学术成就


  黄建平长期扎根西北,专注于半干旱气候变化研究,在前辈科学家的指导下,带领团队从综合观测入手,将野外观测与理论研究相结合,区域尺度与全球尺度相结合,阐明了影响半干旱气候变化的主要物理过程(下图),构建了半干旱气候变化机理研究的理论框架,系统研究了气溶胶-云-降水相互作用,陆-气相互作用和海气相互作用对半干旱气候的影响,取得了一系列基础性强、影响力高的原创性研究成果,推动我国半干旱气候变化研究走到了国际前沿。部分研究成果获2013年度国家自然科学二等奖(排名第一)。


  在国内外学术期刊发表论文223篇(SCI收录138篇,其中第一或通讯作者76篇)。在国际气候变化顶级期刊《Nature Climate Change》(2016年影响因子为17.184)发表论文3篇,其中2篇为第一兼通讯作者,2016年第一作者论文被选为封面文章,并入选2016年度中国科学十大进展TOP30。近期《Reviews of Geophysics》邀请黄建平撰写了半干旱气候变化研究的综述论文。

 

半干旱气候变化的主要物理过程示意图

 

主要学术贡献:


一、发现了全球半干旱区的强化增温和加速扩张现象
     

 

  黄建平近年来将研究视野从我国西北地区扩展到全球,发现半干旱区是近百年来全球除北极地区以外增温最显著的地区,尤其在冬季北半球中高纬度干旱半干旱区增温达1.67℃, 是全球陆地平均增温的2倍, 对全球陆地增温的贡献高达45%,后续用非线性分析方法也证实了这一结果,成果发表在《Nature Climate Change》(下图左)。黄建平还进一步揭示了全球CO2 排放与增温速率在空间分布上存在显著的非对称性,提出了强化增温现象的热力学机制,并预估当全球平均增温达2℃时干旱半干旱区增温将达3.2~4℃, 易引发严重气候灾害(下图中),该成果为IPCC 全球升温1.5℃特别报告提供了新的科学依据。


  针对干旱半干旱区面积扩张的观测事实,黄建平提出了陆‐气相互作用与干旱化的反馈机制,发现地表增温和人类活动对下垫面植被的破坏会抑制土壤碳储力,释放更多CO2 进入大气,同时加剧区域干旱化。预估干旱半干旱区在未来温室气体高排放情景下将加速扩张,至本世纪末将超过全球陆地面积的50%,且3/4 的扩张将发生在发展中国家。相关成果发表于《Nature Climate Change》(下图右),这是该期刊首次将我国学者独立完成的研究成果以封面论文发表,入选ESI 全球环境领域Top 1%的高被引论文和Top 0.1%的热点论文。

 

 

左   2014年发表《Nature Climate Change》论文(第一作者为黄建平的博士研究生)
中   2017年再次发表《Nature Climate Change》论文(黄建平为第一兼通讯作者)
右   2016年发表《Nature Climate Change》封面论文(黄建平为第一兼通讯作者)
 

二、揭示了沙尘气溶胶影响西北干旱气候的机理     
 

  以往对于沙尘气溶胶如何影响我国西北地区云、降水及半干旱气候等方面的研究相对匮乏,黄建平针对这一亟待解决的前沿问题进行了系统深入研究,提出了联合主、被动遥感识别云和沙尘的新方法,定量描述了东亚沙尘气溶胶的三维分布结构,揭示了东亚沙尘气溶胶的传输路径和垂直分布特征。发现了青藏高原西北部无人区夏季频繁出现沙尘天,阐明了沙尘气溶胶影响干旱气候的主要途径,该成果被《Nature Geoscience》选为研究亮点重点介绍并认为此研究“开拓了新的研究思路”。基于系统的沙尘观测成果,发现我国西北地区沙尘气溶胶可作为冰核来改变冰云的微物理特性、云量和云寿命,并进一步明确提出了沙尘气溶胶半直接效应对干旱化的影响机理。相关研究被 《Reviews of Geophysics》综述性论文评价为“证实了沙尘气溶胶可通过吸收太阳辐射加快大气低层水云中云滴的蒸发、云水路径的减少,这种半直接效应在中国西北半干旱地区云发展和干旱化加剧过程中扮演了重要角色”。上述研究系统揭示了沙尘影响西北干旱气候的物理机制,丰富并加深了对干旱化机理的认识,受到国内外同行的高度评价,    获得2013年度国家自然科学二等奖(排名第一)。

 

荣获2013年度国家自然科学二等奖(排名第一)
 

三、阐明了我国半干旱气候系统的典型特征

 

  我国西北干旱半干旱区地广人稀、生态环境脆弱,缺乏先进探测手段和多种仪器的综合集成观测。黄建平历经十余年,带领研究团队建立了我国西北地区第一个具有国际水准的半干旱气候与环境监测站(SACOL),研制了适用于野外恶劣条件下作业的移动监测系统并获国家发明专利,在我国西北干旱半干旱区开展了长期定点连续观测,并组织了多次具有国际影响力的大型野外综合观测试验,系统获取了我国西北典型干旱半干旱区长期连续的第一手高精度观测资料,揭示了干旱半干旱区气溶胶光学和辐射特性、云微物理特性、辐射能量收支、大气边界层结构及陆-气相互作用的典型特征,这些不同时空尺度要素的系统观测成果为干旱化机理的研究奠定了基础,该成果发表于国内SCI期刊《Advances in Atmosphere Sciences》并在该期刊2008-2012年全部刊文中引用率排名第一,SCI引用126次,CSCD引用89次。

 

在我国西北干旱半干旱区组织了多次具有国际影响力的大型野外综合观测试验