“冰芯之梦”的追逐者

陈国辉+马玲

编者按：青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原，被称为“世界屋脊”、“第三极”，南起喜马拉雅山脉南缘，北至昆仑山、阿尔金山和祁连山北缘，西部为帕米尔高原和喀喇昆仑山脉，东及东北部与秦岭山脉西段和黄土高原相接。这里冰川覆盖面积约4.7万平方公里，占全国冰川总面积80%以上。冰川变化对这一地区20亿以上人口的水资源产生重大影响，冰川中蕴藏的气候和环境密码具有极高的研究价值。这也是冰川研究工作者不惧恶劣环境、排除一切困难对其进行深入研究的原因。

2016年12月26日，瑞典人類学和地理学会（SSAG）宣布，鉴于在青藏高原冰川和环境研究方面所做出的贡献，2017年维加奖将授予中国科学院青藏高原研究所姚檀栋研究员，他是首位获奖的中国科学家，也是获此殊荣的首位亚洲科学家。

维加奖设立于1881年，是著名地理学家和北冰洋航道开拓者阿道夫·艾瑞克·诺登舍尔德在1878至1880年间，率领“维加号”首次通过大西洋和太平洋东北部，完成环绕欧亚大陆的历史性航行之后设立的。维加奖每三年在全世界范围内对杰出的地学科学家进行海选之后评选出一名获奖者，由瑞典国王颁奖，有“地理学诺贝尔奖”之称。该奖自设立135年以来，共有65位获奖者，其中有四次考察青藏高原及周边地区并写出“从极地到极地”巨著的斯文·赫定（Sven Hedin），有创造了“地理循环理论”的威廉·戴维斯（William Davis），有创造了“阿尔卑斯冰期理论”的阿尔布雷希特·彭克（Albrecht Penck），以及开拓了山地冰芯气候研究的朗尼·汤姆森（Lonnie Thompson）等著名科学家。

那么，姚檀栋研究员缘何能获此殊荣？他在青藏高原冰川和环境研究方面到底做出了哪些贡献？下面，就让我们领略一些这位“冰芯”追梦人的别样人生。

第一眼的震撼成就终生的事业

1978年，姚檀栋在兰州大学读书期间来到长江源头冰川考察实习。洁白的冰川逶迤瑰丽，在太阳的照射下熠熠生辉，带给他难以用言语表达的震撼。从那时起，他被彻底征服了，他在那一瞬间已经明确冰川将是他为之努力研究的方向。

攻读硕士和博士学位期间，在著名地理学家李吉均教授和“中国冰川之父”施雅风先生的谆谆教诲下，姚檀栋如海绵般吸取着关于冰川的基础知识。老师的一句“冰川研究是一项英雄而豪迈的事业”不仅给他打开了一扇通往冰川研究深处的大门，也让他深感自身知识的不足。博士毕业后，他选择了出国继续学习深造，曾分别到美国爱达荷大学、法国科学研究中心冰川与环境地球物理实验室、美国俄亥俄州立大学伯德极地研究中心、法国原子能中心气候与环境研究实验室从事博士后、高级访问学者等研究工作，为后来的研究打下了坚实的基础。在此期间，姚檀栋发现科学家们正在进行开展冰川研究中的一个全新领域——“冰芯”研究：通过研究在北极和南极钻取的冰芯，科学家找到了揭开全球变化之谜的“新钥匙”。于是，当他出色地完成了博士后研究并积累了丰富的科研经验后，毅然回到祖国，决心为祖国的“冰芯”事业贡献一份力量。

三十多年来，姚檀栋和他的研究团队通过研究大气降水和冰芯中各项代用指标，查明了青藏高原大气降水氢氧稳定同位素比率的变化规律，揭示了青藏高原冰芯中氢氧稳定同位素比率、可溶离子、不溶微粒、气体、微生物等多项指标与气候和环境的关系，重建了青藏高原末次间冰期以来的气候和环境变化历史，并通过过去2000年以来的高分辨率记录发现近100年是过去2000年以来最暖的时期；通过开展大规模的实地观测、分析卫星图像和遥感数据和应用数值模拟，揭示了西风和印度季风相互作用的三种模态，并发现了这种独特的环流模态下青藏高原及其周边地区的冰川在当前气候变化下的变化状态，提出了西风的加强和季风的减弱是青藏高原及其周边地区目前冰川状况的主要驱动力，开拓和发展了中国山地冰芯及青藏高原地球系统科学研究，在季风-西风相互作用对冰冻圈的影响等方面做出了系统性创新贡献。

基于上述研究，姚檀栋先后获得了青藏高原青年科技奖、甘肃省自然科学一等奖、中国科学院自然科学一等奖、何梁何利基金地球科学奖、国家杰出青年基金、国家自然科学二等奖等，2007年当选中国科学院院士，并逐渐成为国际上公认的冰冻圈研究领域最有成就的科学家之一。Nature期刊曾对他成长为国际知名冰川学家的历程进行了专题报道，认为他是“少数几个在艰苦条件下收集青藏高原过去气候历史资料的研究人员之一”。Science期刊也高度评价他的研究是“解决高海拔环境变化问题领域最出色的研究活动的典范”。

获得个人成就的同时，姚檀栋也为我国冰川研究事业的发展做出了巨大贡献。

2002年，在促进研究资源整合、布局国家重大前沿领域的背景下，中国科学院决定成立青藏高原所，姚檀栋承担了建所重任。十多年来，青藏所的办公条件从一栋租来的三层小楼发展为拥有“站在高原、研究高原”的观测研究平台和“高水平、有特色”的实验分析平台的“一所三部五台站”，工作人员从两三人的筹备小组壮大为一支“扎根高原、奉献高原”的优秀人才队伍，中国青藏高原研究论文数量也随着青藏所的发展从当年的世界排名第三上升为世界排名第一。

2009年，随着以青藏高原为主体的“第三极”地区的环境变化引起关注，姚檀栋倡议建立由中国科学家主导的“第三极环境（TPE）”国际计划。该计划通过与有紧密地缘关系的周边国家、有知识和技术优势的西方国家以及相关国际科学组织进行合作，以举办国际资深专家研讨会、联合举办美国和欧洲地球物理大会、建立国际台站以及开展短期培训班等方式，不但吸引了国际上从事青藏高原环境变化研究的科技精英、取得了重要科学发现，同时也扩大了中国青藏高原研究的世界影响力、培养和凝聚了一批知华、亲华、爱华的国际人才梯队。

2014年，中国科学院依据“率先行动”计划，设立了青藏高原地球科学卓越创新中心，姚檀栋担任主任。不到三年时间，青藏卓越中心已经汇集了最具创新活力的优秀人才，提升了承担重大科技任务的能力，催化了重大成果井喷式产出，实现了青藏高原多圈层相互作用的创新性重大突破，以优异成绩通过试点工作验收，正式进入运行阶段。

从2009年开始，姚檀栋接过刘东生院士、孙鸿烈院士、郑度院士等青藏高原研究前辈的接力棒，担任中国青藏高原研究会理事长，期间不仅将中国青藏高原研究会学术年会发展为青藏高原研究领域专家学者分享、交流研究成果和技术经验推广的重要平台，而且先后两次向青藏高原青年科技奖捐赠个人所获奖金35万元，用于奖励在青藏高原科技工作中做出突出贡献的青年科学家。

姚檀栋为我国青藏高原研究事业的奉献也得到了黨和政府的认可，分别于2004年、2011年、2012年和2015年获得“全国优秀科技工作者”、“中国科学院优秀共产党员”、“全国创先争优优秀共产党员”和“全国先进工作者”等荣誉称号。

科研中的忘我精神让人忘记苦难

成绩和荣誉的取得并不是一朝一夕的事情，能够有今天的成绩，源于姚檀栋四十年如一日在青藏高原的坚持，源于常常攀登海拔6000米以上高峰的无畏，更源于在零下30摄氏度的恶劣环境下的心无旁骛……

实地考察和取样是研究冰川必不可少的工作。为此，频繁登上海拔6000米以上的高山去钻取冰芯，成为姚檀栋等冰川学家的“家常便饭”。他曾笑称自己的登山经历不亚于登山健将，不仅要登上海拔超过6000米的珠穆朗玛峰冰川和纳木那尼冰川、海拔超过7000米的慕士塔格峰冰川和希夏邦马峰冰川，还要在完成艰苦的登山工作后，在冰川顶部驻守数日，在严寒和狂风的侵袭下采集雪样、钻取冰芯、记录数据。

姚檀栋的拼劲连很多年轻人都自叹弗如。在海拔7000米以上的高寒地区，即便是空着手走路，也相当于在平原地区背着几十公斤的东西前行，每往上迈一步，都要耗费极大的体力，并且全程都会感觉头疼、恶心、气喘，关节疼痛和嘴唇干裂溃烂。然而，姚檀栋的学生说，每次带队到野外科考，不管是险坡还是陡壁，姚老师总是第一个上。钻取冰芯的过程异常艰险，风雪呼号中，谁也不知道脚下有没有夺命的裂缝；登山路上，每走一段就会看到一个小牌子，上面写着遇难者的名字和生命“凝固”的日期。有一次，姚檀栋在零下20摄氏度的冰面行走，头昏沉沉的。他突然感觉到前面的雪有些松软，一脚踩下去，踩到了一个冰裂缝，一只脚陷了进去，他赶紧用冰镐抓住冰面，在周围人的帮助下，慢慢爬了出来。还有一次，他遇到雪崩，眼看着远处的雪山崩塌，所幸雪崩在快要到他跟前时停了下来。但即使是这样的情况下，仍没能阻止姚檀栋前进的步伐。

中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点试验室段克勤研究员回忆，1996年他第一次跟随姚老师到世界上第14高峰、海拔8012米的希夏邦马峰达索普冰川进行科学考察。当时山上全部被冰冻，每走一步都得喘气，当他匍匐到海拔5400米时，由于高原反应，行进速度很慢。等他艰难地上到海拔7200米时，姚老师早已跪在雪地上开始进行采样、称重等工作了，半个身子埋在雪里，脸冻得通红。在零下20摄氏度、海拔7200米的环境中，晚上睡觉时感觉呼出来的气都会结成冰，头疼得快要裂开，整个晚上脚都是冰凉的，根本无法入睡，加上帐篷外暴风雪怒吼，沉睡中的他们还担心帐篷被大风吹走，人被吹到山崖下。姚檀栋就这样持续工作了20多天，等考察结束离开冰川时，他睡过的冰面上呈现出一个“人”的形状。令人兴奋的是，这次野外工作收获颇丰：达索普冰芯是目前世界上海拔最高的冰芯，他们从中第一次检测到青藏高原冰川中的微生物并发现了其与气候环境变化的关系，同时成功地提取出冰芯包裹的甲烷气体并重建了过去1000年来甲烷浓度含量变化与气温变化的关系。姚老师这种忘我的精神不仅让段克勤发自内心的敬佩，更为他树立了榜样，指引了方向。

人才是取得成绩的源动力

以青藏高原为主体的第三极地区是亚洲的水塔，是我国和周边国家的“环境驱动源”，也是地球上密度最大、数量最多的人口赖以生存的环境。但相比南北极而言，对“第三极”地区冰川的研究依然偏少。作为一名中国科学家，姚檀栋责无旁贷地专注于青藏高原冰芯研究。

三十多年前，风华正茂的姚檀栋和他的同事，在科学探索的征途中“抽丝剥茧”，先后完成了祁连山敦德冰芯研究、西昆仑山古里雅冰芯研究、喜马拉雅山达索普冰芯研究、普若岗日冰芯研究、慕士塔格冰芯研究和唐古拉山冬克玛底冰芯研究。随着研究工作的深入，先进技术的问世以及新科学问题的产生，2015年以来，六十岁出头的姚檀栋和年轻队员们再次踏上他曾经工作过的古里雅冰川和敦德冰川，钻取了总长度接近1000米的高质量冰芯，继续推进对青藏高原长时间尺度的气候和环境变化以及人类活动对第三极地区影响的研究和理解。

近年来，中国科学家对青藏高原的研究论文数量和引用率稳居世界第一，中国科学家在青藏高原冰川与气候环境变化的研究也处于国际上第一方阵。姚檀栋表示，他今年获得的维加奖正是团队实力的体现，也是创新人才不断增加的体现和群体效应的结果，“说明国际同行认同中国科研人员在‘第三极整体研究水平的提升，而且到了让国际关注的程度，所以到评奖的时候，就会想到中国科学家候选人。”谈到未来，姚檀栋充满期待，他说：“我们对‘第三极研究的顶级成果，整体而言还不是世界第一，需要全面提高研究质量，达到世界引领水平。”

长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。看着这片他为之奋斗的冰川和大山迎来了一批又一批年轻学者。他们带着新的激情和新的理念，开展新的观测和研究，创造着新的科研成果，姚檀栋深感欣慰。他深知，祖国的冰川事业需要新鲜血液的注入。为此，除了继续坚守在科研第一线，培养更多的后备创新人才也成为他工作中的重点，他呼吁更多的人加入到自己的队伍中，为祖国的“美丽中国梦”贡献一份力量！