首都科學講堂第647期《珠峰高程測繪密探》

信息來源:北京科學中心      發布時間:2020-06-15

  2020年6月13日,受新冠肺炎疫情影響,首都科學講堂線上開講,本次首都科學講堂邀請了中國科學院大氣物理研究所研究員高登義,為大家帶來主題為《珠峰高程測繪探秘》的精彩講座。

  應對疫情防控,首都科學講堂線上開講。為堅決貫徹落實習近平總書記對新型冠狀病毒感染的肺炎疫情作出的重要指示精神,北京科學中心堅持“疫情不解除,科普不掉線”,積極開展疫情防控和應急科普,切實做好知識普及和引導科學防控等工作。本期首都科學講堂使用科學加APP、騰訊新聞客戶端、新浪科技客戶端、一直播APP等平臺開展直播,采用“直播+錄播”雙管齊下的新穎方式,讓公眾足不出戶,也能獲得最權威、最前沿的科普內容和資訊。首都科學講堂在疫情防控期間將靈活運用各類載體形成宣傳陣地,利用網絡手段為公眾帶來更多豐富主題的線上活動,進一步發揮科普在疫情防控中的重要作用。

珠峰高程測繪探秘

  4月30日下午,2020珠峰高程測量正式啟動。5月27日11時,2020珠峰高程測量登山隊歷經磨難,成功登頂世界第一高峰——珠穆朗瑪峰,振奮人心。想知道我國為什么會在今年重新啟動珠峰高程測量嗎?這一舉動有著怎樣的意義?在珠峰高程測量的過程中發生過哪些故事?

第一講 珠峰高程測繪的意義

  今年5月27日,我國測繪專家和登山隊員登上了珠穆朗瑪峰頂。這個日期具有特殊的意義——1975年中國登山隊第二次攀登珠峰也是在5月27日。1975年的那一天我是在珠峰大本營,得知登頂成功后我非常感慨,填了一首《清平樂·珠峰測繪》,和大家分享一下:天高云淡,登頂喜俯瞰。豎立覘標精測量,四十五年瞬變。世界屋脊演化,氣候環境轉換。今日再親珠峰,敢問升降快慢?

  與1975年相比,今年的珠峰高程測繪無疑吸引了更多人的注意力,成為了媒體的焦點之一,因為在這個世界各國都忙于應對疫情的時候,我們中國卻敢于重新測繪珠峰,這是世界上其他國家的人辦不到的。那么,我們為什么要在今年5月份重新測繪珠峰呢?其實是因為去年尼泊爾已經在南坡測繪了珠峰高程,他們希望我國能夠從北坡進行測繪,得到測量結果后共同發布最新數據。有些人或許注意到了,新聞中說的大多是“2020珠峰高程測量”,為什么我現在說的卻是“測繪”?“測繪”和“測量”究竟是什么關系呢?我們要明確一點,測繪和測量是不同的。具體來說,測量指的是針對某一點測量高度和經緯度,但我國測繪總局的目的絕不僅僅是為了單純測量某地的高程。以珠峰為例,在測量珠峰高程的同時,還必須測量珠峰地區地形地貌的高度和經緯度,從而繪制整個珠峰地區的地形圖——這就是測繪,包括測量和繪圖兩方面。

  那么,我們花了這么多精力來測繪珠峰的高程到底有什么意義?我們知道,我國在1975年測繪出的珠峰高度是8848.13米,2005年是8844.43米,而這兩次都是在珠穆朗瑪峰豎立了覘標,用最精確的手段得到的結果。從1975年到2005年的30年里,黃海海平面上漲了70厘米,將這個變量剔除之后可以發現,2005年的珠峰高度比1975年減少了0.42米。此前,地球物理學界公認珠穆朗瑪峰的高度以每年3-4毫米的速度在上升。而2005年珠峰高程測量的結果無疑推翻了這一推測。由此又引發出關于珠峰高度是否會持續下降,青藏高原和喜馬拉雅山脈高程是否會隨之變化,如果它們下降了又會對氣候環境產生怎樣影響的討論。

  專家們之所以如此關注青藏高原的高度變化,是因為其影響巨大。首先,青藏高原影響沙漠分布。大家看這張圖,圖中有一條黑色的粗線,這是北半球沙漠分布示意圖。我們可以清楚地看到,在青藏高原的西側,沙漠主要分布在北緯20-30度之間,而在青藏高原附近,青藏高原的屏障作用把沙漠頂到了其北側,也就是北緯40度以北,而青藏高原的東側是沒有沙漠的。大氣物理學家做過實驗,假如將平均海拔高度4000-5000米的青藏高原抹去,通過流體力學實驗,得出的結論是原來分布在青藏高原西側北緯20-30度之間的沙漠,會一直向東延伸,最終中國大部分地區都將變成沙漠。第二,青藏高原影響季風系統。我們知道影響亞洲的季風系統有兩個,分別是來自印度洋的西南季風和來自太平洋的東南季風,二者的氣候平均交界線正好位于青藏高原南側的東經90度。但是如果剔除青藏高原做實驗,我們發現,這兩個季風的交界線向東移到了東經110度的海面上。這就會讓亞洲各國的雨季發生翻天覆地的變化——本來該出現雨季的地方不下雨了,本來不是雨季的地方卻頻繁下雨,從而給這些國家的國民經濟造成很大的損失。第三,青藏高原上冬季積雪的多少,對于來年6月我國降水分布也有很大的影響。當青藏高原冬季積雪多時,我國來年6月的降水恰恰分布在長江南面的東西向的位置;當青藏高原冬季降雪很少時,來年6月的降水就分布到了黃淮流域。第四,青藏高原是全球大氣重要熱源之一。經過計算,青藏高原全年平均每天向大氣輸送5×1017焦耳的熱量,每天可以使青藏高原上空大氣升溫0.04度。這樣一來,當高空吹西風,就會把青藏高原上空的暖空氣吹向青藏高原東側,從而使東側氣溫高于西側,反之亦然。

  4-6月時,青藏高原上空吹西風,其東側的氣溫要比西側的氣溫高出3攝氏度左右,而在7月吹東風的時候,青藏高原西側的氣溫就只高出大概0.5攝氏度左右,由此可見青藏高原的加熱作用對于下游氣溫有重要影響。同樣的,珠穆朗瑪峰的升溫也會帶來珠峰上下游氣溫的變化。

第二講 測量珠峰高程的故事

  如果大家關注測量珠峰高程的新聞,就會發現其中經常出現一個名詞“覘標”。最早在珠峰豎立覘標的,就是我們國家,由此也引發了一些有趣的小故事。1975年以前,世界上任何國家在測量珠峰的時候,都沒有在珠峰的頂峰豎立覘標。其實早在1960年,我國就曾登上珠峰,當時是夜間登上去的,沒有拍照片,也沒拍電影,只留下了毛主席的石膏像。但是,由于擔心石膏像放在雪上會被風吹跑,所以就沒把它放在最頂峰,而是放在下方一個不在最高程的石縫中,因此當時西方登山界不承認我們登頂的事實。雖然我當時曾專門撰寫過一篇文章,從氣象學的角度來證明中國登山隊登頂了,但也僅可以作為佐證,無法當作證據。直到1975年,我國豎立了覘標以后,才真正成為了中國登山隊登上珠峰的見證,并且成為了世界登山家登上珠峰的見證。

  舉例來說,1975年9月24日,英國人黑斯頓(Dougal Haston)、和斯科特(Doug Scott)登上珠峰后在日記上寫道:“我們忍受著極度的疲勞向頂峰走去,抬頭一看,春天中國人豎立在世界最高峰上的三角架就在前頭。我們忍受著一切痛苦,終于走到了它的身旁,三角架是我們登上世界最高峰的見證。”

  再比如,1980年8月20日,意大利登山家梅斯納(R.Messnen)單身一人登上珠峰,并曾在日記上寫道:“走著走著,我抬頭一看,突然,金屬三角架已經展現在我的眼前,我欣喜若狂,這是世界最高峰的標記,是1975年中國人進行測量時設在這里的標記,是各國登山家們登上地球之顛的見證人,它是我最忠實的朋友……”

  1975年我國豎立的覘標高3.15米,1982年有一個國家的登山隊登上去一看,發現覘標變矮了,再到1988年時發現覘標消失了。為什么會這樣呢?這是因為雖然平時珠峰頂上的溫度很低,平均氣溫低至零下20攝氏度左右,但是在無風的春天,珠峰頂上會出現接近0攝氏度的溫度。而覘標是合金做成的,被太陽照射后,其插入雪中部分的溫度遠遠超過0攝氏度,就會融化,晚上又會凝結,就是這樣不停地融化、凝結、下沉,最后就被埋到雪里了。

第三講 測量珠峰的關鍵

  珠峰頂部是一塊約30平方米的斜面,必須豎立覘標才能保障測量聚焦。要豎立覘標就必須由登山家把覘標背到珠峰頂,因此,就等于要攀登一次珠穆朗瑪峰。而攀登珠穆朗瑪峰離不開準確的天氣預報。因為從目前來看,登山隊員從大本營到頂峰,一般需要5-6天,更早期的時候甚至要5-8天。超過5天就必須要用到天氣預報了。

  1975年我國登珠峰時,登山隊曾經登頂失敗過一次。失敗以后,我國還是決心繼續攀登,于是要求包括我在內的氣象專家做出天氣預報,幫助登山隊員。最終,我們預報出5月下旬有3天左右的好天,這樣登山隊才在5月27日登上了頂峰,也豎立了我們的覘標。

  經過多年的研究,我將攀登珠峰的天氣預報總結了4個基本規律。第一,從北坡攀登珠穆朗瑪峰的危險主要是大風,從南坡攀登珠峰的危險主要是雪崩,南坡雨季比北坡早半月許。在雨季時,珠峰南坡的降水量大概是北坡的7倍,5月份南坡的降水量更可達到北坡降水量的50倍。由于南坡的降水量太大,所以其主要危險是大雪帶來的雪崩。同時,西風急流中心高度在珠峰上空最低,所以珠峰北坡經常會遇到大風,攀登的主要威脅是大風帶來的凍傷或墜落。第二,五月(特別是下旬)是攀登珠峰的最好時段。這個結論是由登山實踐得出的:1953-2003年,共有72次登頂,其中55次在5月,占76%。而在5月里,上旬占21%,中旬占27%,下旬占52%。第三,五月適宜登頂的時間一般不超過5天,這是根據珠峰氣象資料分析得出的。2003年5月11日-21日,我曾在CCTV《珠峰氣象站》欄目中實況轉播攀登珠峰天氣預報,我當時預報好天應該在5月21日以后。根據我的預報,5月21日以后,世界上幾十個國家的登山隊員先后從南坡、北坡登上珠穆朗瑪峰頂峰。第四,在珠峰要看云識短期天氣,旗云是世界上最高風標。下面我們結合幾張照片來說明:第一張圖中的旗云飄動得很厲害,尾部還有點下沉,這個時候風力是大于8級的,不宜登頂。第二張圖中的現象不是旗云,是風吹雪,當珠穆朗瑪峰頂上出現風吹雪的時候,風力也是大于8級,是不宜登頂的。再看第三張圖,當珠穆朗瑪峰的旗云從東南向西北緩慢飄動的時候,就表示在珠峰南坡有一個印度低壓要移到珠峰這邊來了。因此未來1-2天會有大的降水,也是不宜登頂的。如果旗云像第四張圖中一樣不連續飄動,這是6-7級風,是二等好天,可以登頂。如果旗云像第五張圖里那樣呈辮狀并向上,這是5-6級風,可以登頂。最好最長的登頂天氣是第六張圖里的這樣,旗云自東北向西南緩慢飄動,這表示在珠穆朗瑪峰上空有一個西風帶的高壓脊剛剛移過來,是最好的登頂天氣,一般可維持3-5天。第七張圖里珠穆朗瑪峰頂峰的云扶搖直上,這也是登頂好天,風力小于5級,但是它維持時間短,一般1天以后就沒了。如果像第八張圖里這樣春季在珠峰西面或西北面出現系統性卷云,那么未來2-3天,天氣就要轉壞。

  由于以上預報都是依據云的形狀判斷出來的,因此當珠峰萬里晴空無云時,就無法做出判斷了。

第四講 珠峰氣候演變與冰塔林變化

  前面我們講過,珠峰高程的變化對于氣候環境的變化有很大的影響,其中有一項比較有趣,就是對珠峰冰塔林的影響。

  何為冰塔林呢?在經常去珠峰的“珠峰人”中流傳著這樣一句話:如果你到珠穆朗瑪峰,卻沒有去過珠峰的冰塔林,就相當于到了北京,而沒有到過長城——后者不能算到過北京,前者也不能算到過珠峰。為什么這么說呢?因為珠峰北部的冰塔林是世界上很少有的壯美之地。據不完全統計,我國有漂亮冰塔林的冰川地區大概有六七個,世界上大概不超過20個,而珠峰北部的冰塔林是其中最漂亮的。但是,這樣美麗的冰塔林卻深受氣溫變化的影響。根據中國科學院青藏高原研究所的研究,在1961-2014年期間,珠峰地區年平均氣溫升高率為3.3攝氏度/100年,這個升溫幅度遠遠超過全球平均的0.72攝氏度/100年。在這么強的升溫之后,珠峰的冰塔林也出現了變化。20世紀70年代,珠峰的冰塔林從5300米開始就很壯觀美麗了,而現在,冰塔林出現的高度已經上升到6000米以上。2013年,珠峰地區冰川融化而成的冰湖有1085個,總面積達1144.43平方千米。從1966年我第一次到珠峰開始,我就去過冰塔林,并且留下了影像資料,此后多年一直有記錄,通過我的照片,大家可以更直觀地感受到冰塔林的變化。

  1966年我第一次到珠峰時,跟隨冰川學家去冰塔林采集冰雪樣品,我懷著非常好奇的心情進入了冰塔林。當時的感覺就像是孩子進入了安徒生童話的世界,流連忘返,舍不得離去。那天我向登山隊要了兩卷彩卷,留下了美麗的冰塔林照片。1975年時,我作為組長,帶領學生、工作人員和兩個新華社記者,進入冰塔林采集冰雪樣品。當時冰塔林的高差在50多米,冰湖很寬闊。1980年我拍到了在5300-6000米發育很好的冰塔林;到1990年我去的時候,在6000米處有些冰塔已經開始崩塌了;1992年,6000米處的冰塔林已經開始融化,形成冰柱;2004年,6500米處的冰塔林都開始崩塌;2005年,5900米處的冰塔林崩塌,冰湖開始融化,而5300米原來完全是冰的地方,現在已經完全變成水了。

  那么,未來珠峰北坡的冰塔林將何去何從?我們知道,整個地球氣溫的變化是波浪式的,期盼在未來總有一段時間珠峰地區的氣溫恢復到20世紀七八十年代,讓冰塔林得以恢復。這也告訴我們一些道理:第一,氣侯變化要遵循一個規律。第二,我們人類不要無休止地掠奪地球的資源,破壞地球的環境,而帶來一些不好的結果。為了能夠再次看到美麗的冰塔林,請大家愛惜我們的環境。

广西快三 Produced By 大漢網絡 大漢版通發布系統