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逐冰而上②|“問診”珠峰冰川:上天下地,為冰川“體檢”
海拔6500米的西藏珠峰絨布冰川上空,一架無人機正在頂著大風航行,受到氣流沖擊,機體不時搖搖晃晃。
無人機下方,高壇光正在控制著機器,并觀察記錄數據。高壇光是蘭州大學資源環境學院副教授,這是他第4次參與珠峰科考工作。

高壇光在絨布冰川附近操縱無人機。
在中國西部巍峨綿延的群山之間分布著近5萬條冰川,是全球中緯度地區最大、最集中的冰川群。這些遠在山巔之上的冰川變化是如何被觀測到的呢?
今年5月,澎湃新聞跟著科考隊一同前往珠峰,全程記錄了這次科考過程。科考隊員們攜帶專業無人機和雷達,對海拔5200米至6500米之間的冰川進行高分辨率掃描。專業無人機的應用也為珠峰冰川高分辨率掃描發揮了舉足輕重的作用。
高壇光向澎湃新聞介紹,本次“冰川體檢”采用現場無人機觀測的方式獲得較為精準的冰川厚度數據,無人機航行過程中需要克服大風、低溫、超飛行高度上限和充電等設備難題帶來的極大挑戰,以及極限環境對飛手的挑戰。在觀測過程中無人機幾度墜落,所幸最終還是順利完成了觀測任務。
珠峰上“炸機”是常事
冰川的觀測屬于一項系統工程,需要綜合使用不同的方法,揚長避短。
這些方法主要包括歷史記錄法、攝影法、地面測量法、物質平衡觀測法、航空及無人機攝影測量法和衛星遙感技術。它們各有優劣,在冰川研究中發揮著不同卻各自重要的作用。

高壇光
高壇光表示,衛星遙感影像的應用已成為冰川研究的主要技術手段之一。遺憾的是,這種方法無法應用到冰川表磧較為發育的冰川,因為冰川表面都是大石頭,花桿插不進去,如珠峰的絨布冰川。而采用現場無人機觀測的方式能更好獲得較為精準的冰川厚度數據。
在飛機上可以用航攝儀器對地面連續拍攝照片,結合地面控制點測量、調繪和立體測繪等步驟,繪制出地形圖的作業。
高壇光介紹,20 世紀90年代,中國學者曾成功地將此方法應用在天山山脈等幾個代表性流域的測量中。但是,冰川區的海拔很高,氣流不穩定,會對航拍飛機造成很大的影響。
與日常用的無人機不同的是,為了能夠更精準地觀測冰川變化數據,高壇光將科考作業的無人機進行了升級。無人機安裝了“RTK”實時動態差分系統,能夠通過GPS北斗等定位獲取冰川三維數據。
“對比航拍觀測,它具有成本小、精度高和使用靈活的優勢。”高壇光說,無人機攝影測量的準確性在于對海拔高度的準確定位,在這方面國產無人機走在了全球前列。同時,由于電池技術的迅速提升,大大延長了無人機每次升空的作業時間。
在去年的“巔峰使命 2022”珠峰科考中,無人機攝影測量大放異彩。
以高壇光為主的科考小組使用無人機克服了珠峰地區低溫和大風等嚴酷的氣象條件,成功獲取了大量珍貴的中絨布冰川和東絨布冰川的觀測數據,生成了國內第一個珠峰絨布冰川3D模型,為珠峰地區冰川變化的研究奠定了扎實的數據基礎。
但是,大自然變幻莫測,尤其是在珠峰上,無人機航行過程中需要克服超過12級的大風,還有低溫、飛行高度上限和充電等設備難題。
觀測過程中,科考儀器時常因為海拔高、氣溫低無法開機。即便好不容易飛起來,無人機也多次因為大風不幸墜落。去年,高壇光帶了兩臺專業無人機,全都‘炸機’了。
“‘炸機’是個平常事兒了,我也不知道我‘炸’了多少,但我都沒丟過飛機,都能撿回來。”高壇光說,“這個沒有特別技巧,可能是我運氣比較好。”
今年,高壇光專門帶了三架無人機,“先從較安全的地域收集數據,再一步步往更危險的區域飛。”
“無風的約會”
“冰川退縮是個很復雜的事情,我們想把這件事做清楚了后,再專門告訴大家,氣候變化之下冰川到底發生了什么變化。如果只是簡簡單單說冰川退縮,有點不負責任。我們希望做得詳細一些,做得嚴謹一些。”高壇光說。
“我們在珠峰測量冰川用無人機這種方法,實際上就是跟珠峰的冰川來一次‘無風的約會’。”高壇光笑著說,既然是約會,就不是想著哪天就哪天,要考慮對方感受。而在珠峰冰川工作其實也是這樣,沒有風的時候無人機才能開展工作,所以叫“無風的約會”。

高壇光和蘭州大學學生在科考的路上。澎湃新聞記者 鄒橋 圖
無人機在珠峰附近作業存在兩難:早上出發面臨的問題是溫度低,周邊區域多在零下10攝氏度以下,經常會出現機器啟動難的情況;如果中午出發,溫度更高些,但是一到午后珠峰附近的峽谷多會刮起大風,很難正常作業,“炸機”的幾率也高很多。
綜合考慮后,高壇光還是選擇一早出發,爭取在無風或者風小的時候開始工作。
4月27日早上7時,高壇光帶著幾名學生天不亮起床出發,爭分奪秒進行觀測作業。
9時,到了一個位置較好的觀測點。高壇光擺好無人機,嘗試起飛。很快,機器傳來了故障聲音,原來現場溫度太低,無人機功率不夠,無法起飛。
“主要是溫度低對電池造成了影響。”高壇光把兩塊電池放入自己懷里,想用自己的體溫把電池捂熱。去年他就遇到過這種問題,就是“人體體溫加熱”的方式起了作用。
十幾分鐘電池加熱后,無人機恢復了運作。第三次起飛成功,沒想到不到五分鐘,機器再次發出警告:風速過大,請謹慎飛行。
無奈,高壇光只好再次降落飛機,“戶外科研工作就是這樣,多變的氣候變化讓人難以捉摸,有時還需要點運氣。”
次日一早,高壇光再次出發,為了防止出現前一天的情況,他帶上了熱水袋。當天天氣很好,9點多太陽出來,溫度迅速上升。這次,無人機成功起飛!
“我們希望能夠把冰川各種形態信息都獲取到,包括冰磧物、冰磧湖、冰川湖、冰塔林等變化。盡我們所能多獲取一些數據,再跟前幾年的數據進行對比。”高壇光說,當天獲得數據后并不是馬上得出結論,還需要一段時間的校準和數據處理。
高壇光介紹,目前他們主要檢測兩條冰川——絨布冰川和東絨布冰川,希望對這兩條冰川進行全面的掃描“體檢”。
5月6日,高壇光就來到了6350的營地。連續幾天的大風讓他再次處于等待狀態。直到5月11日下午,終于等來了無風的好天氣,高壇光的無人機再次起飛。
野外科考就是面對困難、挑戰困難
狂風暴雪、采樣機器故障、無人機無法起飛……連續幾天的工作,高壇光科考過程并不順利,而對于這些問題,他似乎“習以為常”。
“我覺得還是平常心,這些情況不是失敗,屬于意外,或者是應該面對的一些困難,這是我們工作的一部分。”高壇光說,如果出野外工作,不遇到任何的障礙,沒有任何的困難,這個是不可能的。
“真正的科考就是有困難,要去面對困難,要去挑戰困難。從這些困難當中獲取我們要獲取的一些數據,然后分析成果,然后最終完成我們這一項的科學研究。”高壇光說,不要把野外科考想得太簡單。

高壇光和蘭州大學學生在科考的路上。澎湃新聞記者 鄒橋 圖
此次隨隊科考的還有高壇光的兩位“準”研究生付佳星和秦朔晨,今年3月才確定考上蘭州大學研究生的他們,也頂著高寒、低氧,在絨布冰川中穿梭取樣。
付佳星在4月24日的科考日記中記錄:“從珠峰大本營開始,海拔都是5000米往上,高原反應更加明顯,更別說背著二三十斤的設備、提著將近十斤的測量儀走過牦牛道、翻過冰川消融形成的一座座小山。”
在路上,付佳星稱“背著包走兩步之后,整個人就像已經跑了1km開始喘得不行,到后面連牦牛道都沒有,每爬過幾個小坡,都得停下來歇一歇。測量途中遇到了大風卷著積雪刮下來,云層遮蔽天日,氣溫驟降,整個人都冷得不行,只能靠著能量膠、士力架、溫水勉強維持體力。”
到了返程的時候,付佳星整個人基本是精疲力竭的狀態,每爬一個小山坡都得停下喘上好久。他在日記里開玩笑說,“上班不干了沒錢,現在的路不走會死”。
“他們不僅是第一次來珠峰科考,甚至是第一次出野外。”高壇光說,自己當年也是研究生還沒入學就開始進行野外工作了。
他解釋,珠峰科考野外工作時間一般只有四五月,也就是所謂的“窗口期”,如果過了這個時期,學生很難補上今年的研究,“我們會要求從一個本科生的心態,能夠快速地轉變成一個研究生的心態。”
高壇光對兩個準研究生評價很高。“從心態上他們非常好,不畏困難,這種吃苦的精神特別好,這是讓我挺驚訝的。”高壇光說,從他們身上感覺到,90后、00后是個很棒的群體,面對困難的時候也都特別有勇氣,特別有毅力,在心態上已經做好了當科研工作者的準備,未來將參與到更多珠峰科考工作當中。





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