地球科學的研究方法：
一是地球系統觀研究 ,在全球尺度上研究地球系統的各組成 (岩石圈、水圈、氣圈和生物圈 )的相互作用及其運行機制和演化。
二是地球復雜性研究 ,研究地球系統的開放性、多層次時空結構、不穩定性、不平衡性和不均一性 ,研究地球系統相互作用的多因素和多樣性以及它們之間的復雜的相互作用 ,不同組成、不同層次、不同作用的相互作用 ,以及作用過程和系統、子系統的整體行為和演化的非線性和不可逆性 。
三是跨學科綜合研究 ,在地球科學研究中 ,多學科研究 ,特別是跨學科研究已經成為不可逆轉的趨勢 ,並成為主要研究方式。
❷ 科學家研究地球表面有哪些方法
（1）野外調查 空間的廣泛性決定了地球科學工作者首先必須到野外去觀察自然界，把自然界當作天然的實驗室進行研究，而不可能把龐大而復雜的大自然搬到室內來進行研究。野外調查是地球科學工作最基本和最重要的環節，它能獲取所研究對象的第一手資料。例如野外地質調查、水系與水文狀態調查、自然地理調查、土壤調查、資源與環境調查等。只有針對性地到現場去認真、細致地收集原始資料，才能為正確地解決地球科學問題提供可能。
（2）儀器觀測 儀器觀測是地球科學用來獲取研究對象的定性和定量資料的重要手段，通過儀器觀測可以了解到研究對象的各種物理、化學性質、參量的靜態特徵和動態變化，為科學的分析、推理提供了依據。儀器觀測為地球科學步入科學軌道提供了條件，例如16～17世紀氣溫、氣壓、濕度等氣象儀器的發明與創造，使氣象學逐漸發展成為一門完善的學科。現代高精度的常規與高空氣象儀器觀測仍然是氣象學的重要研究基礎。同樣，儀器觀測在水文學、海洋學研究中也佔有特殊重要的位置。儀器觀測對於現代地球物理學、地質學的地球內部研究，對於土壤學的研究特別是對於環境地學中的各種監測與評價，都具有極其重要的作用。在現場進行的儀器觀測也屬於第一手資料，除了科學工作者根據不同的研究目的在現場進行各種觀測外，人們還常常設立各種定點觀測台站，如氣象站、水文站、地震台站、環境監測站等，並通過大量的台站建立觀測網，以便獲得系統的觀測資料。
（3）大地測量 這是地球科學中既古老而又發展迅速的一種重要研究方法，它在推動地球科學的發展中起了重要作用。早在古埃及和古中國的遠古時代，人們就藉助於步測及其它一些簡單的測量工具，進行土地規劃、地形與地理制圖、水利與工程建設等。到了近代，隨著測量儀器的進步，逐漸發展成為傳統的大地水準測量和大地三角測量。本世紀中葉發展起來的海洋測深技術（聲納）對於海洋學的發展和地質學的革命曾起了決定性的作用。近些年發展起來的激光測距、人造衛星定位系統（GPS）又給地球科學帶來了深刻影響。大地測量的方法對於地理學、地質學、海洋學、水文學及土壤學等的研究十分重要。
（4）航空、航天和遙感技術 現代航空、航天和遙感技術極大地推動了地球科學的發展，成為現代地球科學不可缺少或不可忽視的重要研究方法。由於地球的空間廣大，要在短時間內獲取大區域的資料，特別是大區域的動態變化狀況，就必須充分利用航空、航天和遙感技術，如衛星雲圖、衛星遙感影像、航空照片等。航空、航天和遙感技術對現代氣象學的發展和進步起了決定性作用，成為其重要支柱。它們也是現代海洋學、地理學的主要研究手段，而且對於現代地質學、土壤學、水文學、環境地學等也發揮著重要作用。
（5）實驗室分析、測試與科學實驗 這是地球科學中各門學科均普遍採用的研究方法，主要是從研究對象中取得所需的各種樣品或標本，然後在實驗室進行分析、測試，以便獲取物質成分、結構、物理與化學性質以及形成歷史等方面的定性和定量資料，並通過科學實驗分析和推斷其形成、演變過程、發展趨勢等。隨著科學的發展，地球科學中的實驗科學已有相當的進步。但由於自然過程的影響因素復雜，加之時間的漫長性與空間的廣泛性以及現代實驗技術水平的限制，在地球科學中有時很難進行與自然界一致的真實實驗。因此，地球科學上常採取簡化影響因素、創造一些特定的物理、化學環境，模擬自然現象的成因、過程和發展規律，這種方法稱為模擬實驗。模擬實驗只能是近似的，實驗結果往往與自然過程有一定差距，但它在再造自然現象的過程、驗證和探索地球科學規律方面發揮著重要作用。
（6）歷史比較法 這是地質學最基本的方法論。時間的漫長性決定了地質學必須用歷史的、辯證的方法來進行研究。雖然人類不可能目睹地質事件發生的全過程，但是，可以通過各種地質事件遺留下來的地質現象與結果，利用現今地質作用的規律，反推古代地質事件發生的條件、過程及其特點，這就是所謂的「歷史比較法」（或稱「將今論古」、「現實主義原則」）的原理。這一原理是由英國地質學家萊伊爾（C.Lyell，1791—1875年）在郝屯（J.Hutton，1726—1797年，英國學者）的均變論學說的基礎上提出來的。萊伊爾明確指出：「現在是了解過去的鑰匙」。例如，現代珊瑚只生活在溫暖、平靜、水質清潔的淺海環境中，如果在古代形成的岩石中發現有珊瑚化石，便可推斷這些岩石也是在古代溫暖、清潔的淺海環境中形成的；又如，現在的火山噴發能形成一種特殊的岩石——火山岩，如果在一個地區發現有古代火山岩存在，我們就可以推斷當時這一地區曾發生過火山噴發作用，等等。歷史比較法是一種研究地球發展歷史的分析推理方法，它的提出，對現代地質學的發展起了重要的促進作用。這一原理的理論基礎是「均變論」。均變論認為，在漫長的地質歷史過程中，地球的演變總是以漸進的方式持續地進行，無論是過去還是現在，其方式和結果都是一致的。但是，現代地質學的研究證明，均變論的觀點是片面和機械的。地球演變的過程是不可逆的，現在並不是過去的簡單重復，而是既具有相似性，又具有前進性。例如，地質學的多方面研究揭示，在地球演變過程中，地表大氣圈、水圈、生物圈的組成、數量、溫壓以及地球或地殼內部的結構、構造等特徵都在發生不斷地變化，與現代的狀況存在不同程度的差異，這些必然會導致當時發生的地質作用的方式與過程具有一系列與今天不同的特點。地球演變的過程也並不總是以漸進、均變的形式進行，而是在均變的過程中存在著一些短暫的、劇烈的激變過程。例如，在岩層中常常發現其物質組成及結構構造發生突然性的變化；在古生物演化中也常常發現大量的生物種屬在短期內突然絕滅的現象，如7000萬年前後恐龍全部迅速絕滅等。所以整個地球的發展過程應是一個漸變—激變—漸變的前進式往復發展過程，這也符合量變—質變—量變的哲學規律。因此，在運用歷史比較法時，必須用歷史的、辯證的、發展的思想作指導，而不是簡單地、機械地「將今論古」，這樣才能得出正確的結論。地質學的「將今論古」分析方法，實際上對於地球科學的地球物理學、地理學、氣象學、水文學、海洋學、土壤學、環境地學等幾門學科也均具有一定的借鑒意義。
（7）綜合分析 自然過程的復雜性和不可逆性決定了地球科學必須採用綜合分析的研究方法。在漫長的地球演化過程中，不同時期、不同方式（物理、化學、生物等）、不同環境（地表、地下、空中等）的自然作用給我們留下的是一幅錯蹤復雜的結果圖案。要根據這一圖案恢復和解析自然界發展的過程，就必須利用多學科的原理和方法，結合復雜的影響因素，進行綜合分析。這一點與數、理、化等學科利用單純的推導、實驗等方法進行研究是大不一樣的。例如在地質學中，由於過程和影響因素很復雜，根據某些個別特徵，利用單學科的原理和方法，往往會得出片面甚至錯誤的結論，這就是在地質學研究中經常碰到的「多解性」或「不確定性」問題。所以，只有在綜合各方面研究的基礎上，才能得出統一的、最合乎實際情況的結論。
（8）電子計算機技術應用 有人說20世紀後半葉以來，人類社會已步入電子計算機的時代，電子計算機技術的應用已給各門自然科學帶來了深刻的影響和革命性的變化。對地球科學也是一樣，例如在現代氣象學、地理學、地質學、地球物理學、海洋學、環境地學等領域中，計算機技術已發揮出了巨大的作用，成為不可缺少的研究手段和方法。而且計算機技術正在向地球科學的各個領域中滲透。計算機技術的應用，為解決地球科學的研究對象的空間廣闊、觀測處理資料量大、模擬形成演變過程復雜等等問題帶來了無限的前景。因此，要想提高地球科學的研究水平，必須充分地重視、加強和進一步開拓電子計算機這一方法技術在地學中的應用。
地球科學研究的工作方法通常具有下列程序：
（1）資料收集 根據所要研究的課題和所要解決的問題，盡可能詳盡、客觀和系統地收集各種有關的數據、樣品和其它資料。資料的來源包括對研究區詳細的野外調查、儀器觀測和收集、分析已有的各種資料和成果等。
（2）歸納、綜合和推論 對所收集的資料進行加工整理、歸納、綜合，並利用地球科學的研究方法和原理，作出符合客觀實際的推論。
（3）推論的驗證 通過生產實踐或科學實驗來證實或檢驗推論是否正確，並在實踐的過程中不斷地修正錯誤，提高認識，總結規律。
地球科學是一門實踐性很強的科學。人們通過不斷地科學實踐，逐漸形成了若干假說和學說。假說是根據某些客觀現象歸納得出的結論，它有待進一步驗證；而學說則是經過了一定的實踐檢驗、在一定的學術領域中形成的理論或主張。假說和學說對推動地球科學的發展起著重要的作用，它們為探索地球科學的客觀規律指出了方向，對實踐起著一定的指導作用，同時在實踐中不斷得到檢驗、補充和修正，使其日趨完善。當然，有些假說和學說也可能在實踐中被揚棄或否定。
❸ 地球科學的主要研究方法有哪些
系統方法
在地理學中的廣泛應用是從20世紀50年代開始的。由於系統論的出現而產生了地理系統概念。地理學位於自然科學和社會科學的交接點上，由許多相對獨立而又相互聯系的一些分支學科所組成，因此綜合研究地理系統顯得尤其重要。系統方法為這種研究提供了重要手段。
模擬方法
種類很多，地理學多應用數學和物理模擬。它的意義在於條理化、簡化、概括所研究的事物和過程，以深入探明其本質和活動規律。目前在地理學中已建立了很多模型，如自然綜合體、生產綜合體、城市、土地利用、人口分布、運輸流等。但也不是所有的事物和過程都能用模型加以確切的表示，甚至有時建立模型時的簡化會歪曲事物和過程的本來面目，故在建立模型時應加以注意。
數學方法
第二次世界大戰以後開始引進地理學研究。龐大復雜的研究對象和簡單的研究方法及手段成為地理學發展緩慢的一個重要原因。引用數學、物理等學科的精確方法和新技術成為地理學界的願望和長期努力的目標。數學方法可使地理學變得比較嚴謹、精確和完善。數學嚴密的公理體系、數學思維和數學結構，對於地理學具有理論和實踐意義。地理學利用它們來解釋地理現象及其變化，用定量指標來表達地理結構，提高了地理學研究的嚴謹性、系統性和精確度，並由此產生了地理數量方法。電子計算機的應用使大量的地理信息能及時、准確地得到處理。利用電子計算機整理資料，要求地理資料規范化、數值化，但目前地理學的數字資料還不夠充分、精確度不高。因此，採用數學方法並不意味著可以輕視傳統方法，兩者是互為補充、相輔相成的。
遙感方法
1961年蘇聯人造地球衛星拍攝了地球表面像片。現在衛星圖像已經成為地理學研究的一個很普及的工具。遙感方法從根本上改變了過去的地理考察方法和憑借人力的簡單觀察，在廣度和深度上擴大了視野，獲得的地理信息數量大大增加。