近年來，異常高溫、特大暴雨和超級干旱頻發，人們普遍認為這是全球變暖在作祟。但西方有一種觀點樂觀地認為，地球已經開始向冷期轉變，因此無須擔心溫室氣體排放。
這種說法科學嗎？今年6月，中國科學家通過我國渭河盆地512米鉆孔巖芯，重建了過去200萬年東亞季風變化歷史，發現溫暖期至少還將持續1.2萬年！有力駁斥了上述說法。
而512米鉆孔只是“前菜”，7月28日“正菜”上桌——“渭河盆地深鉆計劃”開鉆，一期工程計劃鉆探深度3000米，二期將獲取超萬米的沉積記錄，從而解鎖東亞6600萬年的氣候變遷密碼。屆時，科學家將在氣候學界發出更堅定的中國聲音。
“我國渭河盆地新生代沉積厚7500米，是世界一流新生代氣候環境變化珍貴檔案。”項目負責人、中國科學院地球環境研究所（以下簡稱地球環境所）研究員孫有斌告訴《中國科學報》。
項目首席科學家、中國科學院院士安芷生坦言，獲得100%完整巖芯是一大難點，甚至不太可能實現。但多年來，地球環境所的科學家已經形成如履薄冰、奮發圖強的“黃土精神”，他們將響應國家戰略，向地球深部進軍。
“把黃土研究搞上去”
地質學中有一句名言：“現在是認識過去的一把鑰匙。”這把鑰匙就是深埋在地下的地質記錄，其中藏著知古鑒今、預測未來的密碼，也是人類認識宜居地球的關鍵。
20世紀80年代，隨著全球性升溫，國際上開始興起全球變化研究。我國極具戰略眼光的老一輩科學家劉東生、施雅風等人意識到，中國黃土是研究全球氣候變化的獨特檔案，黃土研究將來一定能在國際舞臺上占有一席之地。但在當時，國內還沒有一支建制化研究隊伍。
在他們的倡議下，1985年，中國科學院西安黃土與第四紀地質研究室（地球環境所前身）應運而生，旨在立足中國黃土研究全球變化。劉東生的學生安芷生便是在那時來到西安，扎根黃土，直至今日。從正值壯年到耄耋之年，他帶領的這支建制化隊伍逐漸有了國際影響力。
我國的黃土高原不僅幅員遼闊，厚度也達50米以上，這么多黃土是如何形成的？這在當時的國際學術界并沒有合理的理論解釋。帶著老師“把黃土研究搞上去，不負地質工作者神圣職責”的囑托，安芷生決心挑戰這一難題。
1991年，安芷生原創性地提出季風控制論，認為亞洲季風是我國黃土形成的直接原因。“夏季降水增加和溫度升高致使植被覆蓋增加、土壤發育，而冬季風加強則帶來沙塵暴和粉塵堆積，形成黃土。”安芷生說，得出這些結論現在看來很簡單，但在20世紀90年代卻十分艱辛。
看似簡單的理論，背后是大膽假設和謹慎求證。當時，國際學術界通常認為東亞環境變化是冰期、間冰期交替造成的。季風控制論剛提出時，連老師劉東生都不認同，但很快就被充分的證據說服。這次成功挑戰傳統學說的經歷，讓安芷生感受到“原創性工作能夠得到國際認可非常不易”，也成為他日后科研生涯的常態。
安芷生（最前）、孫有斌在地球環境所東亞大陸環境巖心基地查看巖心。地球環境所供圖
2000年前后，國家開始重視生態環境建設，地球環境所適時組建生態環境研究室，瞄準黃河流域生態保護和高質量發展這一國家重大需求，開展前瞻性、基礎性研究工作。
2000年入所讀博的地球環境所研究員常宏正趕上這一轉變。他清晰記得，國家政策的轉變對自己的專業影響很大。
“那時候就感覺要求提高了，原來的自然研究向環境響應、生態建設發展，要服務于人類生存如何適應環境變化這一重大命題。”常宏表示，這意味著，地質學這把鑰匙除了要認識過去，還要預測未來。
在當時火熱的植樹造林形勢下，地球環境所很快便發現問題并發出不同聲音。該所向中央提交的《自然過程和人類活動對我國西北地區生態環境影響》報告明確指出，在年降水量200至400毫米的環境敏感帶和黃土高原地區，植被恢復應遵循自然植被分布的地帶性特征。這一建議糾正了當時很多地方認為的生態恢復就是盲目植樹的錯誤觀念。
2023年開始，地球環境所聯合長安大學開啟為期3年的黃河流域全域綜合科學考察。這是近年來首次開展的黃河科考，將為黃河流域生態保護和高質量發展提供科學依據。
圍繞黃河流域生態保護和高質量、生態屏障區建設與經濟社會發展、黃河“幾字彎”攻堅戰等國家重大需求，地球環境所調研形成多份咨詢建議，得到國家相關部門高度重視。
十年磨一劍是常態
20世紀90年代，在黃土與第四紀地質國家重點實驗室的一次評估中，一位評審專家提出，雖然工作已經做得很好了，但還是要“如履薄冰”。
這句無心之言得到團隊的高度認同，并在日后發展中成為“團魂”。在科研工作中，他們將如履薄冰的精神發揮得淋漓盡致。
2001年，“中國大陸環境科學鉆探計劃”啟動，拉開我國系統性陸相沉積鉆探的序幕。首鉆選擇位于典型印度季風區的云南鶴慶盆地，2002年成功獲取了737米連續沉積序列。
過去，印度季風變化的認知主要來自國外科學家對印度洋沉積的研究，但由于海洋記錄分辨率較低，每米沉積可能跨越了幾萬年。而鶴慶盆地是陸相記錄，700多米的巖芯只歷經了200多萬年，分辨率大大提高，為印度季風變遷研究提供了絕佳材料。
誰也沒料到，在這么好的科研工作條件下，相關論文等了9年才發表。
常宏回憶，2005年完成數據分析后，他與國內外專家展開漫長的學術討論并凝練科學問題，最終得出與傳統觀點完全不同的結論。
“原先大家都認為印度季風與全球冰量基本上是同步變化的，當全球處于冰期時，季風強度就會減弱。但我們發現它們并不完全同步——全球冰量還沒有降到最低時，印度季風強度就已經降到最低了，當溫度繼續下降時，印度季風反而開始增強。”常宏說。
這種有悖于主流認識的觀點，又是由中國團隊提出的，但該觀點要想得到國際同行認可絕非易事。安芷生格外謹慎，他以如履薄冰的精神安排3個人獨立處理實驗數據，并相互對比校驗，只有大家的數據完全對上才算完成實驗。2009年，他又安排人專門從鶴慶盆地采集近現代樣品，幫助建立整個巖芯高精度年代標尺，將兩次數據結合起來綜合論證。
地球環境所高級工程師強小科介紹，古地磁數據的解譯對年代標尺的構建非常重要，每一個數據的可靠性都要反復斟酌，要想從大量數據中識別地磁場變化的自然規律，還得下苦功。
直到2011年，這篇經過千錘百煉的論文終于在《科學》發表。同期配發的評論文章認為，該研究“對印度季風動力學機制的傳統觀點提出了挑戰”。
“安老師的很多科研工作都是十年磨一劍，他必須確保數據是可重復、可檢驗、可靠的，通常會采用多種方法檢驗樣品和數據的準確性。”孫有斌說。
2024年8月，安芷生等人在《科學》發表論文《南極冰蓋生長觸發中更新世氣候轉型》。這一次，他們又歷時近10年，向西方學術界爭論幾十年的假說提出挑戰。
距今約125萬年至70萬年的中更新世是全球氣候轉型的關鍵時期并且影響深遠，涉及海洋和陸地物理、化學、生物各個領域，但發生原因眾說紛紜、未有定論。我國科學家在國際上首次提出南半球冰蓋生長觸發中更新世氣候轉型的新觀點，此前這種不對稱的冰蓋演化對全球氣候變化的影響被嚴重低估。
論文作者之一、地球環境所助理研究員章澤科表示，他們在2016年整理數據后，發現結果跟傳統認知不同，于是又花費大量時間看文獻、做實驗、找證據，反反復復寫了多個版本。在校稿時，安芷生帶領大家逐字逐句檢查、斟酌用詞。面對審稿意見，他提醒大家要以如履薄冰的精神耐心對待。
事實證明，這樣的堅持是值得的。中國黃土的研究對困擾氣候學界多年的世界性難題作出了新解釋。目前，該觀點已經得到美國科學院院士Maureen Raymo團隊等的引用和支持。
“我現在體會到什么是如履薄冰的精神，要把一項工作做好，最起碼得5至10年。”章澤科說。
2025年4月，團隊到陜西渭南為渭河盆地深鉆計劃一期工程考察選址。地球環境所供圖
多年來，依據我國本土地質記錄，中國科學家已多次提出有別于西方傳統認知的創新觀點。一次次如履薄冰地小心求證，堅定地發出中國聲音。
愛“較勁”的安芷生也獲得了國際認可——2016年當選美國國家科學院外籍院士；2023年獲得美國地球物理聯合會頒發的羅杰·雷維爾獎章，成為自1991年設獎以來首位獲獎的中國科學家。
如今，如履薄冰已成為這支團隊的科研作風。“大家都習慣了，打一個鉆可能要10年才能出文章。”常宏說。
“拿了國家的錢就要給國家出活”
安芷生認為：“從科學上講，如履薄冰就是一點不得含糊、不能大意，要非常謹慎地、踏踏實實地前進，才能夠在西北這個地方發展下去，事實證明這完全正確。”但他很快又提出，僅僅如履薄冰是不夠的，還得奮發圖強、創造新成績。
“他在多種場合告訴我們，做科研工作、做項目、做人都得把這兩種精神貫穿始終。”孫有斌說。
地球環境所將奮發圖強的精神轉化為面向國家重大需求的科研攻關動力。今年，84歲的安芷生組織大家投入渭河盆地鉆探工程。“安先生絕不會閑著，他總說‘拿了國家的錢就要給國家出活’。”常宏告訴《中國科學報》。
始于距今6600萬年的新生代是地球歷史上最新的一個地質時代，由于氣候變化劇烈、生物響應復雜，其研究對理解地球宜居性演化至關重要。目前科學家已經建立了海洋中整個新生代氣候變化記錄，但連續陸相沉積匱乏，我國渭河盆地有望填補這一空白。
渭河盆地位于黃土高原與秦嶺造山帶之間，對東亞季風氣候變化非常敏感，物探資料顯示它保存了超過7500米的巨厚細粒河湖相沉積。其獨特之處在于一直處在沉降狀態，沒有再經歷構造抬升和變形，能獲得完整連續的沉積記錄。
孫有斌形象地將這塊盆地形容為“像貔貅一樣只進不出，有望看到很多過去盆地邊緣記錄看不到的細節，就像用放大鏡看一樣”。
但巨大的挑戰隨之而來。此前我國從未有過萬米深度全孔取芯的經驗，直到2025年初才由中國石油完成了我國首口萬米科學探索井的鉆取。
地球環境所迎難而上，從2020年起連續3年申請國際大陸鉆探計劃（ICDP），雖然前兩次都未獲成功，但安芷生堅持不放棄，只因這塊“寶藏”對于研究我國的氣候演化、環境變化太過重要。
為了獲得支持，孫有斌帶領大家秉承奮發圖強的精神，在渭河盆地打了兩個510米的先導孔，并進行了一些預研工作。結果顯示，其中一處以細顆粒沉積為主，具有揭示新生代氣候環境變化和地球宜居性演化的巨大潛力。
2020年12月，團隊在渭河盆地鉆探先導孔鉆探現場合影。地球環境所供圖
功夫不負有心人。2022年，他們終于成功獲得ICDP頂額資助。在深地國家科技重大專項、國家自然科學基金委及中國科學院的聯合資助下，“渭河盆地深鉆計劃”將系統研究巖石圈、水圈、生物圈的協同演化過程，揭示新生代東亞氣候環境演變規律及其與區域和全球變化的聯系，滿足國家深地戰略的重大需求。
孫有斌表示，最近幾十年的全球快速升溫極為罕見，雖然歷史上有很多時期比現在更熱，但升溫過程更為緩慢。“通過渭河深鉆，可以勾勒出地球距離我們最近的這幾千萬年的氣候變化歷史，看看歷史上是否有跟現在增溫速度相似的時期，以探索更好的氣候變化應對策略。”
面向未來，孫有斌表示：“要傳承如履薄冰、奮發圖強的‘黃土精神’，鼓勵大家思考國家重大需求背后的科技問題，通過體系化、建制化優勢協力攻關，為國家和地方適應全球變化提供科技支撐。”
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