历史方继藩坚守初心雕刻历史|中科院地球研究所全球变化研究团队

历史之眼 2021-01-13128未知admin

  时间就像一个无形的机器,整个世界都运行其中,它地流淌着,不曾因任何人的懈怠而停留。那些和坚守的人,他们终会把过往雕刻为一段精彩的历史。在从事全球变化研究的科学家们眼中,时间则是开展空间对比的基准。在中国科学院地球研究所,就有这么一支从事全球变化研究的“有思想、有、有”的高水平团队,他们徜徉在过去-现在-将来间,窥探着地球变化的历史与奥秘。

  无论是学术成就还是组织协调,安芷生和周卫健两位院士都是这个团队当之无愧的主心骨,他们一起为团队发展掌舵领航。作为团队创始人,安芷生不断提出新的理论和新的思想,在团队发展的各个关键时刻提出不同的战略目标,拓展学科研究内涵。周卫健是东亚季风千年突变事件的最早发现者之一,她提出了高低纬气候相互作用对季风突变事件影响机理的创新认识,还是团队人才培养及示踪研究发展战略的者。他们扎根西部、身体力行,活跃在科研第一线,和团队一起探索前行。

  20世纪80年代末,古气候研究仍囿于经典冰期-间冰期理论框架之中。尽管黄土沉积记录显示候变化的多旋回性,但到底是什么控制着黄土-古土壤序列的形成仍是一个不解之谜。地质现象和原有理论之间的差异使得我国古气候研究处于一个瓶颈期。

  在这一背景下,安芷生在20世纪90年代初率先提出中国黄土-古土壤序列记录了东亚冬、夏季风气候变迁历史的新思想,进而总结出东亚变化的季风控制理论。该理论完美破解了中国黄土-古土壤序列形成之谜,解释了湖面波动、沙漠进退、林线雪线、动植物迁徙、南海海面温度变化等一系列变化现象,突破了经典冰期-间冰期框架,给当时陷入瓶颈的东亚古气候研究带来一股清新之风。国际著名古气候学家、美国科学院院士John Kutzbach教授对这一理论给予了高度评价,说它“将东亚变化研究的道”。Kutzbach的评价很有远见,季风控制理论确实引领了近30年亚洲第四纪地质学的发展。直到今天,古季风气候变化仍是全球变化研究领域的热点之一。

  21世纪初,安芷生又带领团队首次将地质记录与数值模拟结合,关注青藏高原阶段性隆升对亚洲季风-干旱系统耦合演化的影响,提出了“亚洲季风-干旱演化与高原生长联系”的新概念;此后又相继了两极冰盖和大西洋经向翻转环流对亚洲季风的影响,指出跨赤道气压梯度和穿赤道气流对冰期-间冰期印度夏季风演化的影响。周卫健在20世纪90年代中期开展了东亚季风新仙女木突变事件的研究,指出高-低纬、海-陆-气相互作用对亚洲季风突变事件的驱动。2007年,历史方继藩她又通过研究黄土10Be降水,发现了南北半球低纬夏季太阳辐射梯度对亚洲季风的驱动作用。通过系统总结国内外季风气候变化研究,团队在安芷生带领下与中国科学院大气物理研究所同仁合作,提出了多尺度全球季风变化动力学的理论框架,将亚洲季风研究推向了全球季风动力学机制探讨的新阶段。

  在20世纪末,我国还没有专用于科学领域的加速器设备,一些前沿科学探索研究受限于国外的测试条件。周卫健四处奔走,呼吁在国内建设一个用于地球科学研究的加速器质谱实验室。从最初的到项目立项,再到设备选型、购置和安装调试,几乎每一步都有异乎寻常的困难,但她每次都能沉着而坚定地应对挑战。经过近十年的艰苦努力,2006年我国第一个专用于地球科学研究的多核素加速器质谱实验室正式建成,并跻身我国第十个“大型科学仪器”。

  近年来,围绕示踪和放射性核素年代学两个主题,周卫健领导的加速器质谱实验室在黄土10Be示踪地变化、14C定量监测城市化石源碳排放、129I核安全监测以及14C、10Be/26Al、129I等多核素测年领域取得了一系列突破性进展。基于黄土10Be沉积过程的复杂性,中国黄土10Be示踪地变化在国际上被认为是一个几乎不可能突破的难题。周卫健以不服输的劲头,带领团队从10Be的生成、搬运、沉降和后期等过程解析入手,经过不计其数的探索,创新地构建数学模型,成功分离出了黄土10Be记录中包含的地和降水,解决了约80万年前发生的布容-松山地磁极性倒转事件在中国黄土和深海沉积中不一致的国际难题。

  此外,在任地球所所间,周卫健还提出并实行了促进年轻人才成长的所级“青年百人计划”,通过该计划招聘的青年人才已成为研究所的主要后备力量。

  安芷生和周卫健在其研究领域的一系列开拓创新,不但在国内产生了重要影响,也在国际地学领域获得高度认可。2003年,安芷生当选为国际地圈-生物圈计划(IGBP)科学委员会,成为该学术机构成立以来最高任职的中国学者。2013年,安芷生当选为美国地球物理联合会会士(U Fellow)。2016年,由于在“亚洲季风动力学和全球气候变化中的原创性杰出持久贡献”,他当选为美国科学院外籍院士。2016年,周卫健当选为美国地球物理联合会会士(U Fellow),也是目前我国唯一当选的女科学家。时任UMargaret Leinen教授在向周卫健颁发会士证书时说:“她的突出贡献在于,她在亚洲开辟了成因核素示踪全球变化研究的新方向。”

  最近,安芷生又带领团队与国际顶尖科学家一起,提出“人类世”概念,将人类营力与自然营力并列作为影响地层沉积的重要因素,并不遗余力地在中国推动人类世研究,争分夺秒地开展人类世“金钉子”剖面的遴选和重要指标的确定等工作,力争在国际上率先取得突破。

  进入新世纪,随着“西部大”和“山川秀美工程”等政策的实施,西部地区发展和生态迫切需要自然变化的历史、过程和发展趋势等基础研究来支撑。安芷生敏锐地捕捉到基础研究对理解自然变化规律及指导生态实践具有独特的优势,着手思考如何将基础研究服务于国家战略需求。

  2006年,已卸任中国科学院地球研究所所长职务的安芷生向研究所“十一五规划”编制领导小组,需要在学科方向上实现三个转变:由过去全球变化研究向过去与现代相结合的全球变化研究转变;由区域研究向区域与全球相结合的研究转变;由自然变化研究向自然与人类活动相结合的研究转变。

  在这“三个转变”思想下,经过十余年的努力,团队在研究时间尺度上实现了过去-现在-将来的贯通,在研究内容上实现了自然过程和人类活动的融通,在研究范围上实现了区域与全球的结合,学术再次实现了重大跨越。中国科学院党组评价这“三个转变”具有“战略性”意义。

  在地球研究所,要说谁对全所的科研进展最为熟悉,没有人能比得过安芷生。他身体力行,和团队一起活跃在科研一线。很多重要研究,在研究思设计阶段,他就深度参与其中,甚至对很多研究的指导到了无微不至的程度。他位于三楼的办公室总是敞开着,团队有什么疑惑总喜欢和他探讨。来这里探讨的有资深的研究员,也有刚入所的研究生。探讨科学问题,他总是让人感觉是在与学术最前沿开展对话。他言语不多,但每次却能点中问题的重要症结,所以他的几句话往往就能使人茅塞顿开。黄土与第四纪地质国家重点实验室主任金章东研究员在回忆团队开展鹤庆钻探研究时非常敬佩地说:“从2007年准备文稿到2011年文章在Science上以Article形式发表,安先生在数据处理整合、研究思确定、论文写作和修改等每个环节都身体力行,带着我们一起干了一千多个日夜。”在安芷生办公室对面有一个不大的会议室,这里经常是团队讨论科学问题和汇报研究进展的场所。这里的每一场讨论几乎都有安芷生的身影。34岁的团队晏宏研究员说:“安老师体力和精力真好,和我们连续讨论一个上午都不休息,我们这些年轻人都感觉疲倦,他却依然精力旺盛。”

  安芷生始终这样的:“与高水平的人合作,自己也会成为高明的人”。在这一引领下,开展高水平国际合作成为这个团队的突出特点。安芷生善于把握最新研究动向,确定国际合作方向,而周卫健外语好,有丰富的外事工作经验。他们密切配合,为团队开展高水平国际合作做出了重要贡献。

  在国际合作中他们恰到好处地有理、有利、有节的原则,使团队的国际合作始终做到“既广泛合作,又以我为主”。通过与美国大学Stephen Porter教授、哥伦比亚大学George Kukla教授、威斯康星大学John Kutzbach、麻省州立大学Raymond Bradley和科罗拉多大学Peter Molnar教授等一批国际顶尖科学家的合作,极大提升了我国黄土、第四纪地质学与全球变化科学的研究水平和国际知名度。通过开展持续的国际合作,团队与外方专家也结下了深厚友谊。为中国第四纪科学和研究团队发展做出突出贡献的Stephen Porter教授和John Kutzbach教授分别于2012年和2018年获得中国国际科学技术合作、中国友谊,这些是我国在科技合作领域授予外国科学家的最高励。

  在安芷生和周卫健的推动下,团队还与美国、等科研机构分别成立了三个联合实验室,为开展稳定的国际合作提供了良好。2017年,经科技部认定,“地球国际联合研究中心”成为国家级国际科技合作。

  “一个科研团队的成功离不开完善的研究材料、先进的实验和高效的组织管理等,但更需要能为团队高质量发展领航定向的战略科学家。实验材料、实验和管理经验等通常很容易被学习和,而代表团队的战略科学家却不可多得。”地球研究所科技外事处处长于学峰这样说。

  梳理一下这个团队的研究历程,不难发现,30多年来他们坚守初心,不断积极拓展新的研究领域,在多样化发展的道上不断前行。从最初的黄土与第四纪地质学研究起家,团队的研究方向和研究领域不断拓展。在研究的时间尺度上涵盖了构造、轨道、千年、百年、十年、年际、季节乃至数小时等尺度的变化。在研究材料方面,涵盖了黄土、湖沼、树轮、石笋、珊瑚、砗磲等多种地质生物记录。同时,研究团队还将变化的自然过程和人类活动因素结合起来。目前已经形成了利用多种记录载体开展多尺度变化过程与动力学研究,理解人类尺度变化规律,服务区域可持续发展的综合性多样化研究格局。

  黄土就像一本无字,记录了气候变化的历史,它和冰芯、深海沉积一起被誉为古变化的三大支柱。团队自组建以来从未间断过对黄土记录的研究。

  作为安芷生培养的博士,孙有斌在获得博士学位后,先后在中国科学院海洋研究所、学地球科学系、美国Woods Hole海洋研究所和日本东京大学等机构,围绕“东亚季风变化的海陆对比”开展了深入研究。2006年他入选中科院“百人计划”回归研究所。通过黄土记录与数值模拟相结合,他提出了“大西洋经向翻转环流对季风快速变化的影响”“太阳辐射和冰量变化对轨道尺度东亚季风变率的共同驱动”“中更新世气候转型的多样性”等新认识。宋友桂则以新疆和中亚黄土为基础,开展了“一带一”沿线中亚国家变化研究,在中亚黄土年代、粉尘来源与西风气候演化方面获得了一系列新认识。龙成功将黄土释光年代学测试上限从10万年提高到80万年,在国际上引起较大影响。

  21世纪初,安芷生开始主持实施“中国科学钻探工程”,陆续在鹤庆、罗布泊、青海湖等地获取了大量高质量湖泊沉积岩芯,从中获取了过去变化的历史与机制。安芷生领导的研究团队充分显示出人才和知识结构的综合性优势,围绕年代学、气候代用指标序列、气候动力学等方面的多学科协同攻关相继展开。年代学包括磁性地层学、释光、成因核素及人工放射性核素年代标记等。同一个剖面可开展多种年代学测试手段的交叉检验,确保地层年代的可靠性。气候代用指标序列则涵盖了地球物理、地球化学、生物学等方面。

  如此扎实的协同攻关,为产出系列高水平研究奠定了基础。例如,代表印度夏季风变化的鹤庆钻孔研究作为Article发表在Science上;代表亚洲季风与西风气候相互作用的青海湖钻孔发表在Scientific Reports上;代表西部干旱化演化过程的罗布泊钻孔发表在美国科学院院刊PNAS上,并得到了国内外同行大量引用与高度评价。这些的取得也使得这个团队在湖沼古气候研究领域占据了重要。

  树木年轮学研究是这个团队开展较早的研究方向之一,它在古气候学和年代学研究中占有重要地位,可以高分辨率地记录过去要素的变化历史。刘禹在安芷生的安排下,从20世纪80年代中期开始,一直从事树木年轮与全球变化研究,现在已成为我国树轮界的一个领军人物。刘禹带领团队在全国各地采集树轮标本,并建成了目前亚洲最大的树轮样本库,为开展区域要素重建奠定了基础。他在国内率先开展基于树轮记录的高分辨温度、降水和流域径流重建研究,历史方继藩获得系统原创性,为认识过去2000年来气候变化的幅度、速率、周期、原因及未来趋势做出了贡献,得到国际同行高度认可。他在21世纪初率先开展的基于树轮资料的中国北方带降水趋势预测,已得到现代气象观测记录的有效验证。他利用热带地区树轮氧同位素(δ18O)重建了过去800年中太平洋海表温度(ENSO)变化序列,这是目前全球最长的年分辨率ENSO记录。基于大量树轮样本的研究,他还将树轮记录与流域水文学相联系,重建了黑河近600年和黄河近500年的径流量变化,出自然变化和人类活动共同影响域径流和水资源变化规律,为黄河水利建设提供了弥足珍贵的资料。

  基于高精度的U-Th测年技术和多种气候代用指标,洞穴石笋古气候研究在20世纪开始兴起,并显示出巨展潜力。安芷生敏锐地意识到这一新兴方向,于1998年组建洞穴沉积研究力量,并最早支持南京师范大学汪永进教授开展石笋古气候记录研究,为我国石笋记录研究获得国际认可做出了贡献。安芷生培养的蔡演军研究员基于云南石笋记录,了南半球气候对冰期千年尺度印度季风的影响;发现了印度季风降水变化具有冰期-间冰期旋回的变化,回答了东部季风区石笋δ18O记录与黄土记录在冰期尺度周期变化差异的问题;并首次在青藏高原上开展洞穴石笋研究,对用高原南部冰芯δ18O解释古降水和古高度重建提出新认识。谭亮成研究员则将石笋记录扩展到百年-年代际尺度气候变化与旱涝灾害、影响和人类适应相结合的研究,西风-季风相互作用对中晚全新世我国季风降雨时空分布模式的影响,并在石笋中检测到了人类活动对的影响。目前这一方向已经逐渐形成涵盖亚-澳地区的样品采集处理、代用指标测试、年代学测试等为一体的综合性研究体系,在石笋古气候研究领域占有一席之地。

  周卫健在2002年开始对南海珊瑚开展钻探取样,获得了大批珍贵的珊瑚岩芯,并指导研究生开展了基于碳氧同位素的海洋高分辨率重建研究,这些研究显示出南海珊瑚具有开展月分辨率因子重建的潜力。晏宏研究员是团队中最年轻的学术带头人,主要从事南海砗磲古气候研究。因为他的加盟,地球所这支全球变化研究的团队开始实现陆海的实质性结合。最近,晏宏和团队一起,在南海砗磲记录中成功识别出发生在数小时内的台风和寒潮信息,使得古气候研究向着更高分辨率的古天气事件研究迈进。

  在代用指标的测试能力方面,团队形成了完整的体系,包括地球物理、成因核素、传统和非传统稳定同位素、元素地球化学和生物标志物指标等。刘卫国研究员1999年加入这个团队时已近不惑之年。安芷生告诉他两个基本思:一是建立服务于变化示踪研究的生物地球化学实验室;二是研究工作要从现代过程入手,认识黄土、湖泊现代下稳定同位素组成的特征、规律和气候意义,为古变化研究提供基础。正是了安芷生的,刘卫国开始着手建设一个服务于示踪研究的稳定同位素实验室。经过20多年的努力,实验室从只有一台质谱仪(时至今日仍然在运行),发展到目前形成可以从事碳、氢、氧、氮等稳定同位素和生物标志物测试研究体系。

  金章东研究员则用了近10年的时间,建立了多接收电感耦合等离子体质谱,发展了锂、硼、镁、钡等非传统稳定同位素体系,示踪了地球关键带的物质循环和分馏机制,以解译不同流域现代化学风化过程及其对季风水文过程和事件的响应。2008年汶川地震发生之后,金章东敏锐地意识到度构造事件的地表效应对于阐明长时间尺度地表–风化及碳循环机制具有深刻科学意义。他联合来自英国杜伦大学、美国南大学、国立大学的科学家,通过汶川地震前后岷江悬浮物通量、河水化学和沉积物组成的系统对比研究,从、风化和沉积的角度,系统了地震对流域剥蚀-风化过程影响强度、幅度和持续时间,在国际上首次将风化、碱度和有机碳埋藏与构造活动直接联系起来,为“高原隆升-硅酸盐风化-气候变化”提供了直接而有力的。

  气候与过程的数值模拟是理解变化动力学的重要手段之一,是全球变化研究不可缺少的内容。东研究员从20世纪90年代初开始加入研究团队,使得研究团队实现了地质记录与数值模拟的结合。90年代,他参与了安芷生领衔开展的东亚全新世气候最佳期穿时性、东亚季风历史与变率等研究,研究论文成为黄土与古季风研究引用率最高的经典文献之一。此外,东还系统开展了青藏高原阶段性隆升对亚洲季风-干旱气候形成演化影响的数值模拟研究,发现了青藏高原当代气候变暖的海拔依赖性现象,并指出高原变暖可作为全球气候变化的早期预警。他与美国威斯康星大学的科学家合作,利用三维气候模式完成了迄今为止最长的瞬变模拟。石正国研究员则用数值模拟方法获得了青藏高原周边包括蒙古和云贵高原隆升等对气候变化影响的新认识。

  除了气候动力学模拟研究,该团队在粉尘过程与效应模拟方面也具有较高国际知名度。李国辉研究员基于观测数据并利用区域气象化学耦合模式(WRF-Chem)针对华北平原冬季典型重污染过程展开,定量论证了气溶胶-辐射和气溶胶-光解的相互作用对华北平原冬季雾霾贡献的相对重要性。

  团队另一个重要的研究方向是气溶胶地球化学及空气污染治理等研究。这一研究领域与黄土研究一脉相承,它伊始于黄土颗粒物与物源示踪,后来发展为气溶胶观测与科学研究,目前发展到集气溶胶物理-化学-健康效应及其治理技术为一体的综合性研究。

  1999年,安芷生派曹军骥前往美国沙漠研究所开展合作研究。在那里,他开始了PM2.5观测和理化研究。2003年,他在国内建设了第一个大气PM2.5观测站。2013年,当全国开始关注大气PM2.5污染时,他拿出连续10年的PM2.5日观测数据,为认识我国PM2.5污染规律做出了贡献,这被中国科学院院长称为“学科前瞻布局服务国家需求的范例”。韩永明研究员尤其关注自然火和化石燃料排放、黑炭、焦炭、烟炱及其与变化和人类活动之间联系等。他提出区分焦炭和烟炱的新测量方法,并将该方法从气溶胶扩展应用到土壤、沉积物黑炭测量中,获得国际卫生组织(WHO)在内的广泛国际认可。黄汝锦研究员则主要针对我国城市大气有机气溶胶来源多样、成分复杂多变、并且大部分处于痕量水平难以定量的挑战,率先开展有机气溶胶化学指纹综合研究。他首次我国二次有机气溶胶对冬季灰霾PM2.5的重要贡献和形成机制。文章在Nature发表后,在国内外引起较大反响。据此,他和团队指出控制挥发性有机物是治霾的关键途径之一,得到有关部门重视。

  安芷生领导的团队从1987年开始建设中科院实验室,到1993年建设黄土与第四纪地质国家重点实验室,虽每一步都有难啃的硬骨头,但一走来还算顺畅。时任中国科学院计划局重点实验室处处长的龚望生他,干任何事情要持“如履薄冰”的谨慎态度。

  从此,“如履薄冰,奋发图强”成了团队的座右铭,成为“黄土室”的室训。几十年来,他们用“如履薄冰”的谨慎态度,对待每一次机遇,同时用“奋发图强”的创业去勇敢迎接挑战。正是这样既谨慎又刻苦的品质造就了团队科学研究事业的一次又一次跨越。

  “如履薄冰”的态度已经内化为团队的和遵循的规矩。这体现在他们对科学研究和实验室测试数据的严谨甚至苛刻的态度上,也体现在他们在项目争取和待人接物过程中的认真和谨慎。

  年代学和代用指标无疑是过去全球变化研究的两项最重要的内容。可靠的年代学标尺是开展格局重建并进而讨论变化动力学的基础,有效的代用指标则可以刻画过去的变化细节。在研究鹤庆钻探岩芯记录的时候,安芷生带领的团队对古地磁年代学测试几乎到了苛刻的程度。为了获得可靠的古地磁测试数据,强小科研究员一方面严格测试流程,另一方面采用双盲法由两个小组背对背对同一组样品开展交叉检验,确保测试数据绝对可靠。虽然代用指标的测试量更大,但他们并没有因此懈怠,同样以苛刻的态度完成了所有样品测试。在论文写作过程中更是数易其稿,臻于至善。功不唐捐,辛苦的付出终会迎来丰硕的回馈。从2002年开始科学钻探,到2011年论文发表在《科学》上,他们打磨了整整十年,而这一也入选2011年度“中国科学十大进展”。

  2005年,经过周卫健等的多年呼吁和争取,国内第一台专用于地球科学研究的加速器质谱仪开始安装调试。这是一台多核素测量的加速器设备,可以测量14C、10Be、26Al和129I等成因核素。因为是国内第一台专用于科学研究的多核素加速器设备,同行对这台设备充满了期待。为了设备性能,周卫健在设备订购过程中,就要求设备生产厂家在安装调试完成后,对四个核素测试水平进行技术验收,这在国外加速器设备采购中不多见。加速器安装调试结束后,核素均能达到合同约定的测试精度,唯独10Be测试无法到达合同约定的10-15量级。他们一方面加紧改进10Be样品制备实验室,另一方面邀请10Be测量领域国际权威专家、法国G.Raieck教授带样品来实验室开展测试。经过不懈努力,西安加速器质谱中心的测试水平达到国际一流水平,Raieck教授称赞说,这是他使用过的精度最高的实验设备,加速器设备生产商也夸赞西安是他们最好的客户。

  在这里工作过的人可能会比较熟悉,团队对待任何机会和挑战都遵循了“如履薄冰”的谨慎态度。小到出席一次学术会议的展示,大到参加重大项目的竞争答辩,团队都会一丝不苟地准备材料。一份项目答辩的T后边往往会准备更多片子用以回答问题,而且事前也会模拟若干可能的提问。有一次,团队参加项目答辩,评委提出问题后,参加答辩的团队用事先准备好的材料回答了问题,提问的评委开玩笑说:“我问的问题和你们准备的答辩材料,就跟我们事先商量好了似的。”其实这是团队事先认真准备、充分模拟演练的结果。

  如果说“如履薄冰”的态度决定了团队对研究事业精益求精的追求,那么“奋发图强”则是团队迎接各种挑战的强大力量。

  2010年是地学领域国家重点实验室开展五年一度评估的关键之年。此前,以该团队为主体的黄土与第四纪地质国家重点实验室已连续五次被评为优秀实验室。这一次,他们希望延续优秀,所有人都全力以赴地应对即将到来的实验室评估工作。就在这样的关键时刻,安芷生不慎摔伤。为了不影响准备评估材料,安芷生将搬到了自己家里。他躺在病床上参加讨论,团队每人一个笔记本电脑围坐在他的病床周围,随时修改各自负责的内容。就是凭借这样的拼命,在那一年的实验室评估中,他们以优异的成绩再次蝉联优秀。也是凭借这样顽强拼搏的,在2015年的实验室评估中,他们又一次被评为优秀,使得这个实验室成为我国地学领域两个连续七次被评为优秀的国家重点实验室之一。2019年,以该团队为主体的地球研究所正式启动建设“中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新研究中心”,这也是中科院布局在西北地区的第一个从事基础类研究的卓越中心,为研究团队新的征程奠定了组织基础。

  不仅基础理论研究在全球变化领域蜚声,安芷生带领的这个研究团队,在向各级提供智库支持方面的表现也十分突出。他们自觉用变化规律的科学认知去支撑区域可持续发展,先后向各级提交了20余份报告,为西部生态治理做出了突出贡献。

  为遏制过度人为影响造成的生态退化等问题,国家了鼓励退耕还林的政策。然而,在西北半干旱-干旱区,由于水资源匮乏,出现“年年植树不见树”的现象,或是栽植的树苗仅能勉强存活,成为多年不长的“小老头树”。这种投入大量人力物力却得不到回报的现象,令安芷生忧心忡忡。因为他们通过黄土沉积的碳同位素和孢粉研究发现,在黄土高原的塬面上过去的植被以草原为主,而不存在大范围的森林。2001年,安芷生和周卫健等向提交报告,指出生态重建应遵循地带性规律,恢复其自然景观,宜林则林,宜草则草,200400毫米降水量的半干旱区是生态治理的关键地区。在2003年的《退耕还林条例》中明确“遵循自然规律,因地制宜,宜林则林,宜草则草,综合治理”。

  黄土高原自然地貌类型多样,不同地貌单元对水土的要求不尽相同。团队陈怡平、王云强和金钊研究员等发现治沟造地可以降低黄土高原的势能差,为延安等地实施治沟造地工程提供了科学依据。为了更加科学地开展黄土高原生态综合治理,安芷生、周卫健带领团队几乎走遍了所有地貌类型。在掌握大量第一手资料的基础上,他们组织国内有关黄土生态、水文、地质和灾害领域的专家进行研讨,于2018年提出“塬区固沟保塬,坡面退耕还林草,沟道拦蓄整地,沙区固沙还灌草”的26字方略。“26字方略”根据黄土高原不同自然地理状况给出了不同的治理方向,更加科学合理。在新的综合治理方略指导下的黄土高原生态将变得更加美丽,这里的经济也将高质量发展的康庄大道。

  从沙尘暴治理到城市大气总悬浮颗粒物治理,从大气PM10控制到PM2.5治理,从控煤抑尘到主导陕西关中城市空气污染精细化治理的“一市一策”,安芷生、张小曳和曹军骥带领的团队在大气污染成因与来源、空气污染治理先进技术等研究领域具有深厚的科学积累,能够科学地提出改善空气质量的举措,因此他们在科学上主导着陕西省及各地市的大气污染防治。在积极向地方提交科学的同时,他们还通过开展业务指导和技术培训等活动,为地方部门培养了一支具有较强业务能力的空气污染防治队伍。

  我国雾霾的成因非常复杂,一次排放的污染物在大气中往往会发生化学反应,生成污染更重的二次气溶胶。要在蓝天战中取得胜利,除了要阻断污染源,还得降低二次污染物的生成,有必要对雾霾形成的全过程进行科学研究,追索其来龙去脉。2017年3月全国“”前夕,安芷生和周卫健通过中国科学院向提交报告,希望加快我国大气污染成因与来源研究,得到总理的重视与批示。总理在参加陕西代表团讨论时,专门带上了这份报告并向周卫健了解具体情况。基于雾霾研究的重要性,团队最终促进了我国大气污染攻关的总理基金研究专项立项,这对于理解雾霾成因与来源,切实改善我国空气质量具有十分重要的意义。

  此外,研究团队在我国周边地区放射性水平安全性评估、变化的未来趋势预估、历史方继藩室内博物馆空气检测和文物、碳减排效果评估等方面也做出了突出成绩。他们及时将最新的基础研究撰写为报告向相关部门报告,支撑国家和省市的可持续发展。

  多年来,研究团队之所以能够取得一系列前沿的科技成就,与他们重视科研能力建设有很大关系。经过多年努力,他们目前在实验室测试能力、研究材料储备等方面具有良好,为未来产出更多高质量研究奠定了基础。

  在实验室测试能力建设方面,他们更准、更快、更新、更综合的布局实验室。目前已经形成了现代过程监测、代用指标理化测试、年代学测试和过程数值模拟等体系,涵盖了全球变化研究所需的关键实验支撑体系。除了满足团队自身研究的测试需求外,他们还面向国内外科学同行开展高质量的测试服务工作。

  团队中的实验支撑人员把“测得准”这件事看得和自己的生命一样重要。在设备相同的情况下,提高测试水平的关键是测试支撑人员的实验水平与能力。团队所在的实验室连续三次参加国际和格拉斯哥大学组织的放射性碳测试国际比对实验。接到盲测样品后,他们认真准备实验方案,将化学前处理和实验测试流程中每一个可能引入不确定性的因素一一排除,严格控制实验误差。他们报道的测试结果在全球100多家实验室中名列前茅。团队在参与联邦森林-雪与景观研究所(WSL)组织开展的树轮密度对比实验时,精益求精,力求得到最准确的密度数据。最终,他们获取的X光密度年表与4—9月平均气温表现出了最高的相关关系,使实验室的测量水平在国际比对中成绩优异。

  “研究所的每一台仪器设备我们都会将它的性能发挥到极致,而且就第四纪与全球变化这一学科领域而言,研究所仪器设备涵盖了完整的年代学方法体系、全面系统的气候指标体系、数值模拟与观测体系,我们的实验的综合性与系统性在国际上是不多见的。”地球研究所所级测试中心主任强小科研究员自豪地说。

  自20世纪90年始,安芷生等人积极推动开展科学钻探,为开展过去变化研究积累了宝贵素材。在科技部、基金委、中国科学院和国际钻探计划(ICDP)等支持下,团队领导组织实施了“中国科学钻探计划”,获得云南鹤庆盆地、罗布泊、江汉平原、黄土高原西部、青海湖等地高质量的沉积物岩芯,钻取岩芯总长度超过2万米。为妥善保存这批珍贵样品,他们建设了一个符合国际标准的岩芯档案库。这个岩芯库以存储科学钻探样品为特色,面向世界高水平科学家,推动了我国研究进一步发展。最近,团队正积极筹划渭河盆地深钻计划,这对理解秦岭造山带和黄土高原自然演化过程、中华文明演进历程中的自然因素等重大科学命题具有十分重要的意义。

  除了岩芯库存储了2万多米岩芯样品,团队还拥有亚洲最大的树木年轮样本库、全球最大的砗磲样本库等。这些宝贵的研究材料是团队持续开展变化的过去-现在-将来研究的重要支撑。

  安芷生曾说:“地球科学工作者有责任用优秀的为国家可持续发展提供科学支撑,并对人类发展做出贡献!这个团队团结了一批国内外客座教授,也向单位输送了一批人才,今天的成绩离不开他们的努力。”

  历经35年的风雨洗礼,抱定科技报国的初心,团队坚守在黄土高原,将自己的青春沉淀在如水流淌的岁月里,将过往历史雕刻成了华彩篇章。

  未来,这支积淀深厚又活力四射的队伍,将继续绽放耀眼。

  坚守初心,雕刻历史|中科院地球研究所全球变化研究团队

  地球持续恶化,人类能否一直下去?没有这么容易!

  地球上人类能探测到的地方,都有生物吗?

  南京古生物所等在华南陡山沱组生物地层学研究中取得进展

  这种物质正地球,数量达5.2万亿,人类要重视起来了!

  进来给地球道歉。人类就问题反思报告会

原文标题:历史方继藩坚守初心雕刻历史|中科院地球研究所全球变化研究团队 网址:http://www.cchtv.cn/lishizhiyan/2021/0113/20920.html

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