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地球系统科学是基于传统地学学科（地理学、大气科学、海洋学等）、生物科学(生态学)、经济学和计算机科学与技术等多学科交叉发展起来的，以准确预测全球生态和环境变化及其对人类社会发展带来影响的新兴研究领域，是当今世界重要的科学研究领域和热点方向。地球系统科学以全球性、统一性的整体观、系统观和多尺度时空尺度，来研究地球系统的整体行为，使得人类能更好地认识自身赖以生存的环境及其未来发展。

清华大学拥有辉煌悠久的地学学科历史。早在1928年11月就正式成立地理学系，后更名为地学系，下设地理、地质、气象三个组。1946年抗战胜利后，清华大学在北平复学，地学系恢复；1947年，原有的地学系气象组独立成气象学系；1950年，地学系地质组单独分出，成立地质系；1952年院系调整，清华大学地学系、气象学系调出并入北京大学；地质系则与北京大学、北洋大学和唐山铁道学院的地质系（组）及西北大学地质系的一部分合并成立北京地质学院。