黃土與季風：跨越百萬年的時空連線
——記中國科學院院士、中國科學院地球環境研究所研究員安芷生

□ 李 莉 王 涵

安芷生

不清楚從哪一刻起，不分晝夜、不知疲倦的西風，開始施展它的法力，將荒漠里的沙土卷揚而起，向秦嶺北麓的盆地傾壓而來。黃色粉塵紛紛揚揚、飄飄灑灑，越積越厚、越堆越高，積成峁、堆成墚，又堆成一大片一大片的塬，又經過長期的侵蝕和水土流失，最終塑造出黃土高原。空曠遼遠、千溝萬壑、觸目驚心的蒼黃將高原的貧瘠顯露無疑。但對一些人，這里的每一層粉沙土卻都是寶貝。

為破解黃土堆積演化及氣候環境變遷的秘密，這些人躬身黃色蒼茫間。風一吹，細細的黃土粉砂灌進嘴里、耳朵里，迷住了眼睛，拂過脖頸鉆進衣服里，他們只好用毛巾圍在脖子上，兜在腦袋上，村民見了他們這幅模樣總會說：“你們這是科學家？娃娃種地，都不讓他們干這個！”但他們就是樂在其中。

中國科學院院士、中國科學院地球環境研究所研究員安芷生就是這些人中的一員。作為研究黃土的科學家，從中國黃土和古氣候的早期研究到黃土、東亞季風和全球變化再到全球季風，他的研究從區域擴展到全球，將我國黃土、第四紀研究與全球環境變化科學相融合，為研究氣候環境變化的規律和預測未來服務，為黃土高原生態環境的治理和可持續發展服務，他本人也從千溝萬壑的黃土地走向了世界，成為蜚聲國際的地質學家和古氣候學家。回首過往足跡，安芷生說，自己只不過是走了一條再平凡不過的路。

走過時代的風風雨雨

1941年，安芷生出生于湖南芷江，若稍加注意，會發現他的名字透露了這個信息。父親當時在國民政府財政部工作，隨父親工作地點變動，全家多次遷移：從南京到武漢，從武漢到遵義，之后又遷往重慶，后來又東遷回到了南京?？箲鹨詠?，“遷移”成了幼年安芷生對國家動蕩的直接感受。

1952年，憑優異成績，安芷生考取了南京師范學院附屬中學（今南京師范大學附屬中學，直到現在這仍是南京最好的學校之一）。在南京師范學院附屬中學度過美好的中學時光后，1958年安芷生高中畢業。

講到這里，安芷生談起了自己的父母。他的母親是中學教師，在當時的南京民德女中教數學。雖是老師，但她卻從未給自己的孩子做過任何輔導，而是讓他們自己獨立和努力。而曾在上海大學當過教師的父親在世時則非常注重培養安芷生的寫作能力、邏輯能力和哲學思維。父親去世后，養家的重擔落在了母親一人身上，她用每月50多元的微薄工資養育著4個孩子。雖然母親提倡尊重孩子的個人意愿，任他們自由發展，但她在關鍵時刻的一句話，卻讓安芷生抓住了上大學的機會。1958年10月的一天，南京地質學院發來一封通知書。伴隨“大躍進”運動的風潮，一批新學校紛紛成立，南京地質學院就是其中一所。“高中畢業時我填的都是‘清華’這類的學校。當接到這封通知書時，我猶豫了，但我媽媽說了一句話‘只要有大學要你，不管什么學校你都要去’。所以，當時談不上對地質有什么興趣，我就進了南京地質學院?！?/p>

沒多久，為響應黨中央“調整、鞏固、充實、提高”的號召，成立不久的南京地質學院并入南京大學地質系。在南京大學地質系地質找礦與勘探專業，受過徐克勤教授等名師指點，接受了很好的專業訓練后，1962年夏，安芷生大學畢業。那一年春天，鄧小平主持中央書記處工作，他提出要招研究生，要培養我們國家自己的碩士和博士。于是，研究生由過去保送的模式變成先由系里推薦然后考試的模式，安芷生迎來了繼續升學做研究的機遇。他告訴記者：“畢業時，我們專業有5個班，一共推薦了5個人。當時地質系認為我表現還不錯，就推薦我報名了?！蓖ㄟ^考試，安芷生進入中國科學院地質研究所，師從著名地質學家、“黃土之父”劉東生院士攻讀研究生，專業為第四紀地質學。

回首雖曲折但還算幸運的過往，安芷生感慨：“家庭動蕩讓我知道了生活的不易，也讓我對這個世界上正在發生的事情有了自己的理解。我覺得對我影響比較大的，一個是1962年中央提出的研究生招生政策，這讓我有機會搞科研；另一個是改革開放，讓我有了走向世界的機會?！?/p>

1995年中國科學院黃土與第四紀地質研究室合影，其中二排左五和左六分別為劉東生和安芷生。

科學精神的啟蒙

第四紀是人類地質歷史時期最年輕的時代，從早期人類出現的大約260萬年前到現在，都屬于這一地質歷史時期。這一時期有兩大特點：全球氣候變化和人類的出現與演化。發展到今天，第四紀地質學已變成一門非常重要的學科，因為它研究與人類密切相關的氣候環境變化。但在安芷生剛入讀研究生時，這門學科卻并不吃香，他的導師劉東生同樣也不那么吃香。

“我是劉先生的第一個研究生，1962年10月，當我從南京初到北京見到劉先生時，他先問我對第四紀感不感興趣，我說不感興趣，我沒有學過第四紀，考試時用兩個禮拜時間，找了一些資料臨時學了一下。我說我對地球化學感興趣，先生一聽不太高興，但也沒有當回事，仍然認真地給我安排研究生學習，給了我非常好的嚴格訓練?！卑曹粕f。

劉東生從南開中學到西南聯大，英文很好。他對古生物尤其是魚化石有獨到的研究。他先安排安芷生到中國科學院古脊椎所學習古脊椎動物化石與石器。他認為研究氣候變化，古生物研究能夠建立時間和年代的概念，如果沒有這些，第四紀氣候環境變化研究就會缺失坐標。

劉東生的野外功底很強，筆記做得很認真。安芷生則相反，他做筆記不多，更喜歡用腦子記，雖與老師的風格不同，但對待野外記錄的態度卻同樣認真。“他對我最大的影響還有一個，就是他非常重視實驗研究?！卑曹粕f。

安芷生扎實的實驗功底就得益于老師提供的機會。他被安排到不同類型的實驗室開展研究，做過古生物化石的鑒定，做過地球化學分析，做過偏光顯微鏡的觀察，甚至做過孢子花粉的鑒定，受過的訓練嚴格又全面。提起這些，安芷生說：“劉先生對我非常有恩，這些訓練為我后來的研究打下了很好的基礎，直到今天仍然受用?，F在很少有學生能像我這樣，能夠如此系統地接受實驗訓練?！碑敃r，古脊椎所有很多大家，他們做哺乳動物化石研究、考古非常厲害，他們共同舉辦了一個學習班，當時在古脊椎所工作的師母胡長康是學習班的助教。安芷生參加了半年，因為知識面比較寬也很認真，每次考試成績都名列前茅，劉先生和師母知道后很欣慰。

“劉先生很敏銳，對新的國際動態捕捉得很快。20世紀60年代初，針對氣候變化，國際上方興未艾，劉先生對此非常敏感，他發現黃土和古土壤層的交替可能與冰期和間冰期交替的氣候變化相關，并且這種氣候變化記錄可以與全球對比，當時這在國際上也是很先進的。”安芷生對記者說。

20世紀90年代與恩師劉東生合影

其實，劉東生與黃土的結緣起于20世紀50年代，在做華北黃河中游水土保持項目時他對風成沉積產生了興趣，他觀察了黃土高原堆疊式的民居，發現黃土層中夾雜著古土壤層。他猜想這些沉積可能是古氣候變化的陸地記錄，就讓他的研究集體和安芷生等年輕學生一起做調查和地層分析。

安芷生1966年研究生畢業，成為貴陽中國科學院地球化學研究所的助理研究員以后，仍然從事黃土與第四紀研究。從黃土到戈壁，從青山到雪域，跟隨老師劉東生，安芷生曾迎著凜冽的寒風翻越過溝壑縱橫的黃土高原，頂著烈日穿越毛烏素沙漠，先生志在千里的豪邁氣魄、嚴謹篤學的治學精神、從不急功近利的人生態度，深深地影響著他，激勵著安芷生堅定地走過了科研的寒暑秋冬，開拓出了屬于自己的一片天地。

從區域走向全球

安芷生是第一個將磁性地層學引入中國的人。1966年，“文革”開始，中國科學院地質研究所一支精干的隊伍被分到貴陽地球化學研究所，安芷生隨老師劉東生去了貴陽。當時，貴陽地球化學研究所成了貴州省“文革”的領頭羊，運動搞得如火如荼，安芷生沒有參加紅衛兵，利用大把的時間，他斷斷續續做了一些學習和研究。

除了在1967年—1968年為成昆鐵路沿線隧道中含鹽地層解決了工程地質難題，為黃河下游暫不改道提出合理建議外，安芷生還有一項重要工作就是在翻譯影印版的外國文獻。在此過程中，他發現了美國科學家考克斯發表的最近500萬年的地磁極性變化年表，根據這個年表可以測出沉積物的年齡。學俄文出身的安芷生，用讀研究生期間學到的一點英文把考克斯的地磁極性年表翻譯成中文并進行評述，在20世紀70年代初發表在中科院地球化學所主辦的《地質地球化學》雜志上，把磁性地層學引進中國。之后，他又做了一些相關工作，其中值得一提的兩項就是藍田猿人年齡的測定和澳洲沙漠化時間的確定。

20世紀80年代，伴隨改革開放，國家支持國際合作的政策陸續出臺，安芷生有機會走出了國門。他記得第一次出國是1981年，在澳大利亞國立大學跟隨地質學家Jim Bowler教授學習。安芷生說：“Jim教授是一位杰出的澳大利亞第四紀地質學家，他指導我研究澳大利亞湖泊演化和沙漠化，讓我受益匪淺。”此后，安芷生發表了他的第一篇英文文章，通過磁性地層學確定了大規模澳洲沙漠化的時間約為60萬年前。

從澳洲回國后，安芷生繼續跟隨老師劉東生開展工作。1985年，他們將中國黃土—古土壤序列與深海氧同位素記錄的全球冰量變化做了正確的對比?！捌渲凶铌P鍵的一步是我發現了最復雜的第五層古土壤層（S5）要與深海氧同位素階段13、14和15對應?！卑曹粕f，“這樣就解決了在對比中最難解決的問題。中國黃土、深海沉積和冰芯一起受到國際學術界的重視，成為了研究全球氣候變化的三大支柱?！蓖辏曹粕蔀橹袊茖W院西安黃土與第四紀地質研究室副主任、副研究員，后來成為主任、研究員。

在安芷生領導的中科院黃土與第四紀地質開放研究室（以下簡稱“黃土室”）里，充滿了嚴謹、自由、民主的學術氛圍。這種寬松的學術氣氛和安芷生新穎的學術思想吸引了國內頂尖的多學科的科學家們，他們很高興能做黃土室的客座教授。黃土室也從客座教授那里獲得了新鮮的血液，搞天文、氣象、沙漠、湖泊的客座教授為黃土室帶來了豐富的信息，更帶來了他們多年研究的結晶，從這些國內外合作者身上吸足了養分，黃土室逐步壯大起來。

1986年，安芷生與哥倫比亞大學拉蒙特地球觀測所的George Kukla教授和馬薩諸塞州州立大學地球科學系Raymond Bradley教授獲得了第一個美國自然科學基金委的合作項目，研究中國黃土。在紐約的拉蒙特地球觀測所，安芷生和Kukla將黃土—古土壤序列及其磁化率曲線與全球氣候紀錄做了對比。此后，以安芷生為首的研究集體還明確指出，黃土、古土壤層的交替出現反映了東亞冷干冬季風和暖濕夏季風相互交替的氣候變化歷史。

與Kutzbach教授討論問題

之后，安芷生闡述了季風控制論，提出過去13萬年東亞環境變化在很大程度上受季風變化控制的假說。季風控制論完美地解決了一系列以前令人不解的現象，如分布廣泛且厚度很大的中國黃土堆積、沙漠的進退、湖面的波動、林線和雪線的變化、生物氣候帶的移動以及中國南海海表溫度的變化等。

“起初，劉先生不太贊成這個觀點，他總覺得有些形而上學，冰期受冬季風而間冰期受夏季風的影響是不是太簡單了？后來，我們向他報告了只有用季風變遷理論才能解釋中國黃土獨一無二的特點，他很快轉變了觀點，并一起發表文章，我們很高興?！卑曹粕f。

季風，尤其是東亞季風和印度季風帶來的降水關系著東亞和南亞眾多人口的生存和社會的發展，季風對于我們的重要性不言而喻。因此，安芷生提出的季風控制論，從20世紀90年代至今都是中國第四紀研究和全球氣候變化研究的一個經久不衰的熱點，并得到了業界的普遍認可。這也成為安芷生在科研路上一個非常重要的原始創新。

繼提出季風控制論，為探索東亞環境變化的機制提供了新思路后，安芷生和華盛頓大學地質學家Stephen Porter一起，根據黃土粒度的證據，又指出千年尺度的東亞氣候突變事件，反映了東亞和北大西洋通過大氣過程的遙相關關系。在21世紀初，安芷生發表了關于東亞古季風的歷史、變率以及控制機制的總結性文章。他提出的“熱力牽引和壓力推動”將東亞和澳大利亞季風聯系起來。2011年，安芷生和他的團隊也論證了在冰期—間冰期尺度上，印度夏季風變率很大程度上也受南北半球氣候強迫控制的判斷，闡明了冰期—間冰期印度季風變化的動力學，認為跨赤道氣壓梯度控制的跨赤道氣流影響了南北半球氣候的變化。

2001年，在成為中國科學院地球環境研究所所長兩年后，安芷生參加了南京附近葫蘆洞中石筍氧同位素記錄的研究，這一研究發現石筍氧同位素的信號與格林蘭冰芯的氣候信號顯著相似，并提出石筍氧同位素變化和歲差周期記錄了東亞夏季風的主要特征。

季風歷史和動力學研究隊伍的不斷壯大，鼓舞安芷生組織了一個更大的專家團隊去研究全球季風。這個代表各種區域季風集合體的氣候現象應該怎樣被描述呢？他們最終給出了如下定義：全球季風是由太陽輻射的季節循環、海—陸—氣相互作用共同強迫所導致的，具有顯著季節變化現象的行星環流系統，表現為行星尺度氣壓系統及氣壓梯度的顯著季節變化、盛行風向的季節性反轉以及干濕季節的交替出現。安芷生告訴記者，新定義強調了季節性氣壓梯度驅動季風變化的重要性，也考慮了不同時間尺度，如構造、軌道、千年、百年甚至更短時間尺度上季風變化的特點和動力學。

自從1987年第一次訪問了威斯康辛大學的氣候學家John Kutzbach教授之后，Kutzbach教授的工作就一直影響著安芷生。他說：“Kutzbach教授向我展示了他關于非洲和亞洲古季風的研究，這讓我意識到研究季風及其環境效應的重要性?！?/p>

此后安芷生與Kutzbach教授等一道將地質證據與氣候模擬相結合，指出了自晚中新世以來，亞洲季風演化與喜馬拉雅—青藏高原階段性隆升之間的耦合關系。

從1958年進入南京地質學院起，60余年，安芷生在科研路上孜孜以求，致力于黃土與環境、第四紀地質與全球變化、大氣顆粒物污染控制等領域的研究，取得了一系列可喜的成績。將成果形成文字，安芷生已在Nature及其子刊、Science、PNAS等國外高影響雜志上發表論文20余篇，在國內外專業期刊上共發表文章400余篇，其中SCI引用27000余次。1996年—2007年，他的研究論文在地球科學領域全球排名第16位，中國地球科學領域排名第1位。他曾應邀多次在國際科學聯合會和全球變化研究等國際學術大會上作報告，受到了國內外專家學者的一致贊譽。他所開拓的中國科學院黃土與第四紀地質國家重點實驗室連續7次在國家評審中獲得“優秀”。

因貢獻突出，他曾獲國家自然科學獎以及中國科學院和陜西省科技獎勵等獎項10余項；1991年當選為中國科學院院士，2000年當選第三世界科學院院士，2008年獲陳嘉庚地球科學獎，2013年入選美國地球物理學會（AGU）會士，2015年被授予瑞典哥德堡大學名譽博士學位，2016年當選美國科學院外籍院士。

心懷家國，安芷生等以多年研究成果為基礎，先后通過中國科學院學部和研究所，向中央、地方政府和國家領導人提交咨詢報告10余份，為西部生態環境保護與恢復的科學決策、城市顆粒物和霧霾污染治理方面提出重要建議。

安芷生帶領團隊始于20世紀80年代進行沙塵暴研究。20多年來，團隊一直進行中國大氣顆粒物（PM）研究，研究中國北方塵—霾事件。隨著工業化和城市化進程的加劇，中國北方空氣污染成為日益嚴重的環境問題，人體健康受到威脅。本世紀初，安芷生力主將包括觀測、模擬和實驗研究等有經驗的多學科團隊整合在一起，將研究注意力從PM10轉移到PM2.5上，并取得重要進展。

2016年，在當選美國科學院外籍院士的就職文章中，安芷生為首的國內外研究集體，聚焦中國北方的重霾問題，強調要用人類排放和大氣過程的協同效應來解釋霧霾的形成機制，并呼吁全球科學家加強排放物與大氣相互作用過程的量化評估以及霧霾污染對人體健康影響等的研究。安芷生希望這篇文章中的觀點，能為提升霧霾預報能力、幫助決策者制定有效政策、提高公眾的環保意識起到促進作用。

在研討會上發言

風勁帆滿圖新志

曾擔任過黃土與第四紀地質國家重點實驗室主任、中國科學院地球環境研究所所長、中國科學院西安分院院長的安芷生被問到如何評價自己在任時的表現時，用一句話做了回答——“沒出過大問題。”事實上，為了院、室、所的發展，安芷生曾竭盡全力。

在中國科學院西安分院院長任期內，針對分院所在地西安小寨東路3號在權屬上存在爭議的問題，安芷生找到25畝地為西安分院重新安營扎寨，解決了土地權屬問題可能帶來的后顧之憂。

當黃土室從開放實驗室向國家重點實驗室提升遇到阻礙時，安芷生站了出來，找到上級領導，耿直地表示：“不要覺得國外回來的就是好的，我們也是國外回來的?！焙髞響{著自身特色，黃土室順利升級為國家重點實驗室。此后，中國科學院啟動實施知識創新一期工程，在大部分院所都在合并的情況下，重點實驗室又憑實力再次升級為地球環境研究所。

雖已從任上退下，安芷生卻依然關心著研究所的發展。他常說：“研究所所處的地理位置決定了它必須秉持黃土的精神‘如履薄冰、奮發圖強’，前進時要非常謹慎小心，但要不懈地追求更高的目標?！笨吹轿鞑康貐^很多有能力的科學家出走東部，西部科研能力越來越落后的境況，安芷生很焦急，他希望有更多人能在西部堅持下來。當看到所里的小年輕做的硨磲研究，分辨率可以記錄天氣事件時，他又很欣慰。他希望培養更多地球系統科學領域的學生，因為年輕科學家是國家的未來。

安芷生告訴記者，放眼全球，在地球系統科學、全球環境變化研究領域，我國雖在某些方面已處于國際前沿，但在整體上仍與國際社會存在差距。他說：“既要了解過去，又要知道現在，才能預測未來環境變化。預測未來存在很大的不確定性，參數多，而且有人類活動的影響，定量的數據又不夠，克服預測未來的不確定性將會是未來研究面臨的最大挑戰。”

在南京師范學院附屬中學讀高中時，南京大學化學家戴安邦院士到校給大家作報告，他說了一句話，安芷生至今印象深刻?！叭嗽趺礃硬拍芩阕髀斆?？聰明就是注意力集中。”這句話一直影響著安芷生。如今，雖已年近八旬，但他仍愿意集中注意力對全球或區域環境變化的規律和原因做深入的研究，向那些不確定性發起挑戰。

風勁帆滿海天闊，俯指波濤更從容，自強不息、追求卓越的生命更加波瀾壯闊。