朗讀堅守初心，雕刻歷史｜中科院地球環境研究所全球變化研究團隊第堅守初心，雕刻歷史

《堅守初心，雕刻歷史｜中科院地球環境研究所全球變化研究團隊》
科學中國人scichi安芷生時間就像一個無形的機器，整個世界都運行其中，它公正地流淌著，不曾因任何人的懈怠而停留。那些執著和堅守的人，他們終會把過往雕刻為一段精彩的歷史。在從事全球變化研究的科學家們眼中，時間則是開展空間對比的基准。在中國科學院地球環境研究所，就有這麼一支從事全球變化研究的“有思想、有平台、有成果”的高水平團隊，他們徜徉在過去-現在-將來間，窺探著地球環境變化的歷史與奧秘。戰略領航，掌舵定向無論是學術成就還是組織協調，安芷生和周衛健兩位院士都是這個團隊當之無愧的主心骨，他們一起為團隊發展掌舵領航。作為團隊創始人，安芷生不斷提出新的理論和新的思想，在團隊發展的各個關鍵時刻提出不同的戰略目標，拓展學科研究內涵。周衛健是東亞季風千年突變事件的最早發現者之一，她提出了高低緯氣候相互作用對季風突變事件影響機理的創新認識，還是團隊人才培養及環境示蹤研究平台發展戰略的倡導者。他們紮根西部、身體力行，活躍在科研第一線，和團隊成員一起探索前行。新思想新理論引領學科發展20世紀80年代末，古氣候研究仍囿於經典冰期-間冰期理論框架之中。盡管黃土沉積記錄顯示出氣候變化的多旋回性，但到底是什麼控制著黃土-古土壤序列的形成仍是一個不解之謎。地質現象和原有理論之間的差異使得我國古氣候研究處於一個瓶頸期。在這一背景下，安芷生在20世紀90年代初率先提出中國黃土-古土壤序列記錄了東亞冬、夏季風氣候變遷歷史的新思想，進而總結出東亞環境變化的季風控制理論。該理論完美破解了中國黃土-古土壤序列形成之謎，解釋了湖面波動、沙漠進退、林線雪線移動、動植物遷徙、南海海面溫度變化等一系列環境變化現象，突破了經典冰期-間冰期框架，給當時陷入瓶頸的東亞古氣候研究帶來一股清新之風。國際著名古氣候學家、美國科學院院士John Kutzbach教授對這一理論給予了高度評價，說它“將照亮東亞環境變化研究的道路”。Kutzbach的評價很有遠見，季風控制理論確實引領了近30年亞洲第四紀地質學的發展。直到今天，古季風氣候變化仍是全球變化研究領域的熱點之一。21世紀初，安芷生又帶領團隊首次將地質記錄與數值模擬結合，關注青藏高原階段性隆升對亞洲季風-幹旱環境系統耦合演化的影響，提出了“亞洲季風-幹旱環境演化與高原生長聯系”的新概念；此後又相繼揭示了兩極冰蓋和大西洋經向翻轉環流對亞洲季風的影響，指出跨赤道氣壓梯度和穿赤道氣流對冰期-間冰期印度夏季風演化的影響。周衛健在20世紀90年代中期開展了東亞季風新仙女木突變事件的研究，指出高-低緯、海-陸-氣相互作用對亞洲季風突變事件的驅動。2007年，她又通過研究黃土10Be降水信號，發現了南北半球低緯夏季太陽輻射梯度對亞洲季風的驅動作用。通過系統總結國內外季風氣候變化研究成果，團隊在安芷生帶領下與中國科學院大氣物理研究所同仁合作，提出了多尺度全球季風變化動力學的理論框架，將亞洲季風研究推向了全球季風動力學機制探討的新階段。在20世紀末，我國還沒有專用於環境科學領域的加速器設備，一些前沿科學探索研究長期受限於國外的測試條件。周衛健四處奔走，呼籲在國內建設一個用於地球科學研究的加速器質譜實驗室。從最初的建議到項目立項，再到設備選型、購置和安裝調試，幾乎每一步都有異乎尋常的困難，但她每次都能沉著而堅定地應對挑戰。經過近十年的艱苦努力，2006年我國第一個專用於地球環境科學研究的多核素分析加速器質譜實驗室正式建成，並躋身我國第十個“大型科學儀器平台”。近年來，圍繞環境示蹤和放射性核素年代學兩個主題，周衛健領導的加速器質譜實驗室在黃土10Be示蹤地磁場變化、14C定量監測城市化石源碳排放、129I核環境安全監測以及14C、10Be/26Al、129I等多核素測年領域取得了一系列突破性進展。基於黃土10Be沉積過程的複雜性，中國黃土10Be示蹤地磁場變化在國際上被認為是一個幾乎不可能突破的難題。周衛健以不服輸的勁頭，帶領團隊成員從10Be的生成、搬運、沉降和後期改造等過程解析入手，經過不計其數的探索，創新地構建數學模型，成功分離出了黃土10Be記錄中包含的地磁場和降水信號，解決了約80萬年前發生的布容-松山地磁極性倒轉事件在中國黃土和深海沉積中不一致的國際難題。此外，在任地球環境所所長期間，周衛健還提出並實行了促進年輕人才成長的所級“青年百人計劃”，通過該計劃招聘的青年人才已成為研究所的主要後備力量。安芷生和周衛健在其研究領域的一系列開拓創新，不但在國內產生了重要影響，也在國際地學領域獲得高度認可。2003年，安芷生當選為國際地圈-生物圈計劃（IGBP）科學委員會副主席，成為該學術機構成立以來最高任職的中國學者。2013年，安芷生當選為美國地球物理聯合會會士（AGU Fellow）。2016年，由於在“亞洲季風動力學和全球氣候變化中的原創性傑出持久貢獻”，他當選為美國科學院外籍院士。2016年，周衛健當選為美國地球物理聯合會會士（AGU Fellow），也是目前我國大陸唯一當選的女科學家。時任AGU主席Margaret Leinen教授在向周衛健頒發會士證書時說：“她的突出貢獻在於，她在亞洲開辟了宇宙成因核素示蹤全球環境變化研究的新方向。”最近，安芷生又帶領團隊與國際頂尖科學家一起，提出“人類世”概念，將人類營力與自然營力並列作為影響地層沉積的重要因素，並不遺餘力地在中國推動人類世研究，爭分奪秒地開展人類世“金釘子”剖面的遴選和重要指標的確定等工作，力爭在國際上率先取得突破。三個轉變實現團隊研究的戰略轉型進入新世紀，隨著“西部大開發”和“山川秀美工程”等政策的實施，西部地區發展和生態保護迫切需要自然環境變化的歷史、過程和發展趨勢等基礎研究成果來支撐。安芷生敏銳地捕捉到基礎研究成果對理解自然環境變化規律及指導生態環境保護實踐具有獨特的優勢，著手思考如何將基礎研究成果服務於國家戰略需求。2006年，已卸任中國科學院地球環境研究所所長職務的安芷生向研究所“十一五規劃”編制領導小組建議，需要在學科方向上實現三個轉變：由過去全球變化研究向過去與現代相結合的全球變化研究轉變；由區域研究向區域與全球相結合的研究轉變；由自然環境變化研究向自然與人類活動相結合的研究轉變。在這“三個轉變”思想指引下，經過十餘年的努力，團隊在研究時間尺度上實現了過去-現在-將來的貫通，在研究內容上實現了自然過程和人類活動的融通，在研究範圍上實現了區域與全球的結合，學術成果再次實現了重大跨越。中國科學院党組評價這“三個轉變”具有“戰略性”意義。身體力行，長期活躍在科研第一線在地球環境研究所，要說誰對全所的科研進展最為熟悉，沒有人能比得過安芷生。他身體力行，和團隊成員一起活躍在科研一線。很多重要研究成果，在研究思路設計階段，他就深度參與其中，甚至對很多研究的指導到了無微不至的程度。他位於三樓的辦公室總是敞開著，團隊成員有什麼疑惑總喜歡和他探討。來這裏探討的有資深的研究員，也有剛入所的研究生。探討科學問題，他總是讓人感覺是在與學術最前沿開展對話。他言語不多，但每次卻能點中問題的重要症結，所以他的幾句話往往就能使人茅塞頓開。黃土與第四紀地質國家重點實驗室主任金章東研究員在回憶團隊成員開展鶴慶鑽探研究時非常敬佩地說：“從2007年准備文稿到2011年文章在Science上以Article形式發表，安先生在數據處理整合、研究思路確定、論文寫作和修改等每個環節都身體力行，帶著我們一起幹了一千多個日夜。”在安芷生辦公室對面有一個不大的會議室，這裏經常是團隊成員討論科學問題和匯報研究進展的場所。這裏的每一場討論幾乎都有安芷生的身影。34歲的團隊成員晏宏研究員說：“安老師體力和精力真好，和我們連續討論一個上午都不休息，我們這些年輕人都感覺疲倦，他卻依然精力旺盛。”安芷生始終信奉這樣的理念：“與高水平的人合作，自己也會成為高明的人”。在這一理念引領下，開展高水平國際合作成為這個團隊的突出特點。安芷生善於把握最新研究動向，確定國際合作方向，而周衛健外語好，有豐富的外事工作經驗。他們密切配合，為團隊開展高水平國際合作做出了重要貢獻。在國際合作中他們恰到好處地堅持有理、有利、有節的原則，使團隊的國際合作始終做到“既廣泛合作，又以我為主”。通過與美國華盛頓大學Stephen Porter教授、哥倫比亞大學George Kukla教授、威斯康星大學John Kutzbach、麻省州立大學Raymond Bradley和科羅拉多大學Peter Molnar教授等一批國際頂尖科學家的長期合作，極大提升了我國黃土、第四紀地質學與全球變化科學的研究水平和國際知名度。通過開展持續的國際合作，團隊成員與外方專家也結下了深厚友誼。為中國第四紀科學和研究團隊發展做出突出貢獻的Stephen Porter教授和John Kutzbach教授分別於2012年和2018年獲得中國國際科學技術合作獎、中國政府友誼獎，這些是我國政府在科技合作領域授予外國科學家的最高獎勵。在安芷生和周衛健的推動下，團隊還與美國、瑞典等科研機構分別成立了三個聯合實驗室，為開展穩定的國際合作提供了良好平台。2017年，經科技部認定，“地球環境國際聯合研究中心”成為國家級國際科技合作基地。“一個科研團隊的成功離不開完善的研究材料、先進的實驗平台和高效的組織管理等，但更需要能為團隊高質量發展領航定向的戰略科學家。實驗材料、實驗平台和管理經驗等通常很容易被學習和複制，而代表團隊精神的戰略科學家卻不可多得。”地球環境研究所科技外事處處長於學峰這樣說。
安芷生與國外專家交流拓展領域，多樣發展梳理一下這個團隊的研究曆程，不難發現，30多年來他們堅守初心，堅持不斷積極拓展新的研究領域，在多樣化發展的道路上不斷前行。從最初的黃土與第四紀地質學研究起家，團隊的研究方向和研究領域不斷拓展。在研究的時間尺度上涵蓋了構造、軌道、千年、百年、十年、年際、季節乃至數小時等尺度的環境變化。在研究材料方面，涵蓋了黃土、湖沼、樹輪、石筍、珊瑚、硨磲等多種地質生物記錄。同時，研究團隊還將環境變化的自然過程和人類活動因素結合起來。目前已經形成了利用多種記錄載體開展多尺度環境變化過程與動力學研究，理解人類尺度環境變化規律，服務區域可持續發展的綜合性多樣化研究格局。研究載體多樣化黃土就像一本無字天書，忠實記錄了氣候變化的歷史，它和冰芯、深海沉積一起被譽為古環境變化的三大支柱。團隊自組建以來從未間斷過對黃土記錄的研究。作為安芷生培養的博士，孫有斌在獲得博士學位後，先後在中國科學院海洋研究所、南京大學地球科學系、美國Woods Hole海洋研究所和日本東京大學等機構，圍繞“東亞季風變化的海陸對比”開展了深入研究。2006年他入選中科院“百人計劃”回歸研究所。通過黃土記錄與數值模擬相結合，他提出了“大西洋經向翻轉環流對季風快速變化的影響”“太陽輻射和冰量變化對軌道尺度東亞季風變率的共同驅動”“中更新世氣候轉型的多樣性”等新認識。宋友桂則以新疆和中亞黃土為基礎，開展了“一帶一路”沿線中亞國家環境變化研究，在中亞黃土年代、粉塵來源與西風氣候演化方面獲得了一系列新認識。王旭龍成功將黃土釋光年代學測試上限從10萬年提高到80萬年，在國際上引起較大影響。21世紀初，安芷生開始主持實施“中國大陸環境科學鑽探工程”，陸續在鶴慶、羅布泊、青海湖等地獲取了大量高質量湖泊沉積岩芯，從中獲取了過去環境變化的歷史與機制。安芷生領導的研究團隊充分顯示出人才和知識結構的綜合性優勢，圍繞年代學、氣候代用指標序列、氣候動力學等方面的多學科協同攻關相繼展開。年代學包括磁性地層學、釋光、宇宙成因核素及人工放射性核素年代標記等。同一個剖面可開展多種年代學測試手段的交叉檢驗，確保地層年代的可靠性。氣候代用指標序列則涵蓋了地球物理、地球化學、環境生物學等方面。如此紮實的協同攻關，為產出系列高水平研究成果奠定了堅實基礎。例如，代表印度夏季風變化的鶴慶鑽孔研究成果作為Article發表在Science上；代表亞洲季風與西風氣候相互作用的青海湖鑽孔成果發表在Scientific Reports上；代表西部幹旱化演化過程的羅布泊鑽孔成果發表在美國科學院院刊PNAS上，並得到了國內外同行大量引用與高度評價。這些成果的取得也使得這個團隊在湖沼古氣候研究領域占據了重要位置。樹木年輪學研究是這個團隊開展較早的研究方向之一，它在古氣候學和年代學研究中占有重要地位，可以高分辨率地記錄過去環境要素的變化歷史。劉禹在安芷生的安排下，從20世紀80年代中期開始，一直從事樹木年輪與全球變化研究，現在已成為我國樹輪界的一個領軍人物。劉禹帶領團隊成員在全國各地采集樹輪標本，並建成了目前亞洲最大的樹輪樣本庫，為開展區域環境要素重建奠定了基礎。他在國內率先開展基於樹輪記錄的高分辨溫度、降水和流域徑流重建研究，獲得系統原創性成果，為認識過去2000年來氣候環境變化的幅度、速率、周期、原因及未來趨勢做出了貢獻，得到國際同行高度認可。他在21世紀初率先開展的基於樹輪資料的中國北方敏感帶降水趨勢預測，已得到現代氣象觀測記錄的有效驗證。他利用熱帶地區樹輪氧同位素（δ18O）重建了過去800年中太平洋海表溫度（ENSO）變化序列，這是目前全球最長的年分辨率ENSO記錄。基於大量樹輪樣本的研究，他還將樹輪記錄與流域水文學相聯系，重建了黑河近600年和黃河近500年的徑流量變化，揭示出自然變化和人類活動共同影響下流域徑流和水資源變化規律，為黃河水利建設提供了彌足珍貴的資料。基於高精度的U-Th測年技術和多種氣候代用指標，洞穴石筍古氣候研究在20世紀開始興起，並顯示出巨大發展潛力。安芷生敏銳地意識到這一新興方向，於1998年組建洞穴沉積研究力量，並最早支持南京師範大學汪永進教授開展石筍古氣候記錄研究，為我國石筍記錄研究獲得國際認可做出了貢獻。安芷生培養的蔡演軍研究員基於雲南石筍記錄，揭示了南半球氣候對冰期千年尺度印度季風的影響；發現了印度季風降水變化具有冰期-間冰期旋回的變化，回答了東部季風區石筍δ18O記錄與黃土記錄在冰期尺度周期變化差異的問題；並首次在青藏高原上開展洞穴石筍研究，對用高原南部冰芯δ18O解釋古降水和古高度重建提出新認識。譚亮成研究員則將石筍記錄擴展到百年-年代際尺度氣候變化與旱澇災害、社會影響和人類適應相結合的研究，揭示西風-季風相互作用對中晚全新世我國季風降雨時空分布模式的影響，並在石筍中檢測到了人類活動對環境的影響。目前這一方向已經逐漸形成涵蓋亞-澳地區的樣品采集處理、代用指標測試分析、年代學測試等為一體的綜合性研究體系，在石筍古氣候研究領域占有一席之地。周衛健在2002年開始對南海珊瑚開展鑽探取樣，獲得了大批珍貴的珊瑚岩芯，並指導研究生開展了基於碳氧同位素的海洋環境高分辨率重建研究，這些研究顯示出南海珊瑚具有開展月分辨率環境因子重建的潛力。晏宏研究員是團隊中最年輕的學術帶頭人，主要從事南海硨磲古氣候研究。因為他的加盟，地球環境所這支全球變化研究的團隊開始實現陸海的實質性結合。最近，晏宏和團隊成員一起，在南海硨磲記錄中成功識別出發生在數小時內的台風和寒潮信息，使得古氣候研究向著更高分辨率的古天氣事件研究邁進。觀測與模擬並重在環境代用指標的測試能力方面，團隊形成了完整的體系，包括地球物理、宇宙成因核素、傳統和非傳統穩定同位素、元素地球化學和生物標志物指標等。劉衛國研究員1999年加入這個團隊時已近不惑之年。安芷生告訴他兩個基本思路：一是建立服務於環境變化示蹤研究的生物地球化學實驗室；二是研究工作要從現代過程入手，認識黃土、湖泊現代環境下穩定同位素組成的特征、規律和氣候意義，為古環境變化研究提供基礎。正是聽從了安芷生的建議，劉衛國開始著手建設一個服務於環境示蹤研究的穩定同位素實驗室。經過20多年的努力，實驗室從只有一台質譜儀（時至今日仍然在運行），發展到目前形成可以從事碳、氫、氧、氮等穩定同位素和生物標志物測試研究體系。金章東研究員則用了近10年的時間，建立了多接收電感耦合等離子體質譜平台，發展了鋰、硼、鎂、鋇等非傳統穩定同位素體系，示蹤了地球關鍵帶的物質循環和分餾機制，以解譯不同流域現代化學風化過程及其對季風水文過程和事件的響應。2008年汶川地震發生之後，金章東敏銳地意識到高強度構造事件的地表環境效應對於闡明長時間尺度地表侵蝕–風化及碳循環機制具有深刻科學意義。他聯合來自英國杜倫大學、美國南加州大學、澳大利亞國立大學的科學家，通過汶川地震前後岷江懸浮物通量、河水化學和沉積物組成的系統對比研究，從侵蝕、風化和沉積的角度，系統揭示了地震對流域剝蝕-風化過程影響強度、幅度和持續時間，在國際上首次將風化、堿度和有機碳埋藏與構造活動直接聯系起來，為“高原隆升-矽酸鹽風化-氣候變化”假說提供了直接而有力的證據。氣候與環境過程的數值模擬是理解環境變化動力學的重要手段之一，是全球變化研究不可缺少的內容。劉曉東研究員從20世紀90年代初開始加入研究團隊，使得研究團隊實現了地質記錄與數值模擬的結合。90年代，他參與了安芷生領銜開展的東亞全新世氣候最佳期穿時性、東亞季風歷史與變率等研究，研究論文成為黃土與古季風研究引用率最高的經典文獻之一。此外，劉曉東還系統開展了青藏高原階段性隆升對亞洲季風-幹旱氣候形成演化影響的數值模擬研究，發現了青藏高原當代氣候變暖的海拔依賴性現象，並指出高原變暖可作為全球氣候變化的早期預警信號。他與美國威斯康星大學的科學家合作，利用三維氣候模式完成了迄今為止最長的瞬變模擬。石正國研究員則用數值模擬方法獲得了青藏高原周邊包括蒙古和雲貴高原隆升等對氣候變化影響的新認識。除了氣候動力學模擬研究，該團隊在粉塵環境過程與效應模擬方面也具有較高國際知名度。李國輝研究員基於觀測數據並利用區域氣象化學耦合模式（WRF-Chem）針對華北平原冬季典型重汙染過程展開分析，定量論證了氣溶膠-輻射和氣溶膠-光解的相互作用對華北平原冬季霧霾貢獻的相對重要性。關注大氣汙染團隊另一個重要的研究方向是氣溶膠地球化學及空氣汙染治理等研究。這一研究領域與黃土研究一脈相承，它伊始於黃土顆粒物與物源示蹤，後來發展為氣溶膠觀測與科學研究，目前發展到集氣溶膠物理-化學-健康效應及其治理技術為一體的綜合性研究。1999年，安芷生派曹軍驥前往美國沙漠研究所開展合作研究。在那裏，他開始了PM2.5觀測和理化研究。2003年，他在國內建設了第一個大氣PM2.5長期觀測站。2013年，當全國人民開始關注大氣PM2.5汙染時，他拿出連續10年的PM2.5日觀測數據，為認識我國PM2.5汙染規律做出了貢獻，這被中國科學院白春禮院長稱為“學科前瞻布局服務國家需求的範例”。韓永明研究員尤其關注自然火和化石燃料排放、黑炭、焦炭、煙炱及其與環境變化和人類活動之間聯系等。他提出區分焦炭和煙炱的新測量方法，並將該方法從氣溶膠擴展應用到土壤、沉積物黑炭測量中，獲得國際衛生組織（WHO）在內的廣泛國際認可。黃汝錦研究員則主要針對我國城市大氣有機氣溶膠來源多樣、成分複雜多變、並且大部分處於痕量水平難以定量分析的挑戰，率先開展有機氣溶膠化學指紋綜合研究。他首次揭示我國二次有機氣溶膠對冬季灰霾PM2.5的重要貢獻和形成機制。文章在Nature雜志發表後，在國內外引起較大反響。據此，他和團隊成員指出控制揮發性有機物是治霾的關鍵途徑之一，得到有關部門重視。
2013年12月在舊金山當選為AGU fellow（美國地球物理學聯合會會士）如履薄冰，奮發圖強安芷生領導的團隊從1987年開始建設中科院開放實驗室，到1993年建設黃土與第四紀地質國家重點實驗室，雖每一步都有難啃的硬骨頭，但一路走來還算順暢。時任中國科學院計劃局重點實驗室處處長的龔望生告誡他，幹任何事情要持“如履薄冰”的謹慎態度。這句話對安芷生的影響很大。從此，“如履薄冰，奮發圖強”成了團隊成員的座右銘，成為“黃土室”的室訓。幾十年來，他們用“如履薄冰”的謹慎態度，對待每一次機遇，同時用“奮發圖強”的創業精神去勇敢迎接挑戰。正是這樣既謹慎又刻苦的品質造就了團隊科學研究事業的一次又一次跨越。“如履薄冰”的態度已經內化為團隊的精神和成員遵循的規矩。這體現在他們對科學研究和實驗室測試數據的嚴謹甚至苛刻的態度上，也體現在他們在項目爭取和待人接物過程中的認真和謹慎。年代學和環境代用指標無疑是過去全球變化研究的兩項最重要的內容。可靠的年代學標尺是開展環境格局重建並進而討論環境變化動力學的基礎，有效的環境代用指標則可以刻畫過去環境的變化細節。在研究鶴慶鑽探岩芯記錄的時候，安芷生帶領的團隊對古地磁年代學測試幾乎到了苛刻的程度。為了獲得可靠的古地磁測試數據，強小科研究員一方面嚴格測試流程，另一方面采用雙盲法由兩個小組背對背對同一組樣品開展交叉檢驗，確保測試數據絕對可靠。雖然代用指標的測試量更大，但他們並沒有因此懈怠，同樣以苛刻的態度完成了所有樣品測試。在論文寫作過程中更是數易其稿，臻於至善。功不唐捐，辛苦的付出終會迎來豐碩的回饋。從2002年開始科學鑽探，到2011年論文發表在《科學》雜志上，他們打磨了整整十年，而這一成果也入選2011年度“中國科學十大進展”。2005年，經過周衛健等的多年呼籲和爭取，國內第一台專用於地球環境科學研究的加速器質譜儀開始安裝調試。這是一台多核素測量的加速器設備，可以測量14C、10Be、26Al和129I等宇宙成因核素。因為是國內第一台專用於環境科學研究的多核素加速器設備，同行對這台設備充滿了期待。為了保證設備性能，周衛健在設備訂購過程中，就要求設備生產廠家在安裝調試完成後，對四個核素測試水平進行技術驗收，這在國外其他加速器設備采購中不多見。加速器安裝調試結束後，其他核素均能達到合同約定的測試精度，唯獨10Be測試無法到達合同約定的10-15量級。他們一方面加緊改進10Be樣品制備實驗室，另一方面邀請10Be測量領域國際權威專家、法國G.Raisbeck教授帶樣品來實驗室開展測試。經過不懈努力，西安加速器質譜中心的測試水平達到國際一流水平，Raisbeck教授稱贊說，這是他使用過的精度最高的實驗設備，加速器設備生產商也誇贊西安是他們最好的客戶。在這裏工作過的人可能會比較熟悉，團隊對待任何機會和挑戰都遵循了“如履薄冰”的謹慎態度。小到出席一次學術會議的成果展示，大到參加重大項目的競爭答辯，團隊都會一絲不苟地准備材料。一份項目答辯的PPT後邊往往會准備更多片子用以回答問題，而且事前也會模擬若幹可能的提問。有一次，團隊成員參加項目答辯，評委提出問題後，參加答辯的團隊成員用事先准備好的材料圓滿回答了問題，提問的評委開玩笑說：“我問的問題和你們准備的答辯材料，就跟我們事先商量好了似的。”其實這是團隊事先認真准備、充分模擬演練的結果。如果說“如履薄冰”的態度決定了團隊對研究事業精益求精的執著追求，那麼“奮發圖強”則是團隊迎接各種挑戰的強大力量。2010年是地學領域國家重點實驗室開展五年一度評估的關鍵之年。此前，以該團隊為主體的黃土與第四紀地質國家重點實驗室已連續五次被評為優秀實驗室。這一次，他們希望延續優秀，所有人都全力以赴地應對即將到來的實驗室評估工作。就在這樣的關鍵時刻，安芷生不慎摔傷。為了不影響准備評估材料，安芷生將討論會搬到了自己家裏。他躺在病床上參加討論，團隊成員每人一個筆記本電腦圍坐在他的病床周圍，隨時修改各自負責的內容。就是憑借這樣的拼命精神，在那一年的實驗室評估中，他們以優異的成績再次蟬聯優秀。也是憑借這樣頑強拼搏的精神，在2015年的實驗室評估中，他們又一次被評為優秀，使得這個實驗室成為我國地學領域兩個連續七次被評為優秀的國家重點實驗室之一。2019年，以該團隊為主體的地球環境研究所正式啟動建設“中國科學院第四紀科學與全球變化卓越創新研究中心”，這也是中科院布局在西北地區的第一個從事基礎類研究的卓越中心，為研究團隊開啟新的征程奠定了組織基礎。面向決策，智庫支撐不僅基礎理論研究成果在全球變化領域蜚聲海內外，安芷生帶領的這個研究團隊，在向各級政府提供智庫支持方面的表現也十分突出。他們自覺用環境變化規律的科學認知去支撐區域可持續發展，先後向各級政府提交了20餘份咨詢報告，為西部生態環境治理做出了突出貢獻。為遏制過度人為影響造成的生態退化等環境問題，國家出台了鼓勵退耕還林的政策。然而，在西北半幹旱-幹旱區，由於水資源匱乏，出現“年年植樹不見樹”的現象，或是栽植的樹苗僅能勉強存活，成為多年不長的“小老頭樹”。這種投入大量人力物力卻得不到回報的現象，令安芷生憂心忡忡。因為他們通過黃土沉積的碳同位素和孢粉研究發現，在黃土高原的塬面上過去的植被以草原為主，而不存在大範圍的森林。2001年，安芷生和周衛健等向中央提交報告，指出生態重建應遵循地帶性規律，恢複其自然景觀，宜林則林，宜草則草，200400毫米降水量的半幹旱區是生態治理的關鍵地區。在2003年國務院出台的《退耕還林條例》中明確“遵循自然規律，因地制宜，宜林則林，宜草則草，綜合治理”。黃土高原自然地貌類型多樣，不同地貌單元對水土保護的要求不盡相同。團隊成員陳怡平、王雲強和金釗研究員等發現治溝造地可以降低黃土高原的勢能差，為延安等地實施治溝造地工程提供了科學依據。為了更加科學地開展黃土高原生態環境綜合治理，安芷生、周衛健帶領團隊成員幾乎走遍了所有地貌類型。在掌握大量第一手資料的基礎上，他們組織國內有關黃土生態、水文、地質和災害領域的專家進行研討，於2018年提出“塬區固溝保塬，坡面退耕還林草，溝道攔蓄整地，沙區固沙還灌草”的26字方略。“26字方略”根據黃土高原不同自然地理狀況給出了不同的治理方向，更加科學合理。在新的綜合治理方略指導下的黃土高原生態環境將變得更加美麗，這裏的經濟社會也將走上高質量發展的康莊大道。從沙塵暴治理到城市大氣總懸浮顆粒物治理，從大氣PM10控制到PM2.5治理，從控煤抑塵到主導陝西關中城市空氣汙染精細化治理的“一市一策”，安芷生、張小曳和曹軍驥帶領的團隊在大氣汙染成因與來源、空氣汙染治理先進技術等研究領域具有深厚的科學積累，能夠科學地提出改善空氣質量的舉措，因此他們在科學上主導著陝西省及各地市的大氣汙染防治。在積極向地方政府提交科學建議的同時，他們還通過開展業務指導和技術培訓等活動，為地方環境保護部門培養了一支具有較強業務能力的空氣汙染防治隊伍。我國霧霾的成因非常複雜，一次排放的汙染物在大氣中往往會發生化學反應，生成汙染更重的二次氣溶膠。要在藍天保衛戰中取得勝利，除了要阻斷汙染源，還得降低二次汙染物的生成，有必要對霧霾形成的全過程進行科學研究，追索其來龍去脈。2017年3月全國“兩會”前夕，安芷生和周衛健通過中國科學院向國務院提交咨詢建議報告，希望加快我國大氣汙染成因與來源研究，得到李克強總理的重視與批示。李克強總理在參加陝西代表團討論時，專門帶上了這份報告並向周衛健了解具體情況。基於霧霾研究的重要性，團隊最終促進了我國大氣汙染攻關的總理基金研究專項立項，這對於理解霧霾成因與來源，切實改善我國空氣質量具有十分重要的意義。此外，研究團隊在我國核設施周邊地區放射性水平安全性評估、環境變化的未來趨勢預估、室內博物館空氣檢測和文物保護、碳減排效果評估等方面也做出了突出成績。他們及時將最新的基礎研究成果撰寫為咨詢報告向相關部門報告，支撐國家和省市的可持續發展。
中國科學院地球環境研究所成立典禮夯基築巢，引領未來多年來，研究團隊之所以能夠取得一系列前沿的科技成就，與他們重視科研能力建設有很大關系。經過多年努力，他們目前在實驗室測試能力、研究材料儲備等方面具有良好平台，為未來產出更多高質量研究成果奠定了堅實基礎。在實驗室測試能力建設方面，他們堅持更准、更快、更新、更綜合的理念布局實驗室。目前已經形成了現代過程監測、代用指標理化測試、年代學測試和環境過程數值模擬等體系，涵蓋了全球變化研究所需的關鍵實驗支撐體系。除了滿足團隊自身研究的測試需求外，他們還面向國內外科學同行開展高質量的測試服務工作。團隊中的實驗支撐人員把“測得准”這件事看得和自己的生命一樣重要。在設備相同的情況下，提高測試水平的關鍵是測試支撐人員的實驗水平與能力。團隊所在的實驗室連續三次參加國際原子能機構和格拉斯哥大學組織的放射性碳測試國際比對實驗。接到盲測樣品後，他們認真准備實驗方案，將化學前處理和實驗測試流程中每一個可能引入不確定性的因素一一排除，嚴格控制實驗誤差。他們報道的測試結果在全球100多家實驗室中名列前茅。團隊在參與瑞士聯邦森林-雪與景觀研究所（WSL）組織開展的樹輪密度對比實驗時，精益求精，力求得到最准確的密度數據。最終，他們獲取的X光密度年表與4—9月平均氣溫表現出了最高的相關關系，使實驗室的分析測量水平在國際比對中成績優異。“研究所的每一台儀器設備我們都會將它的性能發揮到極致，而且就第四紀與全球變化這一學科領域而言，研究所儀器設備平台涵蓋了完整的年代學方法體系、全面系統的氣候環境指標體系、數值模擬與觀測體系，我們的實驗平台的綜合性與系統性在國際上是不多見的。”地球環境研究所所級測試中心主任強小科研究員自豪地說。自20世紀90年代開始，安芷生等人積極推動開展大陸環境科學鑽探，為開展過去環境變化研究積累了寶貴素材。在科技部、基金委、中國科學院和國際大陸鑽探計劃（ICDP）等支持下，團隊領導組織實施了“中國大陸環境科學鑽探計劃”，獲得雲南鶴慶盆地、羅布泊、江漢平原、黃土高原西部、青海湖等地高質量的沉積物岩芯，鑽取岩芯總長度超過2萬米。為妥善保存這批珍貴樣品，他們建設了一個符合國際標准的大陸環境岩芯檔案庫。這個岩芯庫以存儲大陸環境科學鑽探樣品為特色，面向世界高水平科學家開放，推動了我國大陸環境研究進一步發展。最近，團隊成員正積極籌劃渭河盆地深鑽計劃，這對理解秦嶺造山帶和黃土高原自然環境演化過程、中華文明演進曆程中的自然環境因素等重大科學命題具有十分重要的意義。除了岩芯庫存儲了2萬多米岩芯樣品，團隊還擁有亞洲最大的樹木年輪樣本庫、全球最大的硨磲樣本庫等。這些寶貴的研究材料是團隊持續開展環境變化的過去-現在-將來研究的重要支撐。安芷生曾說：“地球科學工作者有責任用優秀的成果為國家可持續發展提供科學支撐，並對人類社會發展做出貢獻！這個團隊團結了一批國內外客座教授，也向其他單位輸送了一批人才，今天的成績離不開他們的努力。”曆經35年的風雨洗禮，抱定科技報國的初心，團隊成員堅守在黃土高原，將自己的青春沉澱在如水流淌的歲月裏，將過往歷史雕刻成了華彩篇章。未來，這支積澱深厚又活力四射的隊伍，將繼續綻放耀眼光芒。
《堅守初心，雕刻歷史｜中科院地球環境研究所全球變化研究團隊》完，請繼續朗讀精采文章。
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