als gevolg van deze veranderingen is de fysische geografie verschoven van inductieve rekeningen van omgevingen en hun oorsprong naar analyse van fysische systemen en processen. De belangstelling voor de fysiografie van het aardoppervlak werd vervangen door onderzoek naar de werking van het milieu.
het duidelijkste voorbeeld van deze verschuiving kwam in de geomorfologie, die veruit de grootste component van de fysische geografie was. Het dominante model voor meerdere decennia werd ontwikkeld en wijd verspreid door William Morris Davis, die een geïdealiseerde normale cyclus van erosie in gematigde klimaatgebieden waarbij de erosieve kracht van stromend water bedacht. Zijn volgelingen gebruikten veld-en cartografisch bewijs om verhalen over hoe landschappen werden gevormd te onderbouwen: ze construeerden wat geografen in het Verenigd Koninkrijk “denudation chronologies” noemden.”Davis herkende een aantal andere cycli buiten gematigde klimaatgebieden in glaciated, woestijn, en periglaciale en berggebieden, evenals in kust-en kalksteengebieden. Elk van deze afzonderlijke cycli had zijn eigen karakteristieke landvormen. Vanwege de wereldwijde klimaatsverandering op lange termijn kunnen ze de nu gematigde gebieden echter in verschillende perioden hebben gekenmerkt. Voor geomorfologen die in gematigde gebieden werkten, was de aandacht vooral gericht op de opmars en terugtocht van gletsjers tijdens het Pleistoceen (ongeveer 2.600.000 tot 11.700 jaar geleden). De landschapsinterpretatie in veel van dergelijke gebieden betrof het identificeren van de invloed van glaciaties en de gevolgen van de opwarming van de aarde, meer recent een onderwerp van aanzienlijk wetenschappelijk belang. Tegen de jaren 1950 was een belangrijke kritiek op dit werk dat het gebaseerd was op niet-geteste veronderstellingen met betrekking tot landschapsvormingsprocessen. Hoe erodeert stromend water rotsen? Alleen het beantwoorden van dergelijke vragen kon de creatie van landform verklaren, en het zoeken naar die antwoorden vereiste wetenschappelijke meting.
Er waren drie andere hoofdgroepen van fysische geografen, waarvan er twee ook sterk beïnvloed werden door de concepten van evolutie. Werknemers in de biogeografie bestudeerden planten en, in mindere mate, dieren. De geografie van planten weerspiegelt de omgevingsomstandigheden, met name het klimaat en de bodem; biogeografische regio ‘ s worden gekenmerkt door deze omstandigheden en hun bloemenassemblages, die patronen produceren op basis van breedtegraad en hoogte. Er werd betoogd dat deze assemblages evolueren naar climax gemeenschappen. Ongeacht de specifieke vegetatietypes die aanvankelijk een gebied bezetten, zal de concurrentie tussen planten om beschikbare hulpbronnen ertoe leiden dat die welke het meest geschikt zijn voor de heersende omstandigheden uiteindelijk overheersen. Dergelijke omstandigheden kunnen veranderen en er kan een nieuwe cyclus op gang worden gebracht als gevolg van klimaatschommelingen op korte termijn of door de mens veroorzaakte veranderingen in het milieu.
De studie van bodems, of pedologie, had betrekking op de dunne mantel van verweerd materiaal op het aardoppervlak dat planten en dieren in leven houdt. Wereldregio ‘ s werden geïdentificeerd op basis van onderliggende gesteenten en de operationele fysische en chemische verweringsprocessen. Klimatologische omstandigheden waren belangrijke invloeden op bodemtypes, met lokale variaties als gevolg van verschillen in oppervlakteafzettingen en topografie. Net als bij landvormen en plantengemeenschappen werd aangenomen dat de bodem evolueert naar een stabiele toestand, naarmate de verwering vordert en voor elke regio kenmerkende bodemprofielen ontstaan.
ten slotte was er de klimatologie, of de studie van de belangrijkste klimaatsystemen in de wereld en hun bijbehorende lokale weerpatronen in ruimte en tijd. Veel van het werk was beschrijvend, identificeerde belangrijke klimaatgebieden en relateerde ze aan de zonne-en aardgeometrie. Anderen onderzochten het ontstaan van seizoensgebonden en lokale weerpatronen door de bewegingen van weersystemen, zoals cyclonen en anticyclonen.
deze benaderingen domineerden de fysische geografie tot de jaren 1960, toen ze grotendeels werden vervangen. De nieuwe programma ‘ s hadden drie belangrijke aspecten: meer nadruk op het bestuderen van processen in plaats van resultaten, het aannemen van analytische procedures om die processen en de bijbehorende vormen te meten en te beoordelen, en integratie van de processen in een focus op volledige milieusystemen. Veel van de vroege veranderingen betroffen gedetailleerde meting van fysische vormen; deductieve modellering gebaseerd op fysische eigenschappen die later werden ontwikkeld. Hun integratie in process-response modellen impliceerde een heroriëntatie van de fysische geografie die net zo uitgebreid is als die in de menselijke geografie. Fysische geografen identificeerden zich in toenemende mate als milieuwetenschappers, waarbij ze de basisconcepten van natuurkunde, scheikunde en biologie en de methoden van de wiskunde gebruikten om een beter inzicht te krijgen in hoe het milieu werkt en hoe het zijn karakteristieke kenmerken produceert.
het systeemconcept was een belangrijk element van deze veranderingen. Klimaten, landvormen, bodems en planten-en dierecologie werden beschouwd als onderling verbonden, waarbij elk een impact op elkaar had. De systemen kunnen worden onderverdeeld in subsystemen met afzonderlijke, maar met elkaar verbonden kenmerken en processen. Drainage bekkens werden belangrijke eenheden van studie, bijvoorbeeld, en werden onderverdeeld in de kanalen waarlangs het water wordt vervoerd en de Dal hellingen waarvan de vorm wordt gecreëerd door het bewegende water. Geografen werden geïntroduceerd in het belang van het bestuderen van systemen door het werk van een aantal Amerikaanse geologen, zoals Stanley Schumm en Arthur Strahler. Echter, het gebrek aan interesse in tijd en verandering—zoals uitgedrukt in Hartshorne ‘ s natuur—betekende dat er weinig werk was gedaan op fysische geografie in de Verenigde Staten voor decennia. Tot de invloedrijke geografen behoorden de Brit Richard Chorley, die doceerde aan de Universiteit van Cambridge na zijn studie bij Strahler in New York, en George Dury, die werd opgeleid in het Verenigd Koninkrijk, maar een groot deel van zijn carrière doorbracht in Australië en de Verenigde Staten. Deze hoofdrolspelers introduceerden systeemdenken en de studie van processen in de Britse fysische geografie, die vanaf de jaren 1970 opnieuw werd geëxporteerd naar de Amerikaanse geografie, waar lokaal opgeleide individuen zoals Melvin G. Marcus belangrijke pioniersrollen speelden.