中央紀(jì)委國(guó)家監(jiān)委網(wǎng)站 柴雅欣
5月4日中午，我國(guó)科考隊(duì)員在珠峰成功架設(shè)全球海拔最高的自動(dòng)氣象站。新華社特約記者 索朗多吉 攝
高山白雪，蔚藍(lán)蒼穹，五星紅旗再次飄揚(yáng)在地球之巔。5月4日中午，我國(guó)13名珠峰科考登山隊(duì)員成功登頂珠穆朗瑪峰。這是我國(guó)珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度，在青藏高原科學(xué)考察研究歷史上具有劃時(shí)代意義。
4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動(dòng)。這是2017年第二次青藏科考啟動(dòng)以來，學(xué)科覆蓋面最廣、參加科考隊(duì)員最多、采用的儀器設(shè)備最先進(jìn)的綜合性科考。此次珠峰科考聚焦珠峰地區(qū)的環(huán)境變化，從大氣、水、生態(tài)、地表過程等方面進(jìn)行全方位的考察。5個(gè)科考分隊(duì)、16支科考小組的270多名科考隊(duì)員參加科考任務(wù)，應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)、方法和手段，圍繞西風(fēng)-季風(fēng)協(xié)同作用、亞洲水塔變化、生態(tài)系統(tǒng)與生物多樣性、人類活動(dòng)等重大科學(xué)問題開展研究。
成功架設(shè)全球海拔最高的氣象站，首次用高精度雷達(dá)測(cè)量冰雪厚度
5月4日凌晨3點(diǎn)，珠峰海拔8300米突擊營(yíng)地，以德慶歐珠為組長(zhǎng)的珠峰科考登頂工作小組，攜帶科研儀器發(fā)起沖頂。此行，他們向著峰頂8848.86米的高度沖擊，目標(biāo)卻不限于登頂本身。登頂后，登山科考隊(duì)員分成三個(gè)組，同時(shí)完成三項(xiàng)主要任務(wù)，包括架設(shè)全球海拔最高的氣象站、用高精度雷達(dá)測(cè)量冰雪厚度以及進(jìn)行人體極高海拔適應(yīng)機(jī)制實(shí)驗(yàn)等。
登頂?shù)牡谝豁?xiàng)重要任務(wù)，就是架設(shè)氣象站。操作不能慢，因?yàn)樵跇O高海拔地區(qū)，節(jié)省體力至關(guān)重要。為此，他們?cè)跀?shù)月前就開始反復(fù)練習(xí)，熟練掌握操作流程。
中午12時(shí)46分，在珠峰海拔8830米處，科考隊(duì)員成功架設(shè)一臺(tái)重達(dá)50公斤的自動(dòng)氣象觀測(cè)站，并成功傳回實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
這是全世界海拔最高的自動(dòng)氣象觀測(cè)站，可實(shí)現(xiàn)珠峰極高海拔區(qū)氣象梯度自動(dòng)觀測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸，獲取的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可填補(bǔ)珠峰極高海拔氣象記錄空白。據(jù)介紹，該自動(dòng)氣象站由太陽能電池板供電，正常情況下可使用2年，經(jīng)過衛(wèi)星通信等手段，傳送溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽輻射等氣象信息。
珠峰位于極高區(qū)域，在極高海拔架設(shè)氣象站是第二次青藏科考的重要內(nèi)容，也是一項(xiàng)中國(guó)乃至世界科考的創(chuàng)舉。此前，世界海拔最高的氣象站是2019年由美國(guó)國(guó)家地理協(xié)會(huì)和特里布文大學(xué)組織的科考隊(duì)在珠峰南坡搭建的自動(dòng)氣象站，海拔為8430米。
科考隊(duì)員還首次在“地球之巔”利用高精度雷達(dá)，測(cè)量峰頂冰雪厚度。在珠峰腳下海拔5200米的總指揮會(huì)議室?guī)づ窭铮锌圃涸菏俊⒌诙吻嗖乜瓶缄?duì)隊(duì)長(zhǎng)姚檀棟宣布：“‘巔峰使命’珠峰科考登頂觀測(cè)采樣成功！”話音剛落，熱烈的掌聲縈繞帳篷，大家相互握手慶祝。
登頂隊(duì)員所帶的高精度探地雷達(dá)，除了對(duì)峰頂測(cè)量，也將對(duì)整個(gè)珠峰絨布冰川展開測(cè)量。“除了測(cè)量珠峰峰頂冰雪厚度，峰頂表雪樣品采下來，我們還想知道海拔最高的表雪里面都是哪些成分。”中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所研究員鄔光劍說。
高海拔地區(qū)陰晴多變，天氣系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，極端天氣頻發(fā)。因此，在珠峰地區(qū)進(jìn)行極高海拔綜合科學(xué)考察研究，氣象保障工作十分重要。
為確保各項(xiàng)珠峰科考任務(wù)順利完成、隊(duì)員安全登頂，珠峰科考啟動(dòng)了氣象保障機(jī)制，由中科院青藏高原研究所、中國(guó)氣象科學(xué)研究院以及西藏自治區(qū)氣象局等單位攜手開展氣象保障工作。架設(shè)高空探測(cè)設(shè)備、調(diào)試儀器、氣球灌氣、放球、采集高空數(shù)據(jù)、制作發(fā)布服務(wù)專報(bào)……氣象保障服務(wù)隊(duì)抵達(dá)珠峰大本營(yíng)后，按照保障服務(wù)方案“聽風(fēng)觀天”。
登頂時(shí)機(jī)的選擇，多數(shù)情況下取決于珠峰極高海拔地區(qū)的天氣情況。如果風(fēng)特別大，就容易發(fā)生危險(xiǎn)。據(jù)中科院青藏高原研究所珠峰站站長(zhǎng)馬偉強(qiáng)介紹，珠峰頂近期氣溫基本在-25℃左右，風(fēng)速相當(dāng)于七級(jí)左右。“綜合研判近期珠峰地區(qū)大氣環(huán)流相對(duì)穩(wěn)定，珠峰頂風(fēng)力與溫度均適宜登頂。”
在珠峰地區(qū)架設(shè)8個(gè)極高海拔自動(dòng)氣象站是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，也是中國(guó)乃至世界科考的創(chuàng)舉
此次科考的一項(xiàng)重要任務(wù)，是在珠峰北坡搭建海拔梯度氣象站。
今年以來，科考隊(duì)已陸續(xù)在海拔5200米、7028米、7790米和8300米，架設(shè)了4個(gè)自動(dòng)氣象站。加上去年在海拔6500米、5800米及5400米架設(shè)的3個(gè)自動(dòng)氣象站，一個(gè)從海拔5200米至8300米之間的7個(gè)梯度自動(dòng)氣象站已建成運(yùn)行。而在海拔8830米架設(shè)的這個(gè)自動(dòng)氣象站，是“巔峰使命”珠峰科考活動(dòng)中架設(shè)的最后一個(gè)氣象站，相當(dāng)于海拔梯度氣象站的最后一塊“拼圖”。
4月20日，14名珠峰科考登山隊(duì)員克服8級(jí)大風(fēng)和極度缺氧的挑戰(zhàn)，在海拔7790米架設(shè)了一架極高海拔的自動(dòng)氣象站，創(chuàng)下中國(guó)自動(dòng)氣象站架設(shè)最高海拔紀(jì)錄。
6個(gè)小時(shí)后，14名科考隊(duì)員在8300米成功架設(shè)了同類型的自動(dòng)氣象站，再次刷新了我國(guó)自動(dòng)氣象站的海拔紀(jì)錄。
盡管海拔8300米和8830米的自動(dòng)氣象站總重是50公斤，比在低海拔的常規(guī)氣象站輕20公斤，但單是要把這些氣象站設(shè)備運(yùn)到8300米，就不是一件簡(jiǎn)單的事。
“有些設(shè)備儀器是易碎品，必須仔細(xì)保護(hù)起來，由隊(duì)員自己背上去。有些不是易碎品的，都是牦牛馱到6500米處，從6500米往上都是再由人工運(yùn)上去。”“巔峰使命”珠峰科考登頂科考小組副組長(zhǎng)扎西平措說。
8個(gè)氣象站呈階梯分布，立體、精準(zhǔn)實(shí)測(cè)珠峰北坡的氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向和太陽輻射等數(shù)據(jù)，并可實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程傳輸。
在珠峰地區(qū)架設(shè)8個(gè)極高海拔自動(dòng)氣象站是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，也是中國(guó)乃至世界科考的創(chuàng)舉。“目前我們的高海拔地區(qū)相對(duì)缺少這種氣象觀測(cè)，常規(guī)的氣象觀測(cè)一般都在5000米以下，5000米以上很少。通過收集的氣象數(shù)據(jù)，可以進(jìn)一步研究極高海拔的氣象要素變化特征，對(duì)我國(guó)建設(shè)珠峰梯度氣象觀測(cè)體系，對(duì)高海拔冰川和積雪變化的監(jiān)測(cè)意義重大。”中科院青藏高原研究所研究員趙華標(biāo)說。
圍繞珠穆朗瑪峰，科考與登山一直結(jié)合緊密。此次珠峰科考專門培訓(xùn)了一批登山運(yùn)動(dòng)員來實(shí)施登頂科考任務(wù)。“我們整合了一個(gè)十余人的登山團(tuán)隊(duì)，針對(duì)采集樣本、架設(shè)和使用儀器設(shè)備等專門培訓(xùn)了兩年，近期又進(jìn)行了強(qiáng)化訓(xùn)練。”姚檀棟說，作為專業(yè)科考隊(duì)員，他們首次實(shí)現(xiàn)登頂采樣，圓滿執(zhí)行了梯度氣象站架設(shè)、頂峰淺冰芯鉆取和頂峰雷達(dá)測(cè)厚等工作任務(wù)。
珠峰科考開展一系列極高海拔綜合科考工作，“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇升空高度有望超過9000米
珠峰科考是第二次青藏科考的重要內(nèi)容。登頂之外，此次珠峰科考還開展了一系列極高海拔綜合科考工作，比如極高海拔大氣污染的輸送和人體極高海拔適應(yīng)性研究。
青藏高原氣候環(huán)境變化對(duì)世界其他地區(qū)而言，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。在海拔5200米的珠峰大本營(yíng)，中科院院士、北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長(zhǎng)朱彤帶領(lǐng)珠峰大氣與人體健康科考分隊(duì)，首次釋放了由我國(guó)科研人員自主研發(fā)的臭氧探空氣球，獲取了從地面至萬米高空的臭氧濃度信息，為解密青藏高原如何影響大氣自凈能力這一重大科學(xué)問題，積累了首批珍貴數(shù)據(jù)。
在珠峰極高海拔地區(qū)，人體又會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？“這次研究比較大的特點(diǎn)是，我們強(qiáng)調(diào)在極高海拔區(qū)域，人類身體會(huì)產(chǎn)生什么劇烈的變化。如果在劇烈變化中，人身體再接觸到一些污染物，比如空氣污染，那么極高海拔的高寒缺氧和環(huán)境污染，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生怎樣疊加效應(yīng)的傷害。”朱彤說。
科考分隊(duì)分別追蹤在海拔5200米、5800米、6350米、8848米這4個(gè)高度活動(dòng)的人群，開展高海拔缺氧的人體健康效應(yīng)等科學(xué)問題研究。為獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，朱彤和部分科研團(tuán)隊(duì)成員親自“上場(chǎng)”，佩戴測(cè)量血氧、心電監(jiān)測(cè)的傳感器，肩負(fù)登山包，拄著登山杖，在珠峰登山大本營(yíng)和絨布冰川之間來回徒步。在5000多米的海拔負(fù)重前行，在這種近乎“自虐”的拉練模式下，科考隊(duì)員收集自身血樣、尿樣、唾液等標(biāo)本，還要測(cè)量血壓、監(jiān)測(cè)脈搏波傳導(dǎo)速度。出于研究需要，部分科考成員甚至要攀登到6350米甚至更高海拔高度，為后續(xù)研究提供樣本支撐。
由于課題時(shí)間周期長(zhǎng)，研究數(shù)據(jù)還在收集和整理中。朱彤介紹，最終會(huì)有大量有趣的結(jié)果出現(xiàn)，或許能從現(xiàn)象中總結(jié)出規(guī)律，進(jìn)而對(duì)高海拔區(qū)域的生產(chǎn)生活或短期來訪的人群健康提供預(yù)防和保護(hù)措施。
坐落于珠峰北坡地區(qū)、海拔近4300米的珠峰站，是此次科考的主要營(yíng)地之一。在這里，一個(gè)體格碩大的“飛艇”浮在半空，十分“搶鏡”。這是我國(guó)自主研發(fā)的“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇。在這次科考任務(wù)中，科考隊(duì)將利用“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇展開高空大氣環(huán)境的綜合測(cè)試。目前，浮空艇相關(guān)的試驗(yàn)準(zhǔn)備工作正在緊張進(jìn)行中。
2019年，第二次青藏科考水汽傳輸科考分隊(duì)在西藏納木錯(cuò)多圈層綜合觀測(cè)站開展區(qū)域水循環(huán)觀測(cè)研究，就曾利用“極目一號(hào)”系列浮空器綜合觀測(cè)地表至海拔7000米高空的大氣水汽穩(wěn)定同位素、大氣黑碳和大氣甲烷含量等大氣組分，首次獲得了青藏高原海拔7000米高空的大氣組分變化科學(xué)數(shù)據(jù)。這為揭示亞洲水塔的水從何處來提供了關(guān)鍵科學(xué)數(shù)據(jù)。
這一次，“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇將挑戰(zhàn)世界最高升空海拔，升空目標(biāo)預(yù)計(jì)將超過珠峰峰頂。“浮空艇的體積是9060立方米，是由我國(guó)自主研發(fā)的一個(gè)高空觀測(cè)科學(xué)平臺(tái)。我們這次的主要目標(biāo)是希望浮空艇升空高度能超過珠穆朗瑪峰，超過9000米。”“巔峰使命”珠峰科考浮空艇綜合科考隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)、中科院青藏高原研究所研究員高晶說。
第二次青藏科考聚焦“看變化”，科考裝備升級(jí)換代背后是國(guó)家綜合實(shí)力與科技支撐
新中國(guó)對(duì)青藏高原的科學(xué)研究始于20世紀(jì)50年代，此后，我國(guó)在青藏高原進(jìn)行了多次專項(xiàng)和綜合科考。20世紀(jì)70年代，我國(guó)開展了第一次大規(guī)模的青藏科考。2003年12月，中科院青藏高原研究所成立，專門從事青藏高原綜合科學(xué)研究。中科院還在青藏高原建立了多個(gè)觀測(cè)臺(tái)站，包括西藏的珠峰站、納木錯(cuò)站、藏東南站、阿里站等等，持續(xù)開展相關(guān)科學(xué)研究。
2017年8月19日，第二次青藏科考啟動(dòng)。五年來，近300個(gè)科研單位、7000多名科考隊(duì)員、40多位院士參加十大科考任務(wù)，取得了豐碩成果，建立了中國(guó)科學(xué)家在第三極地區(qū)研究的國(guó)際一流地位。
與第一次青藏科考相比，第二次有何不同？在姚檀棟看來，青藏高原綜合科考，第一次主要是“摸家底”，第二次則要“看變化”。
“第一次青藏科考基本是描述性的，主要是看看那里有什么。科學(xué)研究要從定性走到定量，第二次青藏科考還要看看那里發(fā)生了什么變化，從描述走到對(duì)過程機(jī)理的揭示，然后帶著問題去證實(shí)。”姚檀棟說，這是科考范式的變化。
兩次的不同，也體現(xiàn)在技術(shù)裝備變化上。“回想幾十年前的野外科考，我們學(xué)生用的是地質(zhì)錘、羅盤、筆記本‘三大件’，地質(zhì)錘用來敲打巖石觀察風(fēng)化等情況，羅盤用來辨別方向，筆記本用來畫素描。當(dāng)時(shí)，只有老師能有照相機(jī)和氣壓表。”姚檀棟回憶。
幾十年來，在國(guó)家綜合實(shí)力提升和科技進(jìn)步支撐下，科考裝備不斷升級(jí)換代。“國(guó)家對(duì)第二次青藏科考提供專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)保障，今年的珠峰科考也是此次青藏高原綜合科考啟動(dòng)以來采用儀器設(shè)備最先進(jìn)的綜合性科考。像無人機(jī)、無人船、探空氣球和飛艇等，都已應(yīng)用于考察研究。另外，我們此次還使用了直升機(jī)，這在第二次青藏科考中是頭一回。”姚檀棟說。
世界屋脊、亞洲水塔、地球第三極……青藏高原是我國(guó)重要的生態(tài)安全屏障、戰(zhàn)略資源儲(chǔ)備基地，也是中華民族特色文化的重要保護(hù)地。開展青藏科考，揭示青藏高原環(huán)境變化機(jī)理，優(yōu)化生態(tài)安全屏障體系，對(duì)推動(dòng)青藏高原可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)、促進(jìn)全球生態(tài)環(huán)境保護(hù)將產(chǎn)生十分重要的影響。
“有人問我：珠峰人跡罕至，為什么要在這里開展科考工作？青藏高原的大氣環(huán)境變化，和我們有什么關(guān)系？”朱彤認(rèn)為，人類生活在一個(gè)互相連通、影響的地球生態(tài)系統(tǒng)中，珠峰看似與我們相距甚遠(yuǎn)，其實(shí)息息相關(guān)。氣候環(huán)境變化是整個(gè)地球生態(tài)系統(tǒng)的變化，而青藏高原是對(duì)這一變化反應(yīng)最強(qiáng)烈的地區(qū)之一。
“第二次青藏科考的背景是快速變化的全球生態(tài)環(huán)境，而探秘第三極的一個(gè)深層意義，正是認(rèn)識(shí)人與自然的關(guān)系。”朱彤說。