黃土與第四紀地質國家重點實驗室（中國科學院地球環境研究所）

黃土與第四紀地質國家重點實驗室隸屬於中國科學院，依託中國科學院地球環境研究所。實驗室其前身為1984年成立的中國科學院黃土與第四紀地質研究室。實驗室現有固定人員35人，主要學術帶頭有安芷生院士、周衛健院士、劉禹研究員、劉曉東研究員、曹軍驥研究員、劉衛國研究員等。現任實驗室主任：周衛健院士，學術委員會主任為安芷生院士。

以科學目標為導向 注重科研能力建設 搭建開放的研究平台，在安芷生院士的帶領和指導下，實驗室認真布局學科方向，現有環境演變、氣溶膠與環境、近代環境過程、生物地球化學和地球環境模擬等5個研究方向和研究室。涵蓋了第四紀研究中不同時間尺度環境演變、年代學與氣候代用指標測試分析、計算機模擬研究以及體現過去與現代環境過程相聯繫的粉塵氣溶膠研究等方面，形成了比較齊全的學科布局。實驗室以黃土等多種地質載體為研究對象將研究目標確立為：

在長時間尺度上，探索東亞季風環境系統變化規律，研究東亞季風環境形成和演化過程及其與青藏高原階段性隆升及全球變化之間的動力學聯繫；

在短時間尺度上，通過100年、10年和1年解析度氣候環境變化序列的研究，探索其變化特點及其發生的原因和機制；重建近代東亞季風環境，特別是西北地區的乾濕變化歷史；查明亞洲內陸粉塵的源區、傳輸和沉積規律及其對區域和全球的影響；恢復黃土高原及周邊地區生態環境的自然背景圖像，為黃土高原生態環境保護和建設以及西部發展戰略的實施，提供科學依據與建議。

黃土與第四紀地質國家重點實驗室發展簡史：實驗室的發展可以概括為 三次跨越：

第一步跨越1984年，在劉東生院士、施雅風院士、李振聲教授等老一輩科學家的倡議下，中國科學院決定在西安組建一個專門從事黃土與第四紀地質研究的單元。中國科學院黃土與第四紀地質研究室第一任主任是劉東生院士。在劉東生先生的指導下，安芷生院士（時為副研究員）帶領從中國科學院地球化學研究所抽調的8名科研人員在西安開始了艱苦而輝煌的創業歷程。他們從拉板車運儀器開始，在極其簡陋的條件下，先後組建了年代學實驗室、地球化學實驗室和沉積學實驗室。在智慧和汗水的澆灌下，這棵專註於黃土與第四紀地質研究的幼苗開始茁壯成長並在日後煥發出勃勃生機。1987年8月，被中國科學院批准為開放實驗室，實現了第一步跨越。

第二步跨越從1987-1993年，西安黃土與第四紀地質開放實驗室成功運行，劉東生院士和安芷生院士及時把握國際第四紀地質研究的最新動態，以開闊的視野、敏銳的目光，積極開拓前沿性的研究工作，取得了一批重要理論成果。1993年3月，實驗室被原國家計委列入“國家重點實驗室建設計劃”，1995年通過驗收，成為國家重點實驗室，實現了第二步跨越。

第三次跨躍黃土與第四紀地質國家重點實驗室第一任主任是安芷生院士，學術委員會主任是丁國瑜院士。擁有14C測年、釋光測年、環境磁學、樹輪學、穩定同位素、粉塵地球化學、沉積學和孢粉分析等實驗室，成為我國第四紀過去全球變化研究的實驗基地之一。在中國科學院實施的一期創新工程中，以黃土與第四紀地質研究室為基礎成立地球環境研究所，並於1999年5月整體進入創新工程試點，完成了我室的第三次跨躍。

從1985年到2000年，在國家組織的實驗室評估中，實驗室連續4次被評為優秀實驗室，2005年免評而成為優秀國家重點實驗室。2005年被評為“國家重點實驗室計劃先進集體”，安芷生院士被評為“國家重點實驗室計劃先進個人”。

實驗室擁有一批先進的分析測試儀器和樣品採集與觀測系統。如3MV 加速器質譜計（AMS）、放射性碳AMS制靶系統、10Be-AMS制靶系統、超導磁力儀、TL/OSL釋光測量系統、穩定同位素質譜儀（MAT-252、MAT-251、δPlus）、元素分析儀、ICP-MS、X熒光光譜儀、X射線衍射儀、激光粒度儀、碳氣溶膠分析儀、氣溶膠野外採集系統、離子色譜、樹輪測量系統、計算機工作站等。形成了比較齊全的地質年代學測試序列和古環境代用指標測試系統。

實驗室是優秀年輕科研人才成長的搖籃。以前沿課題帶動人才培養是我室一貫堅持的有效措施，鼓勵高水平起步，在爭取和完成國家重要項目中，增強責任感和競爭意識，發揮創造能力。通過國際合作，讓年輕科研人員進入國際一流實驗室從事研究，參加國際學術活動，在高層次的國際合作中，開闊眼界，提高理論水平，取得了豐碩的研究結果。有7人在實驗室工作期間獲得傑出青年基金資助，4人獲得中國科學院百人計劃資助。在中國科學院、科技部、國家自然科學基金、國際大陸鑽探計劃（ICDP）的資助下，實施了“中國大陸環境科學鑽探計劃”，在我國不同環境單元開展環境鑽探工程，獲取了大量重要的原始資料，並規劃配套建設專用的岩芯庫，為後續研究提供了寶貴的戰略資源。安芷生院士為實驗室的發展傾注了大量心血，並身體力行依然奮鬥在科研一線。2003年他連任國際第四紀聯合會（INQUA）副主席，同年當選為國際地圈生物圈計劃 (IGBP) 科學委員會副主席，成為我國在該大型國際學術機構獲得的最高席位。多年來，通過具有重要意義的研究方向和課題吸引並凝聚了一批優秀的科學家，形成了事實上的三個研究群體：一是以高水平科學家為核心，青年優秀學術帶頭人為主力的固定人員隊伍；二是以國家重大項目牽引，聯合國內多所科研院校學者形成的多學科交叉綜合集成研究的研究群體；三是以“中國黃土與第四紀變化”作為影響全球變化要素之一，通過國際合作和舉辦國際學術會議，吸引國外著名科學家而形成的國際合作研究群體。

（一）科學研究瞄準國際前沿 緊扣國家戰略需求

實驗室瞄準國際前沿，組織國內外科學家共同開展了“季風氣候的不穩定性與突變事件”、“晚新生代風塵沉積與青藏高原階段性隆升”、“粉塵與環境”、“最近2000年氣候環境序列與預測”、“黃土高原和我國北方環境敏感區生態環境綜合治理及可持續發展”等研究。取得了一批重要基礎理論成果：

（1）安芷生院士以及他領導的團隊提出的“東亞古環境變遷的季風控制論”對中國的第四紀研究和過去全球變化研究起了導向作用，曾被國際科學聯合會全球變化委員會確定為東亞地區進行過去全球變化研究的中心課題，極大地推動了中國乃至世界第四紀環境變遷研究的發展。

（2）系統研究了不同時間尺度東亞季風氣候歷史與時空變率，提出了亞洲內陸季風-乾旱耦合概念模型，認為22Ma年前後，喜馬拉雅運動導致亞洲內陸乾旱化開始發育，印度季風和東亞冬季風可能開始出現。在約10-8Ma前，青藏高原尤其是北部發生了顯著的生長事件，內陸乾旱化較大規模發展，東亞冬、夏季風顯著發育。在3.6-2.6Ma期間，青藏高原北部尤其是東北部的生長導致東亞冬、夏季風和內陸乾旱化同時增強，奠定了我國近代季風-乾旱環境和三級階梯式的地貌格局基礎。2.6Ma后，高原東北部可能發生多次生長事件，與全球冰期、間冰期氣候旋迴變化相結合，導致內陸乾旱化呈現增強趨勢，東亞季風氣候和內陸乾旱化變率加大。

（3）聯合國際上著名科學家共同提出“全球碳循環中的粉塵鐵聯繫理論”，該研究工作描述了由含鐵粉塵聯繫的全球生物地球化學循環過程與氣候反饋機制，表明我國內陸頻發的沙塵暴現象雖然對鄰近區域環境造成負面影響，但從全球角度來看，大氣輸送的粉塵物質促進了北太平洋的漁業生產，降低了大氣中的二氧化碳濃度。粉塵、大洋古生產力和大氣二氧化碳密切聯繫的“全球鐵假說”在我國環境外交和國家安全上具有重要意義。

（4）開展了全球增溫背景下環境變化趨勢的歷史相似型研究，指出末次冰期結束后的增溫過程中出現的“新仙女木事件（Younger Dryas）”既有高緯的寒冷性質又有低緯暖濕空氣的影響，表現為乾冷和濕冷的波動以及北半球Younger Dryas的空間變率。提出全新世氣候變化是大陸、海洋、大氣的相互作用的結果，古ENSO對YD降水有一定的影響。對內蒙古西部賀蘭山和東部白音敖包未來20年的季節降水趨勢進行了預測。結果表明，1992－2004年，兩地降水有增加的趨勢，隨後減少，2012－2014年前後，二地都將是降水最少的時期。賀蘭山北部5－7月的降水量在2013-2014年減少所導致的乾旱程度有可能與1929年前後的乾旱相當，隨後降水將有所增加。

實驗室科研人員撰寫或參與撰寫的5篇論文發表在Nature、Science等國際權威刊物上，在國內外產生深刻的影響。將基礎理論研究成果同國家戰略需求相結合，作為主持單位或重要參與單位先後向中央和地方政府提交了9份諮詢報告，涉及氣候趨勢預測、與生物地球化學循環相聯繫的生態環境脆弱區綜合治理、大氣環境污染防治、區域生態環境規劃和可持續發展對策等方面，為制訂西部生態環境建設和修復規劃提供了科學依據。2001年應江澤民同志要求向中央提交了《自然過程和人類活動對我國西北地區生態環境的影響》的報告，認為我國西北乾旱區的形成是亞洲和全球氣候環境長期演變的結果，自然環境狀況決定著我國西北現今的沙漠、黃土以及草原和森林等生態景觀的分佈格局。年降水量200-400 毫米的半乾旱草原帶和黃土高原地區生態環境脆弱，對人類活動極為敏感，應視為治理我國荒漠化、沙塵暴源區和水土流失的重要地區。

（二）把握三個轉變 實現新的跨越

在成績面前我們絲毫不敢懈怠，遵循“如履薄冰，努力拚搏”的室訓，安芷生院士提出實驗室未來發展要把握三個重要轉變，即：實現從“過去全球變化研究”到“過去與現代相結合的全球變化研究”的轉變；實現“從季風環境研究”到“季風-乾旱環境”乃至“區域與全球變化研究相結合研究”的轉變；實現“從自然過程的研究”到“自然與人類相互作用研究”的轉變。

結合正在建設中的加速器質譜中心、大陸環境鑽探岩芯庫以及環境演化模擬和數據信息共享中心，黃土與第四紀地質國家重點實驗室將搭建一個向國內外科學家開放的大陸環境變化研究平台，吸引國內外頂尖科學家在此工作，為國家經濟可持續發展提供基礎性、戰略性、前瞻性的科學依據。把我室建設成為一個國際大陸環境變化研究中心，實現新的跨越。