本课程旨在学习全球环境中重要的基础知识和原理，强调大气圈、水圈、岩石圈和生物圈之间的相互作用和交流。太阳能是一切能量的来源，太阳能经大气层到达地表，形成了全球能量系统；由于全球能量分布不均匀，形成高低压，进而形成大气环流；大气环流带动大气中水汽移动，成为水循环的基础；水循环又参与地质循环，加速岩石风化，参与土壤形成过程。大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈这四个物理圈层形成了生物圈的自然环境（图1）。
本课程以地理信息为起点，在介绍自然环境系统学的研究方法的基础上，分析“大气能量系统”、“水、天气和气候系统”、“地表-大气界面系统”以及“生态系统”的系统内部结构、循环和功能，以及各个系统间的联系。主要的理论包括：全球能量系统、气流和洋流过程、水循环、生物地球化学循环和地质构造循环、典型地貌和地貌形成的过程、生态系统以及生物地理。本课程还包括自然地理学的研究方法和工具（包括地理信息系统、遥感和全球定位系统）。
图1 强调大气圈、水圈、岩石圈和生物圈的相互关系
