“协同”与“关联”:极地科学研究迎来新机遇

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  “21世纪,我们已经从单一的固体地球科学走向了地球系统科学,青藏高原与极地将会是地球系统科学理论创新的一个策源地。”近日,在中国科学院青藏高原研究所(以下简称中科院青藏高原所)等单位主办的第二届“高极-三极”青年创新论坛上,中科院院士、中科院青藏高原所所长陈发虎指出,三极地区作为全球生态环境的重要屏障和关键纽带,以及全球气候变化的敏感区和脆弱区,“三极”地区的研究已日益成为全球科研的前沿和热点。

  南极、北极,以及有“世界第三极”之称的青藏高原地区,被称为地球“三极”。在全球气候变化的背景下,三极地区的变化带来了一系列全球气候、生态、环境和资源的问题,三极地区之间关联及其相互作用也对人类生存环境产生了影响。

  中国科学家对三极地区的科学考察和研究由来已久,经历了从单一学科研究到跨学科、跨领域的综合/交叉合作研究的发展,取得了重要的科学成果,由中国科学家主导的“三极环境与气候变化国际大科学”计划也正在稳步推进中。然而,“三极”地区仍有许多未知的科学谜题等待破解,新技术的发展,与“一带一路”和“人类命运共同体”倡议使得“三极”研究迎来了新的机遇。

  中科院青藏高原所研究员赵俊猛认为,“系统科学”和“辩证思维”是开展极地科考和研究的重要学术思想。过去30多年,他带领团队从印度大陆碰撞、西藏板块发育,到塔里木板块旋转、西部水汽通道关闭,以及西北部干旱化提前、对资源环境影响等过程,揭示了中国西部盆山体系与青藏高原协同演化规律,这正是一个系统性的研究。

  三极变化及其影响的关联机制更需要系统性考察研究。“希望能够在南极也开展一个包含众多地球物理手段的国际地学计划(CROSS计划),该计划通过南极点穿过南极大陆完成一个‘十字’形的廊带综合探测研究。沿相互垂直的两个廊带完成地质学、地球物理学、地球化学、生态、环境、大气等综合科学考察。以此为基础,研究南极与‘第三极’青藏高原的成因联系,建立南极大陆地球科学的理论体系,占领世界南极研究的制高点。”赵俊猛说。

  地球大数据正成为继经验、理论和计算范式之后的数据密集型科学范式的典型代表,成为驱动地球科学创新发展和地球科学发现的新引擎。

  中国科学院空天信息创新研究院副研究员邱玉宝也表示:“三极数据保存在不同的机构、数据中心,虽然大部分是开放的,但是不同的数据中心都是以不同的标准运行的,缺乏有效的数据交换共享获取的策略,我们依然期望获取包括元数据、实体数据、协议,共享数据及其数据规划等内容,满足三极科学数据共享和互操作基础。”

  “三极变化同步性、异步性、关联性和遥相关的科学机理尚不清晰,三极作为一个整体对全球变化的协同影响研究较少,极有必要开展地球大数据时代的新范式研究。”国家青藏高原科学数据中心主任、中科院青藏高原所研究员李新说,在中科院“时空三极环境”项目的支持下,科学家们正在建立三极大数据和服务平台,提升对三极地球系统的深度科学认识,服务国家“极地治理”的目标和重大需求。

  “一带一路”的核心地带,是以青藏高原为核心的第三极以及受其影响的东亚、南亚、中亚、中东欧等泛第三极地区,是未来全球气候变化影响不确定性最大的地区。2018年,由中科院倡议的“一带一路”国际科学组织联盟正式成立,且秘书处落户青藏所,这也为解决“一带一路”沿线地区面临的问题提供强有力的科技支撑。

  “随着综合国力提升,我国‘第三极’科学研究领域已处于世界领先的主导地位。未来,青年学者是‘三极’研究的主力军和创新的动力源泉,应抓住极地强国与“一带一路”建设的有利时机,脚踏实地、勇闯三极。”陈发虎寄语青年人。

  论坛当天,来自相关高校、中科院相关科研院所的上百名青年学者围绕三极极端环境与气候变化等前沿热点科学和技术问题进行了专题报告和讨论。

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