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【学科巡礼】同位素实验室:打造全球气候变化研究新高地

日期:2026-01-13 08:46 浏览量:

作为西安交通大学全球环境变化研究院的核心实验平台,同位素实验室自2010年创建以来,在程海教授带领下,从零起步,发展成为国际一流的铀系年代学及全球变化研究平台。实验室聚焦全球气候变化前沿,在技术方法创新、重大科学发现、人才培养与国际合作等方面取得系列重要突破,为学校地球科学学科跻身世界前沿、服务国家应对气候变化战略作出了突出贡献。

从无到有,筑就国际一流平台

2010年,程海教授告别家人,独自回国,来到西安交通大学,在近乎空白的基础上创建了同位素实验室。面对学校地学学科基础薄弱、硬件匮乏的挑战,程海教授以实验室为家,带领初创团队开启了艰苦的创业历程。从实验室规划设计、设备引进调试,到方法建立、团队培养,每一步都凝聚着辛勤与智慧。

同位素实验室平台

经过10余年发展,实验室现已建成总面积约800平方米,包含U系年代学、稳定同位素、三氧同位素、流体包裹体、有机地球化学及微量元素等多个功能模块的综合性实验平台。

创新引领,成果斐然

突破关键技术,从“0”到“1”建立新方法。实验室始终致力于发展高精度同位素测试技术。团队建立了国内首个、国际领先的碳酸盐U-Pb年代学双方法(稀释剂法/激光剥蚀法)平台,突破了U-Th定年约60万年的时限瓶颈。最近,利用该技术成功将亚洲季风石笋记录拓展至距今69万年,迈出了中国石笋向“深时”探索的第一步。

U系年代学实验室

同时,团队攻克了碳酸盐三氧同位素高精度测试的国际难题,建成国内首个碳酸盐与水样三氧同位素一体化测试平台,测量精度达到国际领先水平,长期稳定在3-8ppm,形成了“海洋—大气—陆地沉积”一体化的分析研究能力,相关成果发表于Science Advances 等国际顶级期刊。

碳酸盐三氧同位素测试平台

产出重大成果,奠定学术标杆。实验室围绕石笋古气候记录这一支柱领域,取得了系列具有国际影响力的成果。团队在Nature、Science、PNAS等国际顶尖期刊发表数十篇论文,其中多项研究首次建立了关键时段的气候变化序列,揭示了亚洲季风、印度季风等气候系统的演变规律与驱动机制,为理解过去、预测未来气候变化提供了重要科学依据。

程海教授带领团队发表的西安交通大学首篇Nature第一单位论文,建立了过去64万年亚洲季风完整记录,成果入选2016年度“中国高等学校十大科技进展”。实验室的研究成果被国际同行广泛引用,程海教授连续多年入选“全球高被引科学家”,在地球科学领域世界引文排名中位居前列。

引育一流人才,打造卓越团队。实验室坚持引育并举,构建了一支结构合理、富有活力的高水平研究团队。合作/引进包括美国加州州立大学Ashish Sinha教授、奥地利因斯布鲁克大学Christoph Spötl教授在内的多名海外知名学者,并培育了张海伟、沙丽娟、李瀚瑛等一批优秀青年学术骨干,他们已成长为团队的中坚力量,入选国家级、校级人才计划。团队营造了“勤、思、静、悟”的治学氛围和“如家般温暖”的育人环境。程海教授以身作则,其勤奋自律、严谨求实、关爱学生的精神深深感染着每一位成员。团队培养的博士后、博士生多数已在国内外知名机构任职,获得国家奖学金、优秀博士论文等荣誉。

深化国际合作,贡献中国智慧。实验室积极搭建国际学术交流平台,主办/协办了多次重要国际和国内学术会议。与以色列、新加坡、巴西等多个国家的研究团队建立了长期稳定的合作关系,共同承担了数项国家自然科学基金国际合作重点项目。实验室平台不仅服务于校内研究,还面向国内外众多高校和科研机构提供高水平的测试服务,提升了我国在该领域的国际影响力。

未来展望:勇攀高峰,服务国家战略

面向未来,同位素实验室将继续围绕全球气候变化这一重大科学命题,立足国家在气候变化研究等方面的战略需求,开展创新性科学研究。

实验室将进一步巩固和拓展在碳酸盐U-Pb 和 U-Th定年、三氧同位素分析等前沿技术领域的领先优势。团队将依托承担的多项国家自然科学基金项目,深入探究,力争在气候演变理论、古气候-现代过程结合、气候变化预测等方面取得更多突破。

实验室将持续优化学科布局和团队结构,加强跨学科交叉融合,完善“方法—数据—机理—应用”全链条研究能力,打造国际顶尖的气候变化研究与人才培养平台。团队将以更加开放的姿态深化国际合作,为地球科学学科发展、应对全球变化挑战贡献更多的交大智慧与力量。

同位素实验室全体师生合影

文字:张海伟、于致源
图片:同位素实验室
编辑:星火

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