Научная методология – это совокупность всех возможностей совершенствования научного знания. Она основана на объективности и отвергает субъективизм. В то же время выбор пути исследования субъективен. Исследователь полностью свободен в нем, ограничиваясь только возможностью проведения качественного исследования. Предпочтительным является выбор наиболее рационального пути исследования, однако рационализм, в отличие от качества, не является обязательным ограничением.

Могут быть предложены различные классификации научных методов. Одной из наиболее приемлемых можно считать классификацию И.В. Ватина и др. (2000). Согласно ей, научные методы разделяются на 5 крупных категорий: философские, общенаучные, частнонаучные, дисциплинарные и междисциплинарные.

Умозрительно-философский подход – это основной философский метод, основанный на выведении конкретного научного знания из общефилософских принципов. К сожалению, данный метод редко используется в науках о Земле. Недооценка его роли при проведении геологических, географических или геоэкологических исследований совершенно неоправданна. Например, анализ идеальной модели развития ситуации относительно материальной системы позволяет без особого труда обозначить основные этапы развития геоструктур. С другой стороны, та же самая модель может быть использована для объяснения эволюции животного мира в геологической истории, а также для разработки теоретической основы классификации ископаемых организмов.

В качестве частной составляющей умозрительно-философского подхода может рассматриваться системный подход – изучение объектов, процессов, явлений и событий путем их сопоставления с представлениями о закономерностях строения и эволюции идеальных систем.

Выделяется около двадцати общенаучных методов, которые рассматриваются ниже.

Наблюдение – целенаправленное пассивное изучение предметов. Это один из важнейших методов для наук о Земле. С одной стороны, в ходе полевых исследований необходимо обнаружение тех или иных особенностей природной среды, которые замаскированы огромным множеством других особенностей. С другой стороны, внимание исследователя при полевой работе не должно сосредотачиваться только на чем-то определенном: сопутствующая информация может оказаться не менее полезной как для дополнения и эффективного проведения данного исследования, так и для реализации других проектов.

Эксперимент – активное и целенаправленное вмешательство в протекание изучаемого процесса или изменение объекта, а также это воспроизведение объекта или процесса. Что касается наук о Земле, то собственно экспериментальная работа существенно уступает место моделированию (см. ниже).

Сравнение – установление степени сходства объектов, процессов, явлений, событий. Например, расчет коэффициента Жаккара позволяет определить сходство двух одновременно существующих растительных ассоциаций или сходство двух разновременных состояний одной и той же ассоциации.

Измерение – действие по определению числового выражения величины, описывающей объект, процесс, явление или событие. Хотя специфических величин в науках о Земле не столь много, измерение играет важную роль при изучении физических параметров эволюции планеты.

Описание – фиксация результатов применения других методов. Науки о Земле в значительной степени являются описательными. Сама по себе фиксация первичных результатов является важным вкладом в понимание строения и закономерностей развития природной, в т.ч. геологической, среды.

Формализация – придание научному знанию условного выражения в знаково-символическом виде. Данный метод может быть широко использован, например, при характеристике многокомпонентных природных систем.

Аксиоматический метод – способ получения нового научного знания основанный на логическом выводе заключений из некоторых исходных постулатов. Использовать данный метод в науках о Земле надо с большой осторожностью во избежание ошибочного использования догматических заключений как постулатов, каковыми они не являются.

Гипотетико-дедуктивный метод – выведение гипотетического знания путем анализа нескольких связанных друг с другом гипотез. В ряде случаев связывание гипотез может одновременно предоставлять основания для их верификации. В таком случае полученное в результате знание можно будет считать в достаточной степени истинным.

Восхождение от абстрактного к конкретному – метод постепенного совершенствования знания относительно объекта, процесса, явления или события путем детализации его рассмотрения. Например, изучая конкретную природную систему, можно отталкиваться от ее общих черт, присущих всем системам такого рода вообще, впоследствии детализируя представления о том или ином интересующем нас компоненте или аспекте данной системы.

Анализ – условное разделение объекта, процесса, явления, события на составляющие и далее изучение каждой из них в отдельности.

Синтез – объединение, но не механическое суммирование, составляющих объекта, процесса, явления, события в единое целое и далее его изучение. Анализ и синтез как методы обычно используются совместно и их роль в науках о Земле исключительно велика. Например, анализ горной породы включает в себя изучение свойств входящих в нее минералов. Однако дальнейший синтез позволяет определить «совместное» проявление свойств этих минералов в породе в целом.

Абстрагирование – выделение в изучаемом объекте, процессе, явлении, событии только одного или нескольких интересующих аспектов. Например, при изучении взаимосвязи глобального изменения климата и развития земной биоты, можно сконцентрировать внимание только на влиянии потепления на динамику видового разнообразия растительных сообществ, не учитывая влияние изменения концентрации углекислого газа и обратного действия самой флоры на климат. Однако абстрагирование не должно приводить к пробелам в знании. В современных геологии, географии и геоэкологии преобладают комплексные исследования, т.е. абстрагирование приобретает частное значение.

Идеализация – интеллектуальное представление объектов, процессов, явлений, событий с «предельными» свойствами, несуществующих в действительности, но имеющих свои прототипы. Наиболее яркий пример – описание физических параметров Земли с помощью геоида.

Индукция – получение новых положений на основе логического обобщения фактов.

Дедукция – формулировка представлений о конкретном объекте, процессе, явлении, событии на основе представлений об общих характеристиках, свойственным всем объектам, процессам, явлениям, событиям такого рода.

Аналогия – сравнение объектов, процессов, явлений или событий, сходных по определенным признакам, для установления возможного сходства других их признаков. Например, в настоящее время ведется дискуссия относительно сходства Земли и других объектов Солнечной системы по наличию аналогичного земному механизма тектоники литосферных плит.

Моделирование – исследование объекта, процесса, явления, события путем их воспроизводства в минимизированном виде с теми или иными допущениями и упрощениями. В последнее время большое значение получили количественные модели, в т.ч. представленные в электронном виде, которые, например, позволяют изучать изменения погодных условий, эндо- и экзогенных процессов и т.п.

Вероятностно-статистический метод – изучение объектов, процессов, явлений и событий на основе представлений о сочетании случайного и закономерного. Основными понятиями, связанными с данным методом, являются «случайная величина», «вероятность», «частота проявления». Хотя данный метод находит широкое применение в науках о Земле (например, при оценке риска возникновения чрезвычайных экологических ситуаций), его использование всегда должно параллелизоваться с применением других методов для контроля получаемых результатов.

Частнонаучные методы – это совокупность методов научного познания, характерных для той или иной области знаний, в данном случае, для геологии, географии или геоэкологии в целом. В качестве примера такого рода методов можно привести балансовый анализ.

Дисциплинарные методы – это более узкие по направленности методы научного познания. Например, к ним относятся фациальный анализ, методы изучения гранулометрического состава почв и т.д.

Междисциплинарные методы возникают на стыке двух и более научных направлений. В частности, к этой категории могут быть отнесены геофизические или геохимические методы.