王乃昂:瀚海著华章 大漠育英才

日期: 2021-04-09 阅读: 来源: 关键词:

    时光荏苒,岁月如歌。2021年,是中国共产党成立100周年、取得恢弘伟业的重大历史节点,也是兰州大学地理科学系成立75周年、取得诸多成就的重要发展时期。100年中,特别是新中国成立以来,中国共产党在治国理政中始终把教育放在基础性、战略性的地位予以重视,推动我国教育事业、科技事业取得了长足进步,践履着“人民对美好生活的向往就是我们的奋斗目标”的郑重承诺。75年来,一辈辈兰大地理人忠诚于自己的人生选择、忠诚于科教事业,实现了从“跟跑”“并跑”到一些方面“领跑”的跨越,践履着把文章写在祖国大地上的赤子情怀。

当此同庆同贺之际,特采撷新中国成立以来兰州大学地理科学系几代师生在沙漠科学领域所取得的卓有成效、具标志性的研究成果,以及科教融合、人才培养的成效,呈现读者面前,以共同见证、亲历这一特殊的历史阶段,并激励吾辈及后学为实现中华民族伟大复兴贡献力量。需要说明,这里汇集的材料主要来自地球系统科学研究所,对全系广大师生的诸多事迹难免挂一漏万,尤其对一些具体事例涉及的人员和评述等方面,可能会有出入或不准确,热切欢迎知情者不吝指正。

一、早期沙漠研究的开拓者,树立了野外考察的优良传统

地理学的精髓在于发现,而许多发现都基于野外考察。国内外凡有重大成就的地理学家,无不坚持做科学的野外考察去收集第一手研究资料。美国著名地理学家索尔即主张通过实际观察地面来研究地球景观特征,他曾这样评价野外考察:“地理学家的训练就是实地考察的训练”。今天总结地理学大师级人物的基本特征、学术背景和成长历程,可以发现野外考察在其成才过程中起到了至关重要的作用。例如,通过近50年的发展,青藏高原科学考察研究事业造就和团结了一大批高级专门人才,仅1991~2017年期间,兰州大学地理学科就涌现了4位院士。这无疑与地理科学系长期重视野外考察的优良传统有很大关系。

地理科学系创系主任王德基教授在野外考察

1946年秋,著名地理学家、地貌学家王德基教授应国立兰州大学校长、教育家辛树帜的邀请,千里迢迢从重庆来到兰州创建地理系。在此后20余年里,他多次承担重大建设的科研任务,足迹遍及陕、甘、宁、青、内蒙古等省区。每年寒暑假的教学实习,他都亲自带队,辗转野外。地理系成立之初,教师仅有他和冯绳武两人。在人员极端缺乏,图书仪器全无的情况下,作为筚路蓝缕的创业者,他竭尽心力,四处奔走延聘教师、购置仪器和图书等。1952年全国院系调整后,兰州大学正式设立自然地理学专业,并不断发展壮大。到1955年,地理系已拥有“五大教授”,他们是王德基、王景尊、王宗魁、冯绳武和王庭芳教授。

我国系统研究沙漠问题是从1949年后开始的。随着国民经济和各项建设事业的不断发展,沙漠地区的地质、地貌、气候、水文、土壤、植被、文化遗存等方面的研究工作逐渐受到关注和重视。这其中首先需要提到的是王德基教授。1954年、1955年及1956年暑假,结合教学实习和铁道部科研任务,王德基教授率队6次深入腾格里沙漠东南部考察自然地理。1954年暑假,师生十几人从萃英门,至靖远县乘坐羊皮筏子,沿黄河而下。出黑山峡后,即停靠在沙坡头,登岸深入腾格里沙漠,调查地貌类型、沙丘移动规律,观察、采集沙生植物及其生长状况。1955年“五一”节前后,为配合包兰铁路的修建,继续对腾格里沙漠东南部茶房庙一带沙地特征、沙地形成前地面水文植被状况,以及更北面的黑坑(沙地中一种草灌茂密的小形凹地)的形成原因,风沙移动特点与防风固沙方法进行调查研究,并做了采用砾石铺压风沙的实验。上述研究,为包兰铁路的选线、修建以及沙坡头路段的防风固沙工作,做出了不可磨灭的贡献。

1955年,王德基教授在甘肃省漳县指导学生毕业实习

通过实地考察,王德基教授在《腾格里大沙漠东南部的自然景象》一文中写道:“雅布赖大山,其间有个缺口,使西边的巴丹吉林大沙漠能够向东伸出一个沙带,中间有巴音诺尔公梁与腾格里沙漠相隔绝,但在雅布赖山南部与北大山之间也有一个地势低洼地带,形成通道,其间有宽约数百米的沙丘带,使西边的沙丘经过这里与雅布赖盐池南边沙丘连成一片,……也就是巴丹吉林大沙漠向东伸出的一个沙带,直接和腾格里沙漠相贯穿”。这一65年前的科学论断,对于正确认识“三大沙漠握手”的原因,亦即不能简单归因为人类活动,弥足珍贵。今天看来,王德基教授在地貌学方面有深厚的造诣,主要得力于他独到的治学方法,即注重实地考察和理论联系实际。

野外考察作为地理学研究的基本方法之一,在区域地理和历史地理学家冯绳武教授身上也得到了体现。自20世纪50年代以来,他曾多次在甘、青两省实地进行调查。1955年,应中科院周立三、孙承烈、吴传钧、赵松乔等邀约,冯绳武教授参加了甘青交界区农牧区划调查队,奔波于沙漠、草原及原始林区。1960年后,他又与甘肃省治沙研究所原所长郭普等研究人员,多次赴阿拉善高原南缘民勤盆地进行水系演变、湖泊退缩、沙漠化问题调查研究。1963年,他发表在《地理学报》的《民勤绿洲的水系演变》一文,不仅首次系统地说明了石羊河水系演变和猪野泽变迁的历史状况,而且将之细分为自然水系、半自然水系和人工水系3个时代序列,阐述河湖变迁、沙漠化的自然原因与人文原因,开创了我国干旱区人地关系演变研究的成功范例,被国内地理学界广为引用。

1979年10月,冯绳武教授(中)等在马啣山考察

在野外工作中,冯绳武教授不只考察自然地理现象,还十分注意考古文化、古城遗址等调查工作。1985年,他在甘肃省博物馆考古人员陪同下考察了秦安大地湾新石器文化遗址,提出甘肃黄土高原东部是中华民族的摇篮之一,并对中国农业传播路线进行了推测。这一认识对解决我国新石器早期农业发展源流、中华文明多元一体等提供了新思路。关于腾格里沙漠西北缘民勤绿洲的古城遗址,经实地考察与室内文献考证,基本厘清了三角城、连城、古城和红砂堡等4座古城址的时代与名称,为吾辈后学开展沙漠考古与历史地理研究提供了研究范例。1973年,他参加祁连山冰雪资源综合考察队,主要负责祁连山及其周围地区历史气候资料的编撰、整理工作。

改革开放以后,冯绳武先生已年逾花甲,却精神焕发,努力工作,继续进行野外考察。他不仅培养青年教师,而且亲自带研究生,为他们提供参加各种学术会议和实地考察的学习机会。笔者作为他的硕士研究生,即曾受此恩惠。1979年10月下旬,他和鲜肖威、张林源等教授登上马啣山顶(3670m)调查高山草甸。1989年,仍不顾年老体弱,继续进行野外考察,远赴河西走廊调查番禾、骊靬两城,经多方论证否定了后者。后又应约到永登考察,本拟于1992年春夏之交成行,不幸因罹患疾病与世长辞,此愿未果。

二、薪火相传,沙漠环境演变与起源研究开创风气之先

“所谓大学者,非谓有大楼之谓也,有大师之谓也”。2020年9月11日,习近平总书记在科学家座谈会上的讲话指出,科学成就离不开精神支撑。就此而言,兰州大学地理学科的人才培养堪称典例。曾获首届竺可桢野外科学工作奖的李吉均院士,在1999年撰写的《先驱者的足迹》一文中,特别提及地理系创建者的“奉献精神”、“求实精神”,并饱含深意地说:“王德基先生治学严谨,特别重视实地调查。他提倡三勤:腿勤、眼勤、嘴勤,即不怕吃苦爬山、留心多观察、多向老师提问请教。这对地学工作者来说至今仍是至理名言。现在有些学生怕苦,乐于收集现成材料,写文章也就不免炒冷饭,缺乏新意,就像动物园中的老虎,不须自己捕食,也失去了捕食的本领。这样是肯定成不了大学问家的”。此处重述这段文字,不啻是景仰学习老一辈科学家的求实和奉献精神,更重要的是在实际工作中自觉传承这一优良学风。

1990年代中期,李吉均院士在黄土高原野外考察

自20世纪50年代老一辈科学家开启第一次沙漠科学考察以来,地理学科在李吉均院士带领下,不断发扬追求真理、严谨治学的求实精神和甘为人梯、奖掖后学的育人精神,在沙漠科学各分支领域的研究脉络日渐清晰并取得了多方面的进展。其中,对西北干旱区晚第四纪环境演变的研究兴起于20世纪80年代。李吉均院士率先基于湖泊、冰川、黄土等地质载体,在古气候干湿变化、水热配置及其与全球气候系统的联系等方面做出了开拓性贡献。1990年,他提出中国西北地区晚更新世以来环境变迁有两种模式,新疆和青藏高原北部处于西风带,古气候变化服从冰期和雨期同步的模式;甘肃和青海大部分地区主要受季风影响,冰期干冷、内陆湖面大幅度下降、湖泊范围缩小,古气候变化服从冰期和间雨期同步的模式。笔者的第二个国家基金项目“河西地区古湖泊与季风-西风过渡带环境变迁模式研究”,即受此启发而申报获批。随着后续高质量单点代用记录的积累,陈发虎院士等在2008年又提出“西风亚洲”存在显著不同于季风区的气候变化“西风模态”等概念。薪火相传,于此可见一斑。

在沙漠研究的国际学术交流方面,1988年张林源教授邀请德国柏林自由大学地理系Pachur教授等开展的合作研究。Pachur等在1995年,以及张虎才等在1997年,先后报道了石羊河终端湖高湖面的年代序列。他们认为在末次冰期间冰段(MIS3)或距今约2.3~4.3万年,腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠西北缘内陆河终端湖出现最高水位,据此提出了“腾格里大湖期”概念。此项研究引起国外学者的重视,且在争议中不断得到验证。2011年,笔者等在徒步穿越巴丹吉林沙漠科学考察的基础上,通过对阿拉善高原4大湖泊古岸堤碳14定年,获得了更多的高湖面地貌学、沉积学证据,进一步佐证了MIS 3阶段阿拉善高原存在大湖期,且存在次级时间尺度的湖面波动。之后,李育教授又通过对孢粉浓缩物AMS测年,提出沙漠地区湖泊沉积测年差异较大的影响因素除了硬水效应,还有再沉积作用。

2009年9月,地理科学系师生徒步穿越巴丹吉林沙漠开展科学考察出发仪式

2010至2016年,地球系统科学研究团队通过对巴丹吉林沙漠湖泊群的全域考察和定位观测,获得了大量第一手水文气象数据资料与全新世湖泊沉积的地貌学和生物遗迹证据。发现近几十年来巴丹吉林沙漠湖泊数量与面积整体趋于减小,同时东南部也存在湖泊水域增大与湖泊新增现象,其原因是由于湖泊补给非同源性或湖泊补给方式存在差异所造成。在千年尺度上,发现巴丹吉林沙漠全新世早、中期湖盆面积扩大,泛湖期开始于距今1万年左右,大致在8.6~6.6千年达到全新世最大高湖面,当时区域气候相对暖湿;晚全新世(约3.5千年至今)湖泊普遍出现退缩乃至干涸。从气候环境变化角度,证明南部和东南部深层地下水补给量增多,是巴丹吉林沙漠全新世泛湖期发育和维持的关键。至此,在巴丹吉林沙漠研究方面,兰州大学逐步走到前列,从而获得了国家自然科学基金重点项目的支持。

在寻求古气候证据方面,本研究团队还发现距今1.1万年前沙漠地区存在古多年冻土(保留的遗迹主要是砂楔),不少湖盆晚冰期沉积芒硝层,巴丹吉林沙漠湖盆全新世初期发育泥炭(距今1.1~1.0 万年为成炭期),尤其埋藏泥炭层、芒硝层足可作为晚更新世与全新世层型剖面的“金钉子”。李卓仑副教授根据植物钙质根管的形成时代及其所揭示的降水量阈值研究,揭示巴丹吉林沙漠在距今7.7~5.3 千年期间年降水量可能达到200 mm。他们还采集了巴丹吉林沙漠风积砂、湖泊表层沉积物、腹足类壳体等材料,明确了代用指标的古环境指示意义,进一步探讨了14C测年结果的可靠性。研究成果先后被《Earth Surface Processes and Landforms》和《Journal of Sedimentary Research》等国际主流地貌学、沉积学期刊作为封面论文。

2018年,博士生陈秋洁以第一作者在《Journal of Sedimentary Research》发表封面论文

关于中国北方沙漠的起源和年龄,是一个长期以来争论颇多的问题。过去认为,世界上许多沙漠是在最近地质历史时期才形成的。例如,原苏联学者E·N谢里万诺夫在1960年曾认为塔克拉玛干沙漠开始于第四纪末期或更晚的时期。国内学者对此提出质疑,并通过对古地貌、古气候及其演变过程和古水文网的分布等分析研究后得出结论,指出现在塔克拉玛干沙漠的规模是从中更新世(距今73万至12.5万年)以来直到今日不断发展的结果。近年,孙东怀教授及其研究团队实施了“中国沙漠钻探计划”,先后在腾格里、巴丹吉林、乌兰布和、库布齐和古尔班通古特沙漠进行了岩芯钻探。结果显示,现代意义的腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠分别出现于距今90万年和110万年,古尔班通古特沙漠也可能形成于早-中更新世过渡期。尽管关键的年代学证据尚存争议,但无疑体现了敢于提出新理论、开辟新领域、探索新路径的科学精神。

三、坚持批判性思维,陆面过程研究向传统理论提出新挑战

习近平总书记在科学家座谈会上的讲话着重指出:“科技创新特别是原始创新要有创造性思辨的能力、严格求证的方法,不迷信学术权威,不盲从既有学说,敢于大胆质疑,认真实证,不断试验”。地球系统科学研究团队在探索沙漠陆气相互作用这一气候学的基础问题时,既遵循科学发展规律,又坚持批判性思维,从而发现了有别于前人的湖泊气候“暖岛效应”现象。

2009年9月,地理科学系师生在巴丹吉林沙漠腹地乌尔塔•布拉格考察

传统观点认为由于太阳辐射对不同下垫面加热的非均匀性,沙漠或戈壁等干旱地区的绿洲或湖泊相对于周围环境是一个冷源,从而形成了一种特有的区域气候特征,即“冷岛效应”。我们根据野外考察和与牧民访谈获得的沙漠物候资信,首先由张洵赫博士利用MODIS产品数据对巴丹吉林沙漠冬季地表温度进行研究,发现沙漠腹地湖泊区冬季白天和夜晚平均地表温度为6.10℃和-14.37℃,沙漠外围区分别为4.25℃和-15.44℃,沙漠周边区分别为4.07℃和-14.29℃,即存在沙漠腹地湖泊区地表温度明显高于沙漠其他区域的“暖岛现象”。

梁晓燕博士继之利用野外观测实验站与沙漠外围国家基本气象站的数据资料,对比分析了巴丹吉林沙漠日平均温度T≥ 0℃积温、T≥10℃积温和T<0℃负积温的空间分布特征,结果发现沙漠腹地湖泊区T≥0℃积温、T≥10℃积温和T<0℃负积温分别比周边地区高412.4℃、429.5℃和96.0℃。T≥0℃积温、T≥10℃积温持续时间比周边地区均长9天,T<0℃负积温持续时间比周边地区少2天。在此基础上,通过对比研究沙漠腹地积水湖盆及干涸湖盆内的气象水文观测资料,发现沙漠腹地湖泊区的暖岛效应在冬季表现得更为明显,且当湖泊面积达到1.9平方千米时,暖岛强度平均达到1.8℃。在日尺度上,湖泊区暖岛效应在夜晚表现更强,暖岛强度可由夏季夜晚的0.8~1.6℃达到冬季的2.2~4.2℃。湖泊热储量及湖水、地下水的温度观测结果表明,湖泊热储的变化及深层地下水释热,是形成暖岛效应的重要原因。

2012年4月,地理科学系研究生在巴丹吉林沙漠采集涡度相关系统观测数据

为探讨植被物候对巴丹吉林沙漠气候暖岛效应的响应,于2017年11月在沙漠腹地湖泊区和外围,分别布设了两台红外数字相机进行沙枣树的物候监测。梁晓燕博士利用数字图像分别提取了两个站点沙枣树的返青期、成熟期和休眠期。同时,利用人工目视判读的方法对上述结果进行了验证。结果显示,在沙漠腹地车日格勒站,沙枣树的返青期、成熟期和休眠期的初日分别为年序日第83天、第111天和第340天,生长季为258天。沙漠外围的两个井站,沙枣树的返青期、成熟期和休眠期的初日分别为年序日第106天、第133天和第329天,生长季为224天。发现沙漠腹地沙枣树比外围返青期提前23天,休眠期推迟11天,生长季延长34天。二者的物候差异除与两个井站的海拔高度较高有关外,主要是巴丹吉林沙漠湖泊区暖岛效应所致。这一发现无疑向传统的“冷岛效应”理论提出了新挑战。

四、基于两个导向,系统开展沙漠地区水循环与水量平衡研究

习近平总书记强调,科研选题是科技工作首先需要解决的问题,要坚持需求导向和问题导向的原则,科技工作者要肩负起历史责任。这一要求,对于开展干旱沙漠地区的基础研究,无疑指明了方向。

众所周知,准确评估水体蒸发真值不仅是水量平衡和水资源可持续利用研究的关键环节,也是深入了解地下水-地表水-大气水相互转换机理的核心问题。巴丹吉林沙漠拥有世界上高度最大的沙丘和110个左右常年积水湖泊,并形成了独特的湖泊-沙丘相间分布格局。该沙漠腹地年平均降水量约100mm,远无法满足蒸散发需求,其间分布的湖泊主要依靠深层地下水源补给。目前,这些湖泊接受了多少地下水补给,在蒸散发过程中消耗了多少水分以及可向人类提供的水资源量级尚存争议。早期相关研究多用沙漠周围数据资料表征腹地情况,且未考虑蒸发的盐度效应,造成水量平衡分析结果的较大误差。随着交通、通讯条件改善和科技水平的提高,本研究团队在沙漠腹地开展的定位观测对湖泊群的蒸散发过程和水量平衡研究逐渐有了新的认识。

2010年9月,地理科学系师生在巴丹吉林沙漠腹地采集样品

为确定巴丹吉林沙漠湖泊蒸发的盐度效应和蒸发真值,相关研究生在沙漠腹地苏木吉林湖区克服严酷的自然条件,驻地开展了为期半年的不同TDS(表征水体盐度的指标)水体蒸发观测实验。研究表明,风速是淡水蒸发皿水体蒸发的第一优势影响因素,高盐度水体蒸发的优势影响因素为气温和日照时数。各TDS水体在月尺度上的蒸发皿蒸发量具有相似的时间变化趋势,且随水体TDS增加,蒸发皿水体蒸发量减少的变化规律十分明显。硕士研究生张文佳据此构建了沙漠腹地水体蒸发比(含盐水体蒸发量与淡水蒸发量的比值)与相应盐水面蒸发量的回归模型,可适用于相似条件下缺少实地观测的高盐度水体的蒸发量计算。她基于实地水样采集和实验室离子测定获得各湖泊的水体TDS值,进而计算了105个常年积水湖泊的年平均蒸发量,大致在1200~2000mm。这一研究结果,为干旱沙漠地区水资源开发利用、湿地生态保护提供了科学依据。

过去巴丹吉林沙漠蒸发研究集中在湖泊水面蒸发,较少考虑湖区的陆面蒸散发过程。实际上,沙漠腹地湖盆具有相当面积的浅层地下水埋深区,且几乎半年时间里植被十分繁茂,其潜水蒸散发量不容小觑。张文佳结合野外考察和观测数据,认识到地下水位的日尺度变化呈规律性特征,其本质是地下水的垂向蒸散发耗散和侧向补给的动态平衡过程。根据这一地下水位动态变化过程,定量估算了相应区域湖盆内地下水埋深3m以内的潜水蒸发量,发现植被覆盖区潜水蒸发量高于裸地,且潜水蒸发量与湖面蒸发量处于同一量级,这一发现说明潜水蒸发是巴丹吉林沙漠湖区水量平衡研究中不可忽略的因素。

2010年10月,地理科学系师生在巴丹吉林沙漠调查植被

在极端干旱的沙漠地区,常见的植物是耐旱的草本植物或灌木,但在巴丹吉林沙漠的高大沙山中上部,发现“乔木化”生长的短穗柽柳分布广泛。在如此干旱的环境下,柽柳远离湖泊和潜水,它是是如何获取水分维持生长呢的?对此,张进虎博士通过实地土壤水分监测,测定沙层水、茎秆水及其潜在水源的δ18O和δD值,探索其水分来源。结果发现柽柳分布区土壤含水量高于裸露沙山,降水入渗快而深,在沙山温度梯度的驱动下土壤中的水分可上下运移,保持湿沙层处于湿润状态,柽柳在不同季节可利用不同深度的水分,度过干旱期维持生长。这一发现很好的解释了巴丹吉林沙漠高大沙山上乔木化生长的柽柳维持生长的机理或水分利用策略。

近年来,植树造林、旅游开发等人类活动对沙漠地区水循环与生态系统造成了显著的影响。张洵赫博士利用GRACE重力卫星数据、MODIS NDVI产品、Landsat产品以及气象站数据等,对不同空间尺度上的巴丹吉林沙漠地区的人类活动、植被变化与生态水文过程进行研究,并通过对沙漠腹地多个湖泊和地下水水位的常年观测,验证了人类活动与植被和水文过程间的联系。研究结果显示自2003年以来,巴丹吉林沙漠及其周边地区的植被在人类活动强烈的地区有明显增长;在降水未减少的情况下,随着的植被增长,该地区总水量下降趋势明显。这一研究不仅提供了有效的沙漠地区生态水文过程监测手段,而且深化了对沙漠地区人类活动、水文与生态系统的认识,为巴丹吉林沙漠生态保护和建设、区域可持续发展提供了科技支撑。

2017年8月,地理科学系师生开展纪念中国西北科学考查团成立九十周年活动

五、跨学科交叉,沙漠考古与历史地理研究进入新阶段

地理学作为传统基础学科,同时具备交叉学科特性。习近平总书记指出,基础研究要鼓励自由探索和充分的交流辩论。这一指导性意见,对于沙漠考古与历史地理研究,可谓切中肯綮。

为在沙漠历史地理问题上建立兰州大学的话语体系或话语权,本研究团队连续十余年在我国北方沙区顶烈日、冒酷暑,先后对100多处古城址进行了勘察,得出了一系列迄今为止较为精确的基础地理信息数据,为进一步探索历史时期沙漠化与气候变化和人类活动的关系奠定了基础。宁夏大学何彤慧教授在攻读博士学位期间,据之撰写完成了《毛乌素沙地历史时期环境变化研究》专著,2011年获宁夏社会科学优秀成果二等奖。在毛乌素沙地调查古城遗址时,还发现多处汉、唐古城墙体中夹有“夯层沙”,通过对其成因、时代及其环境意义的分析,得出了在这些古城兴建之前贺兰山以东的草原地带就已存在沙漠化的结论,如此实证研究无疑令人信服。

2010年,何彤慧博士以第一作者出版《毛乌素沙地历史时期环境变化研究》

从空间分布的机理或规律寻求地表事物的本质和属性,是地理学方法的科学意义所在。这种方法,在历史地理研究中突显了其“以地证史”的特殊价值。众所周知,在中国北方沙区分布有不少汉、唐遗址,若干重要古城的位置与时代,诸如朔方郡、居延城、玉门关、六胡州等学界一直存在歧义。本研究团队采用地图分析、遥感影像、历史文献、考古发现、测年技术等跨学科交叉方法,确定了明长城兴武营是唐代“六胡州”的鲁州所在。这不仅提供了历史时期沙漠化研究的时空坐标,为解决“六胡州”的地域范围提出了切入点,而且对于历史学、民族学、地理学的研究及当地历史文化资源保护和旅游开发等也非常有价值。2019年,我们又在兴武营东北侧发现了一处唐代古城址,并进行了无人机航拍,为确定鲁州地望所在提供了坚实的考古学证据。

历史地理是以史料考证为主、实地考察为辅的专门学科,亦即主要依靠史料进行研究,实地考察在很多情况下只是印证史料,或对史料进行补充。由于受到各种原因、尤其汉文典籍缺乏的制约,在沙漠地区进行历史地理研究,仅凭文献考证有时难以得出真正有价值的成果。例如唐玉门关及其所在镇戍,是丝绸之路具有枢纽性功能、中国历史上最著名的关隘,曾出现在无数名诗佳句之中。汉代以后,玉门关东迁到今甘肃省敦煌市以东的瓜州县境内,这已成为考古学、历史学界的共识,但唐玉门关的地理位置和具体遗址争论颇大。本研究团队在持续多年实地考察的基础上,采用历史文献与考古遗存互证的跨学科交叉研究方法,从区位、地貌、水资源、交通、军事等维度切入,提出了唐玉门关地望新的研究视角和合理看法,研究成果于2020年在《中国边疆史地研究》刊出,得到了甘肃省文物局主要负责人的肯定。

2021年,博士生温鹏辉以第一作者在《Quaternary Research》发表封面论文

兰州大学地处我国三大自然区交汇点,具有开展冰川、沙漠、黄土、青藏高原等基础研究的区位优势,沙漠研究始终应是不懈努力的科研方向。2021年伊始,本研究研究团队又在国际期刊《Quaternary Research》发表封面论文,从而标志兰州大学历史地理研究迈上一个新台阶。论文已于2021年1月正式刊出,题目为“Fluvial incision caused irreversible environmental degradation of an ancient city in the Mu Us Desert, China”,文中三岔河古城遗址航拍图被选为当前期刊封面,并被列为新年第一期的首篇。新华社为此还专门进行了英文报道。

六、着眼未来,积极建设沙漠科学观测研究站

“抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来”。地理学作为一门认知性和实践性强的学科,明显地依赖于野外考察、对地探测、原位观测和室内实验所获得的基本资料、大数据及其相关信息。由于地表现象大多不能在实验室重现,沙漠科学研究明显有别于生物学、物理学与化学。20世纪70年代以来,随着遥感技术与地理信系统的发展,地理学进入了空间时代和实验科学阶段。在地理学从经验科学走向实验科学的进程中,地表过程的定量科学实验推动了其快速发展,许多观测实验甚至成为科学认识和研究方法进步的里程碑。因此,在地理学发展从定性走向定量的今天,要得出深刻的科学规律,亟待建立有连续观测功能的野外定位(点)实验站。

基于上述认识,地理科学系按照“一站多点”、“点-线-面结合”的建设模式,近15年来先后建立了巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、祁连山和锁阳城科学观测实验站。其中,巴丹吉林沙漠科学观测实验站建设比较完备,可以开展各种类型的气象观测及原位实验。尤其是不同下垫面的对比观测、不同海拔高度的梯度观测,使观测结果具有高精度、规范性和可对比性等特点。观测资料可为沙漠陆面过程、风沙地貌、水量平衡、碳循环、生态保护等研究提供科学数据支撑,野外台站也可开展本科生实习、科研训练和学术交流等。

兰州大学巴丹吉林沙漠野外科学观测实验站一角

目前,兰州大学沙漠科学观测研究站基本建成多专业融合、站点互补、地面监测与遥感监测结合、驻测与巡测相结合的点、线、面一体的野外观测站网体系,填补了我国沙漠腹地水文气象资料的空白,提高了兰州大学在沙漠科学观测与研究领域的学术地位。未来建设目标是进一步整合跨学科力量,着力建设科学问题明确、适应国家需求、特色鲜明的科学观测研究站,并争取早日建成地域关联、达到国内先进水平的野外观测台站,为基于“发现学习”理念的国家基础科学人才培养提供支撑平台。

“一分耕耘,一分收获”。这些令人鼓舞的研究成果,无疑是新中国培养出来的几代兰大人坚守奋斗、协同创新的智慧结晶,也是党和国家对科教事业高度重视的缩影和见证。作为科技工作者的普通一员,理应感恩中国共产党百年奋斗所创造的伟大成就和国家的富强。一代人有一代人的奋斗,一个时代有一个时代的担当。吾辈有幸见证、亲历百年变局,特编写此文借为感念一个大时代的到来,同时也深感任重道远、时不我待。学无止境,让我们继续弘扬“勇闯三极”的奉献精神,遵循科学发展规律,努力推动沙漠科学研究创新成果不断涌现,以不辜负新时代赋予兰大人的历史使命。

    作者简介:

    王乃昂,1962年生,中国民主同盟盟员,兰州大学环境资源学院教授、博士生导师。1983年毕业于兰州大学地质地理系,同年留校任教至今。现任兰州大学冰川与沙漠研究中心主任、政协甘肃省委员会委员,兼任甘肃省地理学会副理事长、中国科学探险协会常务理事、副秘书长等。主持国家自然科学基金重点项目、国家重点研发计划项目等课题20余项,发表研究论著150余篇、部,曾获国家科技进步二等奖、国家级教学成果一等奖,2018年入选“万人计划”领军人才。

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文:王乃昂
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编辑:肖超元
责任编辑:许文艳