青藏高原研究專家：“巔峰使命”實(shí)現(xiàn)對(duì)珠峰科考的重大里程碑式突破

文/羊城晚報(bào)全媒體記者 陳亮

圖/受訪者供圖

4日中午，“巔峰使命2022”珠峰科考行動(dòng)獲得關(guān)鍵性成功，13名隊(duì)員登頂珠穆朗瑪峰并完成世界海拔最高自動(dòng)氣象站的架設(shè)（8830米）。這次科考有何重要意義？為何要攀登這么高？除了登頂還取得了哪些成果？背后有何故事？為此，羊城晚報(bào)記者專訪了中山大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與技術(shù)學(xué)院院長(zhǎng)、極地研究中心主任程曉教授和山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院副教授、博士生導(dǎo)師孫維君。

程曉是極地、冰凍圈、青藏高原研究專家，曾四次赴南極、十余次赴北極、三次進(jìn)藏開(kāi)展科考，在青藏高原冰川監(jiān)測(cè)方面發(fā)表多篇研究成果；孫維君則是本次珠峰科考16支科考小組其中一組的領(lǐng)隊(duì)，負(fù)責(zé)珠峰海拔7028米自動(dòng)氣象站架設(shè)工作的協(xié)調(diào)和培訓(xùn)。

“巔峰使命”珠峰科考大氣探測(cè)科考小分隊(duì)（左三為孫維君）

2006年8月，程曉考察珠峰大本營(yíng)

2006年8月，程曉考察珠峰大本營(yíng)

填補(bǔ)我國(guó)高海拔區(qū)域科考的空白區(qū)域

羊城晚報(bào)全媒體記者：本次“巔峰使命”珠峰科考的背景是什么？是否取得了預(yù)期目標(biāo)？

程曉：“巔峰使命”珠峰科考是2017年啟動(dòng)的我國(guó)第二次青藏高原綜合科學(xué)考察的重要行動(dòng)，即開(kāi)展珠峰極高海拔地區(qū)綜合科學(xué)考察研究。本次科考于2022年4月28日全面啟動(dòng)，共有5個(gè)科考分隊(duì)16支科考小組270多名科考隊(duì)員參加，這是2017年第二次青藏科考以來(lái)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。

此次科考首次應(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(wèn)題，協(xié)同考察研究珠峰地區(qū)大氣、水、生物等六大圈層的垂直變化特征和相互作用機(jī)理，揭秘氣候變暖背景下珠峰極高海拔區(qū)環(huán)境變化規(guī)律、溫室氣體濃度變化特征及生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能、人類對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)特征等，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)地球系統(tǒng)科學(xué)研究的新突破，在此基礎(chǔ)上提出珠峰自然保護(hù)創(chuàng)新科學(xué)方案。

登頂珠峰是整個(gè)珠峰科考活動(dòng)的一部分，目前已圓滿完成相關(guān)科考任務(wù)。除了搭設(shè)高海拔梯度氣象觀測(cè)站外，還首次在峰頂利用高精度雷達(dá)測(cè)量峰頂冰雪厚度、采集冰雪樣和大氣樣品等，總體來(lái)說(shuō)，此次科考的預(yù)期目標(biāo)已基本完成。

羊城晚報(bào)全媒體記者：這次珠峰科考在青藏高原科學(xué)考察方面具有哪些重要意義？

程曉：此次珠峰科考是我國(guó)首次突破8000米以上海拔高度，填補(bǔ)了我國(guó)乃至世界青藏高原科學(xué)考察或者高海拔區(qū)域科考的空白區(qū)域。在這里我們可以觀測(cè)到很多之前沒(méi)有觀測(cè)到的大氣和環(huán)境現(xiàn)象，對(duì)于我們理解對(duì)流層頂?shù)拇髿猸h(huán)流、極高海拔地區(qū)輻射變化、溫室氣體濃度變化特征等具有非常重要的意義。除了上述地球科學(xué)考察以外，在極高海拔環(huán)境下，開(kāi)展高海拔缺氧的人體健康效應(yīng)研究也是之前沒(méi)有機(jī)會(huì)開(kāi)展的。

羊城晚報(bào)全媒體記者：本次珠峰登頂，科考隊(duì)員完成世界海拔最高自動(dòng)氣象站的架設(shè)，該氣象站將發(fā)揮什么作用？

程曉：世界海拔最高自動(dòng)氣象站（“巔峰氣象站”），架設(shè)于珠峰海拔8830米處，該自動(dòng)氣象站由太陽(yáng)能電池板供電，正常情況下可使用2年。可經(jīng)過(guò)衛(wèi)星通信，傳送溫度、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速、太陽(yáng)輻射等氣象信息。該氣象站可實(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)將填補(bǔ)珠峰極高海拔氣象記錄空白，為國(guó)際高海拔氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)提供極其寶貴的觀測(cè)數(shù)據(jù)。

從珠峰大本營(yíng)看珠峰和絨布冰川（由本次參加科考的中國(guó)科技大學(xué)教授耿雷提供）

大氣探測(cè)科考小分隊(duì)準(zhǔn)備釋放探空氣球（右二為孫維君）

登頂背后是各類輔助支撐人員的參與

羊城晚報(bào)全媒體記者：科考攀登和普通攀登的區(qū)別在哪里？為什么要攀登那么高？

程曉：科考攀登和普通攀登的區(qū)別在于前者是帶著科學(xué)探索的目的開(kāi)展的，后者主要以安全登頂并下撤為主要目的，通常只需帶齊生命支持系統(tǒng)，但科考必須帶上科考裝備，且攀登節(jié)奏也需根據(jù)科考要求來(lái)制定。

為什么要攀登那么高去考察？這如同問(wèn)為什么我們要潛到萬(wàn)米海溝去考察一樣。無(wú)論是11000米深的海溝還是海拔8848米高的珠峰，抑或是南北極，都是地球上環(huán)境極端惡劣的地區(qū)，難以抵達(dá)和駐留，缺乏觀測(cè)和探測(cè)，因此人類知之甚少。我們要認(rèn)識(shí)地球家園，揭示氣候變化背景下極高海冰的環(huán)境演變和變化規(guī)律，必須開(kāi)展這類考察。之前由于我國(guó)國(guó)力和科考裝備的局限，我們對(duì)珠峰的科學(xué)考察規(guī)模較小，尤其是峰頂?shù)目疾煲不疽詼y(cè)量高度為主，沿途冰川的測(cè)量開(kāi)展得更少。此次成功登頂開(kāi)展探測(cè)并架設(shè)自動(dòng)氣象站，是我國(guó)對(duì)珠峰科考的重大里程碑式的突破。

羊城晚報(bào)全媒體記者：珠峰科考對(duì)于隊(duì)員有何要求？

程曉：登頂并開(kāi)展科考，對(duì)于科考隊(duì)員的要求是非常高的，此次登頂?shù)年?duì)員都是精挑細(xì)選的，首先是身體好，因?yàn)榕实侵榉迨且豁?xiàng)極具挑戰(zhàn)的行為，攀登者要面臨高寒、缺氧等一系列難題（例如5月4日凌晨1名科考登頂隊(duì)員手部?jī)鰝粼诹撕０?300米）。其次是對(duì)科考儀器的操作要非常熟練，能順利利用設(shè)備開(kāi)展觀測(cè)，同時(shí)解決儀器設(shè)備可能出現(xiàn)的故障。

以自動(dòng)氣象站為例，重量約50公斤，需分別運(yùn)兩臺(tái)到海拔8300和8830米，整個(gè)設(shè)備是通過(guò)分拆交給登山隊(duì)員運(yùn)輸?shù)模@樣保證每人承擔(dān)的重量不超7公斤。分拆后的設(shè)備需重新拼裝，且保證能正常工作，在極端環(huán)境很考驗(yàn)隊(duì)員的意志和專業(yè)技術(shù)水平。

再就是峰頂冰雷達(dá)掃描工作，需對(duì)儀器工作狀態(tài)很熟悉，保證在極其有限的時(shí)間窗口內(nèi)，在峰頂狹小的區(qū)域內(nèi)開(kāi)展十分精細(xì)的雪深掃描，因此專業(yè)擅長(zhǎng)非常重要。

羊城晚報(bào)全媒體記者：從事其他職業(yè)的人有沒(méi)有可能成為科考隊(duì)員的一分子？

程曉：開(kāi)展珠峰綜合科考是一個(gè)龐大的系統(tǒng)工程，需要各類人員的參與和支持，除了科研人員外，向?qū)А⑺緳C(jī)、廚師、醫(yī)生、登山隊(duì)員等各類輔助支撐人員，是整個(gè)科考得以順利完成的重要保障。登珠峰，站在臺(tái)前的是少數(shù)幾個(gè)登頂隊(duì)員，幕后是包括從大本營(yíng)5200米到峰頂8848米這之間多個(gè)營(yíng)地的支持人員。有健康的體魄，輔以專業(yè)知識(shí)的培訓(xùn)，普通人也可以成為科考隊(duì)員的一分子，在科考中貢獻(xiàn)力量甚至完成關(guān)鍵的觀測(cè)操作。

珠峰金頂（由本次參加科考的中國(guó)科技大學(xué)教授耿雷提供）

測(cè)繪遙感技術(shù)為科考安全保駕護(hù)航

羊城晚報(bào)全媒體記者：在珠峰科考中運(yùn)用了哪些先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)？

程曉：在珠峰高程測(cè)繪活動(dòng)中采用了水準(zhǔn)儀、全站儀、衛(wèi)星定位接收機(jī)等測(cè)量設(shè)備已經(jīng)全部國(guó)產(chǎn)化，值得一提的是我國(guó)北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的建成，北斗衛(wèi)星定位接收機(jī)的國(guó)產(chǎn)化也讓我國(guó)在定位導(dǎo)航領(lǐng)域走在了世界前沿。

羊城晚報(bào)全媒體記者：您所熟悉的測(cè)繪遙感技術(shù)在珠峰科考中發(fā)揮了什么作用？

程曉：測(cè)繪遙感技術(shù)在多次珠峰科考中都發(fā)揮了重要作用。例如2020年珠峰高程測(cè)量，不僅利用了水準(zhǔn)測(cè)量、三角高程測(cè)量等傳統(tǒng)測(cè)繪手段，而且還引入了GNSS定位、航空重力測(cè)量、測(cè)雪深雷達(dá)等多種先進(jìn)測(cè)繪遙感手段。

在此次珠峰科考中，測(cè)繪遙感技術(shù)不僅作為科學(xué)考察手段，還作為保障手段，對(duì)科考安全進(jìn)行了護(hù)航。例如地形圖對(duì)于科考線路規(guī)劃、自動(dòng)氣象站選址等工作都極為重要，而傳統(tǒng)測(cè)繪手段以及公開(kāi)的地形資料不論在精度與分辨率方面都有所欠缺，采用先進(jìn)的測(cè)繪遙感手段如三維激光掃描以及無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量等可以獲取高分辨率高精度的數(shù)字地形。特別是對(duì)于冰塔林密集分布的冰川末端，以及冰裂隙分布的冰川消融區(qū)，更為精細(xì)的數(shù)字地形，對(duì)科考安全保障具有重要意義。

與此同時(shí)，在全球暖化背景下，定量評(píng)估冰川物質(zhì)損失是重要科學(xué)議題。對(duì)比不同時(shí)期測(cè)繪的數(shù)字地形，可以評(píng)估相應(yīng)時(shí)期內(nèi)冰川物質(zhì)損失，這也是調(diào)查全球冰川物質(zhì)損失的普遍方法；相比傳統(tǒng)冰川表面花桿測(cè)量，該方法能以更小的工作量完成更為廣泛的普查。此外，無(wú)人船水下地形測(cè)量，GNSS觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)布設(shè)等先進(jìn)測(cè)繪遙感技術(shù)在珠峰科考中扮演了重要角色。

海拔7028米自動(dòng)氣象站架設(shè)操作培訓(xùn)

在8個(gè)梯度架設(shè)不同用途的自動(dòng)氣象站

羊城晚報(bào)全媒體記者：您和您的分隊(duì)在本次“巔峰使命”珠峰科考中承擔(dān)什么任務(wù)？

孫維君：中國(guó)氣象科學(xué)研究院（以下簡(jiǎn)稱氣科院）對(duì)此次科考活動(dòng)進(jìn)行了大力支持，專門組成了10人科研和考察團(tuán)隊(duì)參與，并派出了5人赴珠峰執(zhí)行“珠峰地區(qū)大氣垂直結(jié)構(gòu)探測(cè)”相關(guān)科考任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。主要任務(wù)一是在珠峰海拔7028米架設(shè)低成本、便攜式、耐低溫的自動(dòng)氣象站，讓我們的國(guó)產(chǎn)儀器能逐漸代替國(guó)外產(chǎn)品，而且要把成本降下來(lái)；二是在海拔5200米大本營(yíng)放探空氣球，運(yùn)氣好時(shí)飛行高度可以到達(dá)3萬(wàn)米以上的平流層，對(duì)珠峰地區(qū)的垂直空間進(jìn)行大氣探測(cè)。由于我06、07、08年參加了珠峰科考，所以這次負(fù)責(zé)小分隊(duì)協(xié)調(diào)保障和自動(dòng)氣象站的架設(shè)培訓(xùn)等工作。

羊城晚報(bào)全媒體記者：在7028米架設(shè)自動(dòng)氣象站，和8830米處的有何異同？

孫維君：這次中科院青藏高原研究所科考分隊(duì)完成了在海拔5200、5400、5800、6500、7028、7790、8300和8830米這8個(gè)梯度分別架設(shè)自動(dòng)氣象站，它們之間并不是簡(jiǎn)單地重復(fù)，都承載不同的科研任務(wù)。通過(guò)監(jiān)測(cè)不同海拔高度處的氣象要素，來(lái)摸清楚珠峰地區(qū)未來(lái)的氣候變化，有助于更好地了解珠峰地區(qū)的冰川消融變化情況。

總的來(lái)說(shuō)，本次架設(shè)的不同海拔高度的自動(dòng)氣象站刷新了珠峰科考的世界紀(jì)錄，為摸清楚珠峰地區(qū)環(huán)境變化奠定了強(qiáng)有力的基礎(chǔ)。本次科考重點(diǎn)聚焦于珠峰地區(qū)的冰川、大氣和生態(tài)等各要素環(huán)境變化，包括絨布河河水、冰川厚度、冰川高程變化、大氣成分和科考隊(duì)員健康等各方面進(jìn)行了探測(cè)，通過(guò)收集珠峰地區(qū)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將構(gòu)建模型來(lái)模擬、預(yù)測(cè)冰川和水資源的未來(lái)變化，以更好地保護(hù)它們，從而對(duì)整個(gè)地球的可持續(xù)發(fā)展提供服務(wù)和保障。

高寒、缺氧是登山隊(duì)員的最大“敵人”

羊城晚報(bào)全媒體記者：5月4日是本次科考登山隊(duì)沖頂?shù)娜掌冢姆株?duì)為此提供了哪些支持？

孫維君：我們分隊(duì)于5月3日14時(shí)、20時(shí)和5月4日凌晨2時(shí)和上午8時(shí)進(jìn)行了4次加密探空觀測(cè)，為天氣預(yù)報(bào)提供了數(shù)據(jù)支撐。此外，團(tuán)隊(duì)還在珠峰進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)探空儀同球觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)證明了國(guó)產(chǎn)探空儀相較于國(guó)外同類產(chǎn)品，具有成本低、操作簡(jiǎn)單、便攜、準(zhǔn)備時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，能夠適用于多種氣象條件下的快速氣象觀測(cè)和氣象研究任務(wù)。

羊城晚報(bào)全媒體記者：為了本次科考，您和隊(duì)員們做了哪些準(zhǔn)備，克服了哪些困難？

孫維君：首先身體素質(zhì)要加強(qiáng)，來(lái)高原之前我們進(jìn)行了一個(gè)多月的拉練，通過(guò)長(zhǎng)跑和爬山等耐力訓(xùn)練，逐漸把身體機(jī)能調(diào)整到較好的狀態(tài)；其次，在專業(yè)上，充分了解已發(fā)表的科研成果，反復(fù)培訓(xùn)機(jī)器設(shè)備的安裝操作，對(duì)在基巖上如何固定自動(dòng)氣象站進(jìn)行改造設(shè)計(jì)。到達(dá)拉薩后，我們先集中隔離7天，再歷經(jīng)2天的汽車行程到達(dá)珠峰大本營(yíng)（海拔5200米），然后冒著零下十幾度的低溫和七八級(jí)的大風(fēng)在極度缺氧的環(huán)境下開(kāi)展科考工作。

高寒、缺氧的環(huán)境是我們面臨的最大困難。4月份的時(shí)候，有時(shí)夜晚氣溫降至零下20多攝氏度，有一天還刮起了10級(jí)以上大風(fēng)，把我們的帳篷和所有東西都掀翻了。同事們?cè)俅钇饋?lái)，之后又吹倒了，再搭起來(lái)，并檢查儀器是否正常，反反復(fù)復(fù)。為了抵御寒冷，我們睡覺(jué)使用睡袋，再多蓋衣服，同一個(gè)帳篷里的人是真正“抱團(tuán)取暖”。因?yàn)槿毖醯木壒剩覀兤鸫采蠋⒊燥垺⑾此|西都感覺(jué)氣喘吁吁的。

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