Ciência do sistema terrestre

A ciência do sistema terrestre é a aplicação da ciência de sistemas à Terra.[1][2][3][4] Em particular, considera interações por meio de fluxos de material e energia, entre os ciclos, processos e dos subsistemas da Terra - atmosfera, hidrosfera, criosfera,[5] geosfera, pedosfera, litosfera, biosfera,[6] e a magnetosfera[7] — bem como o impacto das sociedades humanas sobre esses componentes.[8] Em sua escala mais ampla, a ciência do sistema terrestre combina as ciências naturais e sociais, e áreas como ecologia, economia, geografia, geologia, climatologia, paleontologia, glaciologia, meteorologia, oceanografia, sociologia e ciência espacial.[9] A ciência do sistema terrestre assume uma visão holística da interação dinâmica entre as esferas da Terra e seus fluxos e processos de subsistemas constituintes, a organização espacial resultante e a evolução temporal desses sistemas e sua variabilidade e instabilidade.[10][11][12] Subconjuntos da ciência do Sistema Terrestre incluem geologia de sistemas[13][14] e ecologia de sistemas[15] e outros aspectos da ciência do Sistema Terrestre são fundamentais para os assuntos de geografia física[16][17] e ciência do clima.[18]

Definição

O Science Education Resource Center, Carleton College, estabelece a seguinte definição: "A ciência do Sistema Terrestre abrange as ciências básicas e as ciências aplicadas ao transcender as fronteiras disciplinares para tratar a Terra como um sistema integrado. Busca um entendimento mais profunda das interações físicas, químicas, biológicas e humanas que determinam os estados passado, atual e futuro da Terra. A ciência do Sistema Terrestre proporciona uma base física para a compreensão do mundo sobre o qual a humanidade busca alcançar a sustentabilidade".[19]

A ciência do Sistema Terrestre abarca quatro características globais e criticamente importantes do Sistema Terrestre, que incluem:

  1. Variabilidade: Muitos dos 'modos' e variabilidades naturais do sistema terrestre através do espaço e do tempo estão além da experiência humana, devido à estabilidade do recente Holoceno. Grande parte da ciência do Sistema Terrestre, portanto, depende de estudos do comportamento e modelos passados da terra para antecipar o comportamento futuro em resposta às pressões.
  2. Vida: Os processos biológicos desempenham um papel muito mais importante no funcionamento e nas respostas do sistema terrestre do que se pensava anteriormente.
  3. Conectividade: os processos estão ligados de formas e em profundidades e distâncias laterais que antes eram desconhecidas e inconcebíveis.
  4. Não linear: O comportamento do Sistema Terrestre é caracterizado por fortes não linearidades. Isso significa que uma mudança abrupta pode ocorrer quando mudanças relativamente pequenas empurram o Sistema para além de um 'ponto de virada'.

Origens

Por milênios, os humanos especularam como os elementos físicos e vivos na superfície da Terra se conjugan. A noção de que a própria Terra está viva era um tema regular da filosofia e religião gregas.[20] Alguns povos indígenas da América Latina também falam da Mãe Terra como um ser vivo.[21]

As primeiras interpretações científicas do Sistema Terrestre começaram no campo da geologia, inicialmente no Oriente Médio[22] e na China,[23] e se concentraram amplamente em aspectos como a idade da Terra e os processos de grande escala na formação oceânica e das montanhas. À medida que a geologia se desenvolveu como ciência, o entendimento da interação das diferentes facetas do sistema terrestre aumentou, levando à inclusão de fatores como o interior da Terra, a geologia planetária e os sistemas vivos .

Em muitos aspectos, os conceitos fundamentais da ciência do Sistema Terrestre podem ser vistos na filosofia natural do geógrafo, Alexander von Humboldt.[24] No século 20, Vladimir Vernadsky (1863-1945) viu o funcionamento da biosfera como uma força geológica gerando um desequilíbrio dinâmico, que por sua vez promoveu a diversidade das espécies vivas.

Paralelamente, o campo da ciência dos sistemas estava se desenvolvendo em vários outros campos científicos, o aumento da potência dos computadores levou a modelos aprimorados do sistema terrestre.[25] A extensão subsequente desses modelos levou ao desenvolvimento de "modelos do sistema terrestre" (ESMs) que incluem facetas como a criosfera e a biosfera.[26]

Um comitê da NASA chamado Earth System Science Committee foi formado em 1983. Os primeiros relatórios do ESSC da NASA, Earth System Science: Overview (1986), e o livro Earth System Science: A Closer View (1988), constituem um marco importante no desenvolvimento da ciência do sistema terrestre.[27] Os primeiros trabalhos discutindo a ciência do sistema terrestre geralmente enfatizavam os crescentes impactos humanos no sistema terrestre como um fator primário para a necessidade de maior integração entre a vida e as geociências.

Ciência do clima

A interação dinâmica dos oceanos da Terra, sistemas climatológicos, geoquímicos .

A climatologia e as mudanças climáticas têm sido centrais para a ciência do Sistema Terrestre desde o seu início, como evidenciado pelo lugar de destaque dado às mudanças climáticas nos primeiros relatórios da NASA discutidos acima. O sistema climático da Terra é um excelente exemplo de uma propriedade emergente de todo o sistema planetário, ou seja, que não pode ser totalmente compreendido sem considerá-lo como uma única entidade integrada. É também um sistema onde os impactos humanos têm crescido rapidamente nas últimas décadas.

Referências

  1. ↑ Stanley, Steven M. (2005). Earth System History. [S.l.]: Macmillan. ISBN 9780716739074 
  2. ↑ Jacobson, Michael; et al. (2000). Earth System Science, From Biogeochemical Cycles to Global Changes 2nd ed. London: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0123793706 
  3. ↑ Kump, Lee; et al. (2004). The Earth System 2nd ed. New Jersey: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-142059-5 
  4. ↑ Christiansen, E.H.; Hamblin, W.K. (2014). Dynamic Earth. [S.l.]: Jones & Bartlett Learning. ISBN 9781449659028 
  5. ↑ Harris, Charles; Murton, Julian B. (2005). Cryospheric Systems: Glaciers and Permafrost. [S.l.]: Geological Society of London. ISBN 9781862391758 
  6. ↑ Cockell, Charles (28 de fevereiro de 2008). An Introduction to the Earth-Life System. [S.l.]: Cambridge University Press. ISBN 9780521493918 
  7. ↑ Ohtani, Shin-ichi; Fujii, Ryoichi; Hesse, Michael; Lysak, Robert L. (2000). Magnetospheric Current Systems. [S.l.]: American Geophysical Union. ISBN 9780875909769 
  8. ↑ Ehlers, Eckart; Moss, C.; Krafft, Thomas (2006). Earth System Science in the Anthropocene: Emerging Issues and Problems. [S.l.]: Springer Science+Business Media. ISBN 9783540265900 
  9. ↑ Butz, Stephen D. (2004). Science of Earth Systems. [S.l.]: Thomson Learning. ISBN 978-0766833913 
  10. ↑ Hergarten, Stefan (2002). Self-Organized Criticality in Earth Systems. [S.l.]: Springer-Verlag. ISBN 9783540434528 
  11. ↑ Tsonis, Anastasios A.; Elsner, James B. (2007). Nonlinear Dynamics in Geosciences. [S.l.]: Springer Science+Business Media. ISBN 9780387349183 
  12. ↑ Neugebauer, Horst J.; Simmer, Clemens (2003). Dynamics of Multiscale Earth Systems. [S.l.]: Springer. ISBN 9783540417965 
  13. ↑ Merritts, Dorothy; De Wet, Andrew; Menking, Kirsten (1998). Environmental Geology: An Earth System Science Approach. [S.l.]: W. H. Freeman. ISBN 9780716728344 
  14. ↑ Martin, Ronald (2011). Earth's Evolving Systems: The History of Planet Earth. [S.l.]: Jones & Bartlett Learning. ISBN 9780763780012 
  15. ↑ Wilkinson, David M. (2006). Fundamental Processes in Ecology: An Earth Systems Approach. [S.l.]: Oxford University Press. ISBN 9780198568469 
  16. ↑ Pidwirny, Michael; Jones, Scott (1999–2015). «Physical Geography» 
  17. ↑ Marsh, William M.; Kaufman, Martin M. (2013). Physical Geography: Great Systems and Global Environments. [S.l.]: Cambridege University Press. ISBN 9780521764285 
  18. ↑ Cornell, Sarah E.; Prentice, I. Colin; House, Joanna I.; Downy, Catherine J. (2012). Understanding the Earth System: Global Change Science for Application. [S.l.]: Cambridge University Press. ISBN 9781139560542 
  19. ↑ «Earth System Science in a Nutshell». Carleton College. Consultado em 10 de março de 2009 
  20. ↑ Tickell, Crispin (2006). «Earth Systems Science: Are We Pushing Gaia Too Hard?». 46th Annual Bennett Lecture - University of Leicester. London: University of Leicester. Consultado em 21 de setembro de 2015 
  21. ↑ «El significado de Tierra, Territorio desde la cosmovisión Indígena». EntreMundos (em espanhol). 7 de outubro de 2020. Consultado em 30 de outubro de 2023 
  22. ↑ Fielding H. Garrison, An introduction to the history of medicine, W.B. Saunders, 1921.
  23. ↑ Asimov; Bosworth (eds.). The Age of Achievement: A.D. 750 to the End of the Fifteenth Century : The Achievements. Col: History of civilizations of Central Asia. [S.l.: s.n.] pp. 211–214. ISBN 978-92-3-102719-2 
  24. ↑ Jackson, Stephen T. (2009). «Alexander von Humboldt and the General Physics of the Earth» (PDF). Science. 324 (5927): 596–597. PMID 19407186. doi:10.1126/science.1171659 
  25. ↑ Edwards, P.N. (2010). «History of climate modelling» (PDF). Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. 2: 128–139. doi:10.1002/wcc.95 
  26. ↑ Washington, W.M.; Buja, L.; Craig, A. (2009). «The computational future for climate and Earth system models: on the path to petaflop and beyond». Phil. Trans. Roy. Soc. A. 367 (1890): 833–846. Bibcode:2009RSPTA.367..833W. PMID 19087933. doi:10.1098/rsta.2008.0219Acessível livremente 
  27. ↑ Mooney, Harold; et al. (26 de fevereiro de 2013). «Evolution of natural and social science interactions in global change research programs». Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (Supplement 1, 3665–3672): 3665–3672. Bibcode:2013PNAS..110.3665M. PMC 3586612Acessível livremente. PMID 23297237. doi:10.1073/pnas.1107484110Acessível livremente