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深度关注 | “巅峰使命”珠峰科考成功登顶 创造多项新纪录 探秘第三极

发布时间:2022-05-05 08:08:56      来源:中央纪委国家监委网站

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5月4日中午,我国科考队员在珠峰成功架设全球海拔最高的自动气象站。新华社特约记者 索朗多吉 摄

高山白雪,蔚蓝苍穹,五星红旗再次飘扬在地球之巅。5月4日中午,我国13名珠峰科考登山队员成功登顶珠穆朗玛峰。这是我国珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度,在青藏高原科学考察研究历史上具有划时代意义。

4月28日,“巅峰使命”珠峰科考全面启动。这是2017年第二次青藏科考启动以来,学科覆盖面最广、参加科考队员最多、采用的仪器设备最先进的综合性科考。此次珠峰科考聚焦珠峰地区的环境变化,从大气、水、生态、地表过程等方面进行全方位的考察。5个科考分队、16支科考小组的270多名科考队员参加科考任务,应用先进技术、方法和手段,围绕西风-季风协同作用、亚洲水塔变化、生态系统与生物多样性、人类活动等重大科学问题开展研究。

成功架设全球海拔最高的气象站,首次用高精度雷达测量冰雪厚度

5月4日凌晨3点,珠峰海拔8300米突击营地,以德庆欧珠为组长的珠峰科考登顶工作小组,携带科研仪器发起冲顶。此行,他们向着峰顶8848.86米的高度冲击,目标却不限于登顶本身。登顶后,登山科考队员分成三个组,同时完成三项主要任务,包括架设全球海拔最高的气象站、用高精度雷达测量冰雪厚度以及进行人体极高海拔适应机制实验等。

登顶的第一项重要任务,就是架设气象站。操作不能慢,因为在极高海拔地区,节省体力至关重要。为此,他们在数月前就开始反复练习,熟练掌握操作流程。

中午12时46分,在珠峰海拔8830米处,科考队员成功架设一台重达50公斤的自动气象观测站,并成功传回实时数据。

这是全世界海拔最高的自动气象观测站,可实现珠峰极高海拔区气象梯度自动观测和数据传输,获取的实测数据可填补珠峰极高海拔气象记录空白。据介绍,该自动气象站由太阳能电池板供电,正常情况下可使用2年,经过卫星通信等手段,传送温度、湿度、风向、风速、太阳辐射等气象信息。

珠峰位于极高区域,在极高海拔架设气象站是第二次青藏科考的重要内容,也是一项中国乃至世界科考的创举。此前,世界海拔最高的气象站是2019年由美国国家地理协会和特里布文大学组织的科考队在珠峰南坡搭建的自动气象站,海拔为8430米。

科考队员还首次在“地球之巅”利用高精度雷达,测量峰顶冰雪厚度。在珠峰脚下海拔5200米的总指挥会议室帐篷里,中科院院士、第二次青藏科考队队长姚檀栋宣布:“‘巅峰使命’珠峰科考登顶观测采样成功!”话音刚落,热烈的掌声萦绕帐篷,大家相互握手庆祝。

登顶队员所带的高精度探地雷达,除了对峰顶测量,也将对整个珠峰绒布冰川展开测量。“除了测量珠峰峰顶冰雪厚度,峰顶表雪样品采下来,我们还想知道海拔最高的表雪里面都是哪些成分。”中国科学院青藏高原研究所研究员邬光剑说。

高海拔地区阴晴多变,天气系统相当复杂,极端天气频发。因此,在珠峰地区进行极高海拔综合科学考察研究,气象保障工作十分重要。

为确保各项珠峰科考任务顺利完成、队员安全登顶,珠峰科考启动了气象保障机制,由中科院青藏高原研究所、中国气象科学研究院以及西藏自治区气象局等单位携手开展气象保障工作。架设高空探测设备、调试仪器、气球灌气、放球、采集高空数据、制作发布服务专报……气象保障服务队抵达珠峰大本营后,按照保障服务方案“听风观天”。

登顶时机的选择,多数情况下取决于珠峰极高海拔地区的天气情况。如果风特别大,就容易发生危险。据中科院青藏高原研究所珠峰站站长马伟强介绍,珠峰顶近期气温基本在-25℃左右,风速相当于七级左右。“综合研判近期珠峰地区大气环流相对稳定,珠峰顶风力与温度均适宜登顶。”

在珠峰地区架设8个极高海拔自动气象站是一项巨大的挑战,也是中国乃至世界科考的创举

此次科考的一项重要任务,是在珠峰北坡搭建海拔梯度气象站。

今年以来,科考队已陆续在海拔5200米、7028米、7790米和8300米,架设了4个自动气象站。加上去年在海拔6500米、5800米及5400米架设的3个自动气象站,一个从海拔5200米至8300米之间的7个梯度自动气象站已建成运行。而在海拔8830米架设的这个自动气象站,是“巅峰使命”珠峰科考活动中架设的最后一个气象站,相当于海拔梯度气象站的最后一块“拼图”。

4月20日,14名珠峰科考登山队员克服8级大风和极度缺氧的挑战,在海拔7790米架设了一架极高海拔的自动气象站,创下中国自动气象站架设最高海拔纪录。

6个小时后,14名科考队员在8300米成功架设了同类型的自动气象站,再次刷新了我国自动气象站的海拔纪录。

尽管海拔8300米和8830米的自动气象站总重是50公斤,比在低海拔的常规气象站轻20公斤,但单是要把这些气象站设备运到8300米,就不是一件简单的事。

“有些设备仪器是易碎品,必须仔细保护起来,由队员自己背上去。有些不是易碎品的,都是牦牛驮到6500米处,从6500米往上都是再由人工运上去。”“巅峰使命”珠峰科考登顶科考小组副组长扎西平措说。

8个气象站呈阶梯分布,立体、精准实测珠峰北坡的气温、相对湿度、风速、风向和太阳辐射等数据,并可实时远程传输。

在珠峰地区架设8个极高海拔自动气象站是一项巨大的挑战,也是中国乃至世界科考的创举。“目前我们的高海拔地区相对缺少这种气象观测,常规的气象观测一般都在5000米以下,5000米以上很少。通过收集的气象数据,可以进一步研究极高海拔的气象要素变化特征,对我国建设珠峰梯度气象观测体系,对高海拔冰川和积雪变化的监测意义重大。”中科院青藏高原研究所研究员赵华标说。

围绕珠穆朗玛峰,科考与登山一直结合紧密。此次珠峰科考专门培训了一批登山运动员来实施登顶科考任务。“我们整合了一个十余人的登山团队,针对采集样本、架设和使用仪器设备等专门培训了两年,近期又进行了强化训练。”姚檀栋说,作为专业科考队员,他们首次实现登顶采样,圆满执行了梯度气象站架设、顶峰浅冰芯钻取和顶峰雷达测厚等工作任务。

珠峰科考开展一系列极高海拔综合科考工作,“极目一号”Ⅲ型浮空艇升空高度有望超过9000米

珠峰科考是第二次青藏科考的重要内容。登顶之外,此次珠峰科考还开展了一系列极高海拔综合科考工作,比如极高海拔大气污染的输送和人体极高海拔适应性研究。

青藏高原气候环境变化对世界其他地区而言,可谓“牵一发而动全身”。在海拔5200米的珠峰大本营,中科院院士、北京大学环境科学与工程学院院长朱彤带领珠峰大气与人体健康科考分队,首次释放了由我国科研人员自主研发的臭氧探空气球,获取了从地面至万米高空的臭氧浓度信息,为解密青藏高原如何影响大气自净能力这一重大科学问题,积累了首批珍贵数据。

在珠峰极高海拔地区,人体又会发生怎样的变化呢?“这次研究比较大的特点是,我们强调在极高海拔区域,人类身体会产生什么剧烈的变化。如果在剧烈变化中,人身体再接触到一些污染物,比如空气污染,那么极高海拔的高寒缺氧和环境污染,会对人体产生怎样叠加效应的伤害。”朱彤说。

科考分队分别追踪在海拔5200米、5800米、6350米、8848米这4个高度活动的人群,开展高海拔缺氧的人体健康效应等科学问题研究。为获取一手数据,朱彤和部分科研团队成员亲自“上场”,佩戴测量血氧、心电监测的传感器,肩负登山包,拄着登山杖,在珠峰登山大本营和绒布冰川之间来回徒步。在5000多米的海拔负重前行,在这种近乎“自虐”的拉练模式下,科考队员收集自身血样、尿样、唾液等标本,还要测量血压、监测脉搏波传导速度。出于研究需要,部分科考成员甚至要攀登到6350米甚至更高海拔高度,为后续研究提供样本支撑。

由于课题时间周期长,研究数据还在收集和整理中。朱彤介绍,最终会有大量有趣的结果出现,或许能从现象中总结出规律,进而对高海拔区域的生产生活或短期来访的人群健康提供预防和保护措施。

坐落于珠峰北坡地区、海拔近4300米的珠峰站,是此次科考的主要营地之一。在这里,一个体格硕大的“飞艇”浮在半空,十分“抢镜”。这是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇。在这次科考任务中,科考队将利用“极目一号”Ⅲ型浮空艇展开高空大气环境的综合测试。目前,浮空艇相关的试验准备工作正在紧张进行中。

2019年,第二次青藏科考水汽传输科考分队在西藏纳木错多圈层综合观测站开展区域水循环观测研究,就曾利用“极目一号”系列浮空器综合观测地表至海拔7000米高空的大气水汽稳定同位素、大气黑碳和大气甲烷含量等大气组分,首次获得了青藏高原海拔7000米高空的大气组分变化科学数据。这为揭示亚洲水塔的水从何处来提供了关键科学数据。

这一次,“极目一号”Ⅲ型浮空艇将挑战世界最高升空海拔,升空目标预计将超过珠峰峰顶。“浮空艇的体积是9060立方米,是由我国自主研发的一个高空观测科学平台。我们这次的主要目标是希望浮空艇升空高度能超过珠穆朗玛峰,超过9000米。”“巅峰使命”珠峰科考浮空艇综合科考队队长、中科院青藏高原研究所研究员高晶说。

第二次青藏科考聚焦“看变化”,科考装备升级换代背后是国家综合实力与科技支撑

新中国对青藏高原的科学研究始于20世纪50年代,此后,我国在青藏高原进行了多次专项和综合科考。20世纪70年代,我国开展了第一次大规模的青藏科考。2003年12月,中科院青藏高原研究所成立,专门从事青藏高原综合科学研究。中科院还在青藏高原建立了多个观测台站,包括西藏的珠峰站、纳木错站、藏东南站、阿里站等等,持续开展相关科学研究。

2017年8月19日,第二次青藏科考启动。五年来,近300个科研单位、7000多名科考队员、40多位院士参加十大科考任务,取得了丰硕成果,建立了中国科学家在第三极地区研究的国际一流地位。

与第一次青藏科考相比,第二次有何不同?在姚檀栋看来,青藏高原综合科考,第一次主要是“摸家底”,第二次则要“看变化”。

“第一次青藏科考基本是描述性的,主要是看看那里有什么。科学研究要从定性走到定量,第二次青藏科考还要看看那里发生了什么变化,从描述走到对过程机理的揭示,然后带着问题去证实。”姚檀栋说,这是科考范式的变化。

两次的不同,也体现在技术装备变化上。“回想几十年前的野外科考,我们学生用的是地质锤、罗盘、笔记本‘三大件’,地质锤用来敲打岩石观察风化等情况,罗盘用来辨别方向,笔记本用来画素描。当时,只有老师能有照相机和气压表。”姚檀栋回忆。

几十年来,在国家综合实力提升和科技进步支撑下,科考装备不断升级换代。“国家对第二次青藏科考提供专项经费保障,今年的珠峰科考也是此次青藏高原综合科考启动以来采用仪器设备最先进的综合性科考。像无人机、无人船、探空气球和飞艇等,都已应用于考察研究。另外,我们此次还使用了直升机,这在第二次青藏科考中是头一回。”姚檀栋说。

世界屋脊、亚洲水塔、地球第三极……青藏高原是我国重要的生态安全屏障、战略资源储备基地,也是中华民族特色文化的重要保护地。开展青藏科考,揭示青藏高原环境变化机理,优化生态安全屏障体系,对推动青藏高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护将产生十分重要的影响。

“有人问我:珠峰人迹罕至,为什么要在这里开展科考工作?青藏高原的大气环境变化,和我们有什么关系?”朱彤认为,人类生活在一个互相连通、影响的地球生态系统中,珠峰看似与我们相距甚远,其实息息相关。气候环境变化是整个地球生态系统的变化,而青藏高原是对这一变化反应最强烈的地区之一。

“第二次青藏科考的背景是快速变化的全球生态环境,而探秘第三极的一个深层意义,正是认识人与自然的关系。”朱彤说。(中央纪委国家监委网站 柴雅欣)