4月24号,北京师范大学系统科学学院的樊京芳教授应邀来我院进行学术交流,并作了题为《统计物理方法在复杂地球系统的应用》的学术报告。
报告中樊京芳教授概述了复杂网络方法在研究气候系统中的应用,并着重介绍了他们近日在《nature climate change》上关于青藏高原处于气候临界点的工作。
气候临界点(climate tipping point)这一概念最早于2008年在气候学界被提出。通俗地说,临界点就是量变引起质变的关键节点。南美亚马孙热带雨林是全球备受关注的主要气候临界点之一。多年来,亚马孙雨林持续遭到人为砍伐与破坏,变得越来越“支离破碎”,生物多样性不断丧失,许多科学家指出“地球之肺”越来越接近(甚至有可能已经越过)不可恢复的临界点——它将从一个收集二氧化碳的“碳汇”转变为主要碳排放源。
他们开创性地使用了复杂网络方法搭建了一个气候网络,将全球分为65000多个子区域的网格节点,用过去40年(亚马孙雨林大量砍伐发生的时间)的全球气候数据分析了这些节点之间的变化和相互影响。通过这种方法,他们可以了解到任意一个节点的临界要素对另一个节点的影响,尤其是,会关注到一些临界点要素跟其他的临界点要素之间的关联性。
他们的研究揭示了南美亚马孙热带雨林的砍伐与毁坏正在影响15000多公里外的青藏高原的气候。两个地区的各种极端天气在气候变化影响下同步发生,并且从2008年开始,青藏高原积雪覆盖范围已逐渐失去稳定性。他们的工作开辟了一个全新的研究全球气候临界点的方法。

樊京芳,北京师范大学系统科学学院教授,博导。2014毕业于中科院理论所,后赴以色列巴伊兰大学、德国波茨坦气候影响研究所(PIK)等从事博士后研究,2020年1月任PIK助理教授,2020年10月入选海外高层次人才引进计划-青年项目,任北京师范大学副教授、教授,并担任PIK客座教授。科研工作主要集中在统计物理和复杂系统的相变临界现象与动力学演化,开展了对地球复杂系统的研究,发展和开发了一系列框架和范式用以研究气候系统、地表的拓扑结构,及进行地震的预测。在复杂体系相变与临界现象理论、极端气候的预测及影响、气候-社会系统的关联及全球气温变暖的影响等领域,取得了一系列具有国际影响力的成果。先后以第一或通讯作者在Nature Physics,Nature Climate Change,PNAS, Physics Reports,Journal of Climate等国际权威期刊上发表论文60余篇。主持和参与基金委面上、重点,军科委项目多项。担任国际期刊Atmosphere,Frontiers in Physics客座编委,中科院四刊青年编委。曾荣获以色列政府PBC fellow。