Berbagai Aspek Ilmu Lingkungan
Ilmu lingkungan hampir selalu mengusulkan masalah kompleksitas yang ekstrim, biasanya ditandai oleh dinamika evolusi sangat nonlinier. Sistem di bawah penyelidikan telah banyak derajat kebebasan yang membuat mereka yang rumit dan fitur interaksi nonlinier beberapa komponen yang berbeda terjadi pada luas rentang ruang dan waktu skala yang membuat mereka kompleks. Sistem seperti berevolusi di bawah tindakan kontrol makroskopik (biasanya pemanasan matahari) dan modulasi (misalnya Bumi rotasi dan gravitasi) agen. Contoh yang paling komprehensif adalah seluruh sistem iklim. Dalam definisi yang paling ketat, sistem iklim adalah dibentuk oleh empat erat saling berhubungan sub-sistem, atmosfer, hidrosfer, kriosfer, dan biosfer (gambar Global Climate System), dan didukung oleh radiasi elektromagnetik dipancarkan oleh matahari (gambar Global Climate System 1). Subsistem ini sendiri rumit dan kompleks dan nonlinear berinteraksi satu sama lain pada berbagai skala waktu-ruang.Selain itu, ilmu lingkungan tidak biasanya diberikan dengan real laboratorium di mana teori dapat diuji terhadap percobaan, karena fenomena yang sering berlangsung hanya sekali dan tidak dapat direproduksi. Teori sering dapat diuji hanya terhadap data pengamatan dari masa lalu, yang dapat menampilkan masalah berbagai tingkat kekritisan, pada dasarnya karena perpanjangan fisik dari sistem dalam analisis. Dalam banyak kasus, yang tersedia fitur pengamatan tingkat yang relatif rendah koherensi sinkronis timbal balik dan individual menimbulkan masalah koherensi diakronis, karena perubahan dalam strategi pengumpulan data dengan waktu. Kehadiran variabilitas yang kuat baik dari output dari model teoritis dan sistem-sistem yang nyata memberikan kontribusi untuk mengaburkan garis antara gagal dan tes berlalu, dalam hal keandalan model. Adalah penting untuk menekankan bahwa model teoritis tak terhindarkan menderita dari dua yang berbeda baik jenis ketidakpastian. Ketidakpastian dalam kondisi awal sistem, ketidakpastian disebut jenis pertama, yang bermasalah karena efek dari kekacauan. Ketidakpastian ini mungkin sebagian ditangani dengan menggunakan cocok Monte Carlo pendekatan pada kondisi awal.
Ketidakpastian dari jenis kedua adalah ketidakpastian struktural, karena penyederhanaan diadopsi dalam model-model untuk deskripsi dari proses dan dari masukan karakteristik sistem di bawah penyelidikan. Ini yang terakhir ketidakpastian entah bagaimana tampaknya lebih mendasar dan sulit untuk menangani.
Global Climate System
Oleh karena itu, secara konseptual benar untuk mengharapkan bahwa pada dasarnya fenomenologis teori yang telah dikembangkan untuk lingkungan ilmu dapat memberikan jawaban memiliki presisi yang sebanding dan struktur yang mirip dengan yang diberikan oleh teori-teori yang relevan untuk studi sistem yang memiliki tingkat lebih rendah dari kompleksitas.
Mengingat kesulitan di atas, tidak mengherankan bahwa sejarah pengembangan Ilmu Lingkungan dasarnya berlangsung sepanjang dua yang berbeda jalan utama: di satu sisi yang deskriptif, pada dasarnya kualitatif, pendekatan naturalistik tradisi, pada perumusan yang lain kuantitatif fisik tradisi matematika. Linneo Klasifikasi makhluk hidup dan Laplace pasang surut ersamaan adalah contoh klasik. Sintesis antara kedua pendekatan mengambil tempat di abad kesembilan belas dan kedua puluh sebagian besar melalui aplikasi cairan dinamika dan / atau termodinamika untuk sistem tertentu. Namun, pemisahan tertentu(kadang-kadang bahkan kontradiksi) antara dua pendekatan sesekali masih muncul hari ini. Meteorologi peta, ditafsirkan atas dasar analogi dari yang disebut sinoptik Meteorologi, adalah contoh dari evolusi modern di tradisi deskriptif, sedangkan peramalan cuaca numerik mencontohkan kuantitatif satu.
Uraian tentang dinamika makroskopik sistem lingkungan
Berdasarkan penggunaan sistematis saldo dominan berasal pada fenomenologis dasar dalam rangka untuk mengkhususkan persamaan dinamis. Saldo tersebut cocok kelas perkiraan solusi dari persamaan evolusi yang mewakili cukup baik pendekatan ke ladang diamati sebenarnya ketika cukup besar rata-rata spasial atau temporal dianggap. Sebenarnya, saldo yang berbeda harus dipertimbangkan tergantung pada waktu dan skala ruang yang kita berfokus pada kepentingan kita. Pendekatan seperti mencerminkan sifat dasarnya heuristik-induktif dari penelitian ilmiah dalam ilmu lingkungan, di mana reduksionistik tradisional sikap ilmiah tidak selalu efektif. Dalam rangka untuk contoh prosedur ini, kita mempertimbangkan kasus yang sangat relevan dari gerakan cairan yang memungkinkan adanya kehidupan di udara, Bumi dan air: yang disebut cairan geofisika.
Geofisika cairan
Sistem fluida geofisika sangat kompleks dalam struktur microphysical dan komposisi dan berkembang di bawah tindakan mengemudi makroskopik (pemanas matahari) dan modulasi (rotasi bumi dan gravitasi) agen. Kompleksitas dasarnya tergantung pada kehadiran interaksi nonlinier dan umpan balik antara berbagai bagian dari sistem, yang beberapa waktu yang sangat berbeda dan skala ruang. Dalam banyak kasus, dinamika sistem seperti ini kacau (diri-korelasi bidang menghilang dalam domain waktu yang terbatas) dan ditandai oleh variabilitas alam besar di skala waktu yang berbeda.
