적 규모와 지역적 규모의 상호작용에 대한 국제적인 연구를 조정하기 위해 시작되었다. 기후 변화에 관한 정부 간 패널(IPCC)은 1988년 정책 입안자들에게 기후 변화, 그 함의와 잠재적 미래 위험에 대한 과학적 평가를 제공하고 적응과 완화 옵션을 제시하기 위해 만들어졌다. (iii) 글로벌화(1990년대 ~ 2015년) IGBP와 같은 국제 프로그램의 엄청난 연구 노력과 브리더 턴 다이어그램의 광범위한 사용으로 인해, ESS는 '지구의 새로운 과학' 운동에서 세계적인 운동으로 빠르게 발전했다. 특히, 지구환경변화에 관한 국제 인적 치수 프로그램(IHDP)은 지구 변화에 관한 사회과학 연구의 틀을 짜고, 개발하고, 통합하기 위한 목적으로 설립되었다. (iv) 컨템퍼러리 ESS (2015년 이후) 21세기에, ESS 프레임워크는 잘 확립되었고, IGBP와 IHDP와 같은 몇몇 국제 조직이나 프로그램에 의해 통합된 새로운 프로그램인 Future Earth를 시작했다. 미래의 지구의 임무는 연구와 혁신을 통해 지구 지속가능성으로의 변혁을 가속화하는 것이다. 참고문헌에 따름. , 우리는 그림 1에서 ESS의 진화를 잘 특징짓는 주요 조직, 출판물, 캠페인 및 이벤트를 강조한다.