青藏高原东北部基于孢粉方法的古海拔重建及其气候效应。 中科院青藏高原所 供图
有“地球第三极”和“世界屋脊”之誉的青藏高原，其东北部是什么时候快速隆升到如今的海拔高度？隆升过程对生态环境有何影响？这些学术议题长期以来备受科学家关注。
建立反演古海拔高度新方法
中国科学院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)方小敏研究员带领新生代环境团队多位成员，并联合中科院西北生态环境资源研究院苗运法研究员等中外多位学者协同攻关，利用3088个现代表层孢粉样品数据库，从生物指标角度，建立反演古海拔高度的新方法，重建出青藏高原东北部古海拔演化历史，揭示该地区主要在约1100万-700万年前快速隆升，并产生强烈的环境效应。
这项青藏高原隆起及环境影响重要研究成果论文，近日在国际著名学术期刊《科学》(science)发表。论文评审人认为，该研究从生物指标方面创立一种重建古高度的新方法，为更系统深入揭示青藏高原古高度历史，深化认识新生代造山作用及其导致的气候和生物多样性演化提供出重要的新途径，有利于推动学科进步。
生物新方法重建青藏高原东北部快速隆升历史。 中科院青藏高原所 供图
多种植物可作良好海拔指示计
论文共同通讯作者方小敏研究员指出，青藏高原地表如何隆起，对于检验高原隆升的动力学模型，理解季风-干旱环境格局形成、亚洲地形与大江大河形成演化、风化剥蚀与全球变化等一系列重大科学问题至关重要，目前尚未形成统一定论，青藏高原东北部古高度研究更是相对薄弱。“寻找一种行之有效的，有别于现有基于同位素和叶相分析两大定量重建古高度的其他方法，可为解决诸多地区古高度争议历史提供重要的独立判别证据。”
基于此，方小敏率团队与合作者从与海拔关系密切的山地针叶树类群入手，发现适宜在山地中低海拔生长的铁杉属、罗汉松属和偏爱中高海拔的冷杉属、云杉属可以作为良好的海拔指示计。研究团队科学剔除纬度效应等影响后，创新性构建出一种定量刻画过去海拔的植物孢粉新指标，从而建立现代海拔计算方程，并用第四纪以来青藏高原地区的孢粉记录验证其准确性。
在新生代晚期发生强烈隆升
方小敏介绍说，研究团队利用青藏高原东北部柴达木盆地4条年代准确的剖面和钻孔的孢粉数据，结合剖面上发现的植物化石，利用新建立的海拔计算方程，矫正后分别获得柴达木盆地东段和西段两侧山体1600万年来连续的古高度变化记录，揭示柴达木盆地在约1500万年前东、西部的古海拔分别为1332±189米和433±189米，其后，东段在约1100万年前迅速抬升至3685±87米，西段在约700万年前迅速增加至3589±62米，已接近现代高度。
他强调，这项研究表明，青藏高原东北部在新生代晚期，即约1100万-700万年前发生强烈隆升，这个隆升不容小觑，它对区域气候环境和生态演化产生了极其重要的影响。
一是研究团队通过运行高分辨率区域气候模型就发现，如果青藏高原东北部海拔降低2/3，高原东北部年降水量将减少50%以上。
二是青藏高原南部和东南部的喜马拉雅山和横断山地区，降水量分别增加50%和150%，研究团队分析得知，其主要原因是山脉雨影效应增强和区域环流变化共同影响所致。这一认识与柴达木盆地西部荒漠植物类群逐渐增多以及出现钙化粗骨架鱼相吻合。
三是在喜马拉雅山和横断山脉，由于降水量显著增加，已增强当地植被和爬行动物的多样性，表明青藏高原东北部隆升引起的降水变化，影响到整个青藏高原区域的气候和生物演化。