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都2020年了 给珠峰“量身高”为何还要爬到山顶?

2020-05-15 杨智杰 中国新闻周刊

  重启珠峰“身高”测量

  5月6日,海拔5200米的珠峰大本营迎来好天气,天气湛蓝,能见度很高,能清晰地看到被积雪常年覆盖的珠穆朗玛峰。

  这也是攀登珠峰的好时机。袁复栋把睡袋塞进装满行李的登山包,其余30多个同伴也统一换上红色的登山服,戴着帽子和太阳镜,手持登山杖。下午1点半,大家来到空地集合,经过简短的仪式,30多人互相打气,信心十足地排成一字型,朝着珠峰迈进。

  他们并非普通的登山者,而是2020珠峰高程测量登山队,由专业登山运动员和自然资源部第一大地测量队(简称国测一大队)的测绘人员构成。他们将携带GNSS(全球卫星导航系统)接收机、重力仪、雪深雷达、气象测量仪器和觇标,前往珠峰峰顶,精确测定珠峰高度。

  适合攀登珠峰的天气窗口最好没有大风和暴雪。根据当地天气预报,5月有3个窗口期。测量登山队在5月6日这天出发,为的是赶上12日的第一个窗口期。按照计划,他们6日会抵达5800米营地,第二天到达6500米,休整两天后开始攻顶。

  但计划再周密,挑战地球最高峰,还得“靠天吃饭”。仅仅过了一天,情况突变。5月8日,因为天气缘故,攀登路线上雪比较深,有流雪的危险,所有登山队员不得不分批退回到珠峰大本营休整。这就意味着,珠峰高程测量队登顶时间不得不延后。

  目前所有队员正等待下一个窗口期到来。全世界也都在等待一个新的珠峰高度。

  给珠峰“量身高” 

  珠穆朗玛峰位于中国与尼泊尔边界的东段,是世界上最高的山峰。过去数十年,珠峰被世界广泛认同的海拔高度是8848米。2005年,原国家测绘局测得珠峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43米。今年的测量,是继1975年、2005年两次公布珠峰高度之后,中国测量登山队再次开启的测量珠峰高程行动。

  “重测珠峰高程最主要有两个原因,第一是珠峰高度一定发生了变化。第二,珠峰测量技术也有了大的飞跃,新技术可以明显提升珠峰测量精度。”2020珠峰高程测量技术协调组组长、中国测绘科学研究院研究员党亚民告诉《中国新闻周刊》。

  党亚民解释,珠峰高度的变化分为两种。长期看来,这座山脉仍然以每年4.4毫米的速度缓慢升高,这就意味着10年会升高4厘米,30年升高13厘米多。如果珠峰高程的测量精度在10厘米左右,那么20~30年,就需要重新测量珠峰高度了。”

  短期来看,一次地震也可能影响珠峰的高程。1934年发生在尼泊尔的地震,震中离珠峰只有9.5公里,影响显著,第一高峰因此“矮”了约63厘米。2015年4月,尼泊尔又遭遇8.1级大地震,发生地点远在200公里以外。有学者利用卫星遥感数据研究珠峰高度,结果表明珠峰高度有一定程度的下降。但遥感手段监测珠峰高程变化精度低,精确测定珠峰高度,需要利用高精度的大地测量观测手段来实现。

  “目前2015年尼泊尔大地震(对珠峰高度)精确的影响还存在未知,作为珠峰主权国之一,我们有责任和义务把珠峰高程准确数据测出来,给世界一个准确答案。”党亚民说。

  大地测量学家陈俊勇曾颇为形象地描述测量珠峰的理由,“父母要定期给自己不断成长的子女量量身高,是理所应当的。人类要不断深入地认识自然,中国人要不断深入地认识自己的国土。”

  党亚民还指出,此次珠峰高程测量不只测出珠峰的最新高度,同时还在珠峰地区观测了大量的用于海拔高程“基准传递”的测量数据。这些数据成果还可用于青藏地区地球动力学板块运动、地震对珠峰的影响等领域研究。精确的峰顶雪深、气象、风速和冰川监测等数据,将为珠峰及其周边地区的自然资源监测和生态环境保护等提供第一手资料。

  攀登珠峰并非易事,此次路程被详细划分成6个交汇点。按原计划,5月6日,测量队员从珠峰大本营出发,途经绒布冰川和东绒布冰川,抵达海拔5800米的中间营地宿营。再攀登700米,到达海拔6500米的前进营地。前进营地氧气非常稀少,高原反应强烈,队员们需要休整。接下来,测量队要分别到达海拔7028米的一号营地,海拔7790米的二号营地,海拔8300米的三号营地,最后视天气情况,择机向珠峰顶峰发起冲刺。

  到了峰顶,留给测量登山队的时间也并不充裕。2005年,时任国家测绘局局长陈邦柱曾提到,因为峰顶的气候和恶劣的自然条件,登山队员停留的时间不能超过2个小时。当年,他们在峰顶完成测量数据的采集、觇标的竖立、冰雪雷达对雪深的扫描工作,一共停留了接近2个小时,真正采集测量数据,只花了40分钟。

  近日,因为天气原因,登顶时间将比原定的5月12日至14日延后。但登山的准备工作并未停止。据报道,按计划,5月11日,修路队员将把路绳铺设至海拔8600米左右的位置,并返回海拔8300米的突击营地。5月12日,在天气允许的情况下,修路队员将修通顶峰的路线。与此同时,12名向导将从海拔7028米一号营地出发,把物资运输至突击营地,并做好修路队员的接应工作。

  国际竞赛 

  此前,中国测绘工作者已经对珠峰进行了6次大规模的测绘和科考。除了中国外,其他国家也从未停止对世界第一高峰的探索,曾多次组织测量珠峰的高度。

  1856年,英国测量师乔治·埃弗勒斯爵士率领团队,打破珠峰的神秘面纱,首次公布了珠峰的海拔为8840米。

  进入20世纪,珠峰高程测量引发了更多国家的兴趣。1954年,印度人登顶,测算出8848米的高度。1966年和1968年,中国曾两次组队对珠峰高程进行测量,但均未对外公布结果。1975年,国测一大队在第三次测量珠峰高程时,计算出珠峰峰顶海拔高程为8848.13米。这与印度计算的数据相差无几,两者均测的是珠峰峰顶的雪面高程。

  1992年,意大利科学家和登山家来到中国,测得珠峰高程为8846.50米。而1999年,在美国国家地理学会的支持下,一个美国珠峰探险团队将GPS装置固定在最高的基岩上,计算出珠穆朗玛峰的高度为8850米,世界最高峰又长高了几米。

  最近一次测量是在2005年,中国测得珠峰的岩石面高度为8844.43米,得到联合国教科文组织的承认。

  但是截至目前,国际上对珠峰高度依然莫衷一是。珠峰另一面的尼泊尔,只认同珠峰高度为8848米,该数据由印度在1954年测得。

  《纽约时报》曾报道称,地质学家在如何计算山的高度上持不同意见:山顶的积雪应该包括在内吗?或者测量时是否应该钻探到山峰的基岩?

  尼泊尔选择了前者。众所周知,攀登珠峰可以从中国境内的北坡攀爬或者从尼泊尔境内的南坡攀爬。攀登珠峰早已在尼泊尔形成了完整的产业链,《中国新闻周刊》曾报道,2019年,尼泊尔政府针对普通登山者签发了381张登山许可证,每张登山许可证能为尼泊尔带来1.1万美元的收入。《纽约时报》指出,“在山顶证书上多出的那几英尺,足以让一些登山者转换路线,选择从尼泊尔登山和花钱。”

  尼泊尔并非没有自主测量过珠峰的高程。据新华社报道,2019年4月,4名尼泊尔测量人员组成的团队离开加德满都,前往珠穆朗玛峰南坡大本营,开始自主测量珠峰高度,至今,尼泊尔尚未公布新的数据。

  与尼泊尔不同,2005年以来,中国选择将岩面高度作为测量点。“测雪面高的误差太大,一年四季变化太厉害。风一吹雪跑了,太阳一晒冰化了,高度就会降低。测量的时间不一样,测量的结果肯定就不会一样。而且很难说谁对谁错。而岩面高每年只变化4毫米。如果两次测量高程时间间隔5年,高程最多差2厘米,如果差多了,就说明肯定有一个测错了。”党亚民向《中国新闻周刊》解释。

  此次的珠峰高程测量,也与中尼合作相关。2019年10月12日至13日,中共中央总书记、国家主席习近平对尼泊尔进行国事访问期间,两国发布了《联合声明》,其中提出:双方将共同宣布珠峰高程并开展科研合作。为落实《联合声明》,自然资源部会同外交部、国家体育总局和西藏自治区政府组织了2020珠峰高程测量工作。

  为何必须登顶测量? 

  通往珠峰峰顶的路险象环生,组织者投入巨大的人力、物力和财力,最终靠测量登山队员登顶完成测量。为什么大众熟知的卫星遥感影像或者GPS定位系统等技术无法直接测量珠峰高度?

  党亚民解释,卫星遥感影像主要用于地表检测,目前在高程方向的精度大约2米,测量精度和大地测量技术的厘米级相比,有较大差距。另外,卫星遥感影像就只能测到雪面高度,如果没有人到达峰顶测量雪深,就不会有更准确的结果。

  飞机测量也不可行。如果乘坐直升机直接登顶,8000多米的珠峰顶作业对飞机要求极高,峰顶地方小,直升机无法降落,在运动中放下测量人员和设备,直升机的螺旋桨引起的风,有可能引起雪崩。另外,专家指出,珠峰峰顶气流不稳定、多大风、气温低,测量型无人机无法在峰顶飞行,也没有机器人顶峰作业的经历。

  中国曾两次公布珠峰的高程。当时测高主要有两种方法:第一是传统的经典测量方法,以三角高程测量方法为基础,配合水准测量、三角测量、导线测量等方式,获得的数据进行重力、大气等多方面改正计算,最终得到珠峰高程的有效数据。第二种,是2005年首次使用的GPS卫星大地测量法,首先要建立一个能与地球形状最大程度契合的参考椭球,通过卫星用GPS仪器获得珠峰相对于这个地球参考椭球的准确的三维坐标。只要确定了参考椭球与真实地球在珠峰最高点上的高程差,就能够得到珠峰准确的高程。而GPS测量的前提,也是有人将GPS接收器放置在峰顶。

  2020年珠峰高程测量,官方公布,将综合运用GNSS(全球导航卫星系统)卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测绘技术。

  设备国产化,是此次中国测量珠峰高程的亮点之一。“除了航空重力测量外,其余仍然使用的是2005年的技术,只是这次用了很多国产的设备。”党亚民告诉《中国新闻周刊》。

  全球导航卫星系统卫星测量并非一个单独的系统,而是由北斗(中国)、GPS(美国)、GLONASS(俄罗斯)、Galileo(欧盟)四大系统组成。“2005年时,GNSS卫星测量主要依赖GPS。今年,我们将同时参考四大全球导航卫星系统,并且会以北斗的数据为主。”国测一大队队长李国鹏在2020珠峰高程测量首场新闻发布会上介绍。这也是北斗系统首次在珠峰高程测量项目中应用。

  首次使用航空重力测量技术,是另一个新变化。“这是一次重大的进步,在珠峰开展航空重力测量,根据我们前面的计算,测算精度大概能提高30%—40%左右。”党亚民介绍。

  “我们眼睛看到的珠峰高度,并非它真实的身高。”2005年珠峰测量行动总指挥张燕平等人当时接受采访时曾提到,“因为地球是椭圆的,你的视线的起点是你脚下的那一点,而不是珠峰脚下的那一点,因此你看到的珠峰要比其真实高度低一些。”因此,精确珠峰高程,要先找出珠峰脚下的海拔零点。

  国内规定,以山东青岛验潮站的黄海平均海水面作为计算陆地海拔高度的起算面。“大家可以想象一个海平面,它是曲面,面上的所有重力值相等,这就是海拔高起算面。青岛高程零点(水准原点)所在的面有一个重力值,只要在珠峰下面找到这个重力值,就能找到起算面。”党亚民解释,航空重力测量资料,可以帮助我们更准确的找出这个珠峰下面的海拔高程起算面。

  航空测量优势明显,但是飞机飞行难度太大,起初一度被否决。党亚民介绍,去年,中国测绘科学研究院牵头制定珠峰高程测量技术方案时,咨询过飞行公司和专家,大家都给了否定的答案。航空重力测量,更适合在低海拔地区、平原地区测量,在山地,正常情况的飞行高度在9000米以下,最高也可以飞到1万米,但是难度非常大,需要反复进行技术论证。

  “珠峰高度超过8800米,飞机在高出200米的地方飞行,非常危险。中国境内珠峰北坡的地形复杂,气候也不稳定,一些有飞行经验的人士判断,这样飞行非常危险,甚至飞机会掉下去,这个地方不能飞。”党亚民介绍。

  提议被否决后,党亚民团队仍然不甘心,一次偶然机会,他们得知中国自然资源航空物探遥感中心可以做到,花了半年时间合作制定详细的技术方案,并请了两位院士评审,最终纳入了此次珠峰高程测量的方案当中。

  和以往不同,李国鹏在登山队出发仪式上提到,大量前期准备工作确保了此次珠峰高程测量任务能够按计划进行,今年将力争实现测绘队员与登山队员首次一同登顶。

  如果测量登山队顺利登顶,想要知道珠峰高度是否变化,仍然需要耐心等待。党亚民介绍,数据测量后,2~3个月后才能公布最后的结果。