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全球环境变化研究院
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一、背景

自20世纪80年代开始,全球变化研究已经成为当代国际科学前沿的系统科学,也是国际社会普遍关心的重大全球性问题。全球变化科学以“地球系统”为研究对象,将大气圈、水圈(含冰冻圈)、岩石圈和生物圈视为一个整体,探讨由一系列相互作用过程(包括系统各组成之间的相互作用,物理、化学和生物三大基本过程的相互作用以及人与地球的相互作用等)联系起来的复杂非线性多重耦合系统—地球系统的运行机制。这种地球系统整体性,物理、化学、生物三大基本过程相互作用的研究,以及人类活动对地球环境影响等都是全球变化研究特别关注的科学问题。

21世纪人类正面临着全球环境变化和社会可持续发展的巨大挑战,一方面人类受到来自变化中地球的严峻挑战,另一方面人类活动正以前所未有的幅度和速度影响地球系统。人类社会如何应对挑战,如何适应未来可能出现的环境变化以及如何有效地适应这种变化,又如何有序管理“地球生命支撑系统”,以满足人类对可持续发展的追求,是21世纪初全球变化研究最终的目的。

全球环境变化既是环境问题,也是发展问题。需要落实节约资源和保护环境的基本国策,加快建设资源节约型、环境友好型社会,以努力控制温室气体排放,增强适应气候变化的能力,促进经济发展与人口、资源、环境相协调。温室气体减排、控制与能源的科学利用紧密相关。发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术,攻克主要耗能领域节能的关键技术;积极发展建筑节能技术,提高一次能源利用效率和终端用能效率;加强可再生能源规模化应用的关键技术研究,以及全球环境变化研究中高新技术的应用,是我们应对全球环境变化的迫切需求,也是西安交通大学的优势所在。

过去10余年,大批科学家投身于全球变化研究,取得一系列重要进展,达成了有关全球变化研究共识,充分认识到21世纪以来,全球环境变化研究必须重视对地球系统可预测的能力;加强过去、现在和未来全球变化的研究;深入开展区域环境变化研究,提高区域和全球可持续性研究的能力。

2010年1月西安交通大学正式成立全球环境变化研究院(西交科[2010]14号),程光旭副校长兼任院长。该研究院成立一年来,引进特聘教授程海(千人计划)博士和黄少鹏博士(三秦学者),组建了相关研究团队。

早在2004年7月,科技部、中国科学院和教育部签署合作框架协议,由中国科学院地球环境研究所和西安交通大学合作共建“西安质谱加速器中心(3MV AMS )”,利用14C、10Be、26Al 和129I 等核素,进行地球环境变化过程的示踪研究,研究核辐射和大气CO2来源的监测技术,为研究和适应区域和全球环境变化服务。

二、定位

根据西安交通大学的多学科资源、工科见长的特色与研究基础,西安交通大学全球环境变化研究院当前的定位是,形成“温室气体—气候变化—科学节能—人居环境—适应对策”的系统研究特色。也即运用开放-联合模式加强全球变化研究的原始科学创新,以先进的同位素示踪和年代学实验室(AMS-14C和MC-ICPMS-铀系)为依托,建立不同时间尺度全球中低纬气候系统的气候变化序列,研究全球框架下亚洲季风和西风带气候变化规律和机理,为提升我国在全球变化领域的学术地位做出贡献。

同时,加强地温和大气气溶胶与全球变暖关系的研究;利用高新技术定量示踪温室气体排放;加强温室气体减排与能源可持续利用关键技术的研究,开创人居环境适应全球变化的技术途径,为我国环境外交、生态环境改善和经济社会可持续发展服务。

、主要研究方向

1、区域及全球环境变化与宇宙成因核素和大气气溶胶的气候环境示踪

建立以石笋、树轮和地温记录为特色的具有高精度年代标尺的不同时间尺度(105-100年)亚洲季风—西风气候和区域温度的变化序列,揭示其变化过程、机理和发展趋势,发展区域气候模式,提高预测能力;应用宇宙成因核素示踪温室气体排放和全球环境变化过程,检测核活动,提高核污染的预警能力;大力开展黑碳、有机与粉尘气溶胶与全球变暖和环境变化关系的研究,评价其区域与全球环境效应,为我国节能减排与环境外交服务。

2、温室气体减排控制与能源可持续利用及其环境效益

建立温室气体源头遏制、迁徙控制及产物处理的全周期控制理论,深入研究重污染行业清洁生产集成技术、生物固碳技术等,发展低碳经济;加强高效低成本的替代能源开发利用技术集成研究,探索地球深部(3km-10km)地热资源利用技术,重点研究生物质及有机固、液废弃物的超临界水热化学气化制氢及厌氧处理技术等,评价其工程应用的可行性及其环境效益。

3、城市适应气候变化的关键途径

研究全球环境变化背景下城市“热岛”效应形成机制与人工调控技术、城市发展和空间形态变化模拟预测技术,发展现代城镇区域规划关键技术及动态监控技术;研究气候变化与极端天气事件对人类健康及人居环境生态环境系统的影响,以及不同区域气候敏感疾病的响应和适应机制,评估我国受气候变化影响的脆弱人群特征及其区域差异;研究城市人居环境生态环境系统综合监测、治理与修复技术,水资源的转化机制和优化配置技术。

4、全球环境变化的适应对策与关键法律问题

加强全球环境公约履约对策及其影响研究,寻求面向可持续发展的人类有序适应对策,提升我国应对环境变化及履约能力;研究碳关税及相关法律问题。