Fyzická geografie a fyzikální systémy
V důsledku těchto změn se fyzická geografie vzdálila od induktivních účtů prostředí a jejich původů a směrem k analýze fyzických systémů a procesů. Zájem o fyziografii zemského povrchu byl nahrazen výzkumem toho, jak životní prostředí funguje.
Nejjasnějším příkladem tohoto posunu byla geomorfologie, která byla zdaleka největší složkou fyzické geografie. Dominantní model po několik desetiletí byl vyvinut a široce rozšířen Williamem Morrisem Davisem, který si představil idealizovaný normální cyklus eroze v mírných klimatických oblastech zahrnujících erozivní sílu tekoucí vody. Jeho následovníci použili terénní a kartografické důkazy, aby podpořili zprávy o tom, jak se formovaly krajiny: konstruovali, co geografové ve Velké Británii nazývali „denudační chronologie“. Davis rozpoznal řadu dalších cyklů mimo mírné klimatické oblasti v zalesněných, pouštních a periglaciálních a horských oblastech, jakož i v pobřežních a vápencových oblastech. Každý z těchto samostatných cyklů měl své vlastní charakteristické tvary. Kvůli dlouhodobé globální klimatické změně však možná charakterizovaly nyní mírné oblasti v různých obdobích. U geomorfologů pracujících v mírných oblastech se zvláštní zájem zaměřil na postup a ústup ledovců během pleistocénové epochy (asi před 2 600 000 až 11 700 lety). Interpretace krajiny v mnoha takových oblastech zahrnovala identifikaci vlivu glaciací a důsledků globálního oteplování, v poslední době je předmětem značného vědeckého zájmu. V padesátých létech hlavní kritika této práce byla že to bylo založené na netestovaných předpokladech pozorovat procesy krajinotvorby. Jak tekoucí voda eroduje skály? Pouze zodpovězení takových otázek by mohlo vysvětlit vytvoření reliéfu a hledání těch odpovědí vyžadovalo vědecké měření.
Byly tam další tři hlavní skupiny fyzických geografů, z nichž dvě byly také hodně ovlivněny koncepty evoluce. Pracovníci v biogeografii studovali rostliny a v menší míře i zvířata. Geografie rostlin odráží podmínky prostředí, zejména podnebí a půdy; biogeografické oblasti se vyznačují těmito podmínkami a jejich květinovými sestavami, které vytvářejí vzory založené na šířce a nadmořské výšce. Tvrdilo se, že se tyto skupiny vyvíjejí směrem k vrcholným komunitám. Bez ohledu na to, jaké konkrétní typy vegetace původně zabírají plochu, bude konkurence mezi rostlinami o dostupné zdroje vést k tomu, aby se ty, které nejlépe vyhovují převládajícím podmínkám, nakonec staly dominantní. Tyto podmínky se mohou změnit a může být zahájen nový cyklus z důvodu krátkodobých klimatických výkyvů nebo změn prostředí vyvolaných člověkem.
Studie půd neboli pedologie se zabývala tenkým pláštěm zvětralého materiálu na zemském povrchu, který udržuje rostlinný a živočišný život. Regiony světa byly identifikovány na základě podkladových hornin a operativních fyzikálních a chemických povětrnostních procesů. Klimatické podmínky byly důležitými vlivy na typy půdy, s místními odchylkami odrážejícími rozdíly v povrchových ložiscích a topografii. Stejně jako v případě půdních forem a rostlinných společenstev se předpokládalo, že se půda vyvíjí směrem k ustálenému stavu, protože s povětrnostním průběhem a pro každou oblast se objevují charakteristické půdní profily.
Nakonec došlo k klimatologii nebo ke studiu hlavních světových klimatických systémů a jejich souvisejících lokálních vzorců počasí v prostoru a čase. Většina práce byla popisná, identifikovala hlavní klimatické oblasti a vztahovala je k sluneční a geometrii Země. Jiní zkoumali generování sezónních a lokálních vzorců počasí prostřednictvím pohybů meteorologických systémů, jako jsou cyklony a anticyklony.
Tyto přístupy ovládaly fyzickou geografii až do šedesátých let, kdy byly z velké části nahrazeny. Nové programy měly tři hlavní aspekty: větší důraz na studium procesů než na výstupy, přijetí analytických postupů pro měření a hodnocení těchto procesů a souvisejících forem a integraci procesů do zaměření na celé environmentální systémy. Mnoho z prvních změn zahrnovalo podrobné měření fyzických forem; deduktivní modelování založené na fyzikálních vlastnostech vyvinutých později. Jejich integrace do modelů procesů a reakcí zahrnovala přeorientaci fyzické geografie každý kousek tak rozsáhlou jako v lidské geografii. Fyzikální geografové se stále více ztotožňovali s vědci z oblasti životního prostředí a využívali základní pojmy z fyziky, chemie a biologie a metod matematiky k lepšímu pochopení toho, jak prostředí funguje a jak vytváří své charakteristické rysy.
Významným prvkem těchto změn byl systémový koncept. Podnebí, reliéfy půdy, půda a ekologie rostlin a zvířat byly chápány jako vzájemně propojené, přičemž každá z nich měla dopad na druhý. Systémy lze rozdělit na subsystémy se samostatnými, ale propojenými charakteristikami a procesy. Odtokové pánve se například staly hlavními studijními jednotkami a byly rozděleny do kanálů, podél nichž je voda nesena, a na svahy údolí, jejichž tvar je vytvářen pohybující se vodou. Geografové byli seznámeni s významem studia systémů prací řady amerických geologů, jako jsou Stanley Schumm a Arthur Strahler. Avšak nedostatek zájmu o čas a změnu - jak je vyjádřeno v Hartshornově přírodě - znamenalo, že ve fyzických geografiích ve Spojených státech se po celá desetiletí odvedla malá práce. Mezi vlivné geografy patřil Briton Richard Chorley, který učil na University of Cambridge poté, co studoval u Strahlera v New Yorku, a George Dury, který byl vyškolen ve Velké Británii, ale většinu své kariéry strávil v Austrálii a Spojených státech. Tito hlavní protagonisté představili systémové myšlení a studium procesů do britské fyzické geografie, která byla poté znovuexportována do americké geografie od 70. let 20. století, kde místně vyškolení jednotlivci, jako je Melvin G. Marcus, hráli klíčové průkopnické role.
