环球人文地理

重返世界之巅

作者:乔天翼 来源:环球人文地理 202008期 时间:2020-10-16

珠穆朗玛峰有多高?8844.43米,这是现在刻在珠峰高程测量纪念碑上的数据,也是2005年中国测量队历经千辛万苦测出的岩体高度……时隔15年后,我国测量队不惧艰险,...

  珠穆朗玛峰有多高?

  8844.43米,这是现在刻在珠峰高程测量纪念碑上的数据,也是2005年中国测量队历经千辛万苦测出的岩体高度……时隔15年后,我国测量队不惧艰险,再次勇登“地球之巅”进行测量,备受世界关注。

  那么,这次测量的背后意味着什么呢?

  2020年5月6日下午,中国国测一大队、中国登山队共同组成的测量登山队正式向珠穆朗玛峰进发,开展2020年珠峰高程测量登顶行动。这座6500万年前从海底隆升而成的喜马拉雅山脉主峰,时隔15年后再次迎来中国测量队伍。5月27日11时,中国测量队8名队员成功登顶,顺利完成测量任务。此消息一出,迅速占据各大新闻头条,引起社会关注。

  从1975年测得的海拔高程8848.13米,到2005年测得的峰顶岩石面海拔高程8844.43米,再到现在2020年正在计算中的新数据……这一次又一次的测量耗费了极大的人力物力,让人不禁发问:去测量早在几十年前就有的数据到底是为了什么?

  其实,和人会长高一样,珠峰的高度也是会变的,而且测量结果不只意味着世界最高峰的高度,它还可以应用于地球动力学、板块运动等领域,或通过峰顶雪深、气象、风速等数据,为冰川监测、生态环境保护等方面提供第一手资料……由此可见,珠峰是一张全球环境变化的“试纸”,测量它,将成为未来人类与自然和谐相处的关键之一。

测珠峰的“前世今生”数据背后的人与自然

  作为2019年国庆献礼影片之一,《攀登者》给很多观众留下了深刻的印象。影片以1960年与1975年中国登山队两次登顶珠峰的事迹为背景,讲述了方五洲、曲松林等攀登者肩负时代使命集结于珠峰的故事。该影片以真实故事改编,方五洲的原型就是中国著名登山运动员王富洲——他是世界首位从北坡登顶珠穆朗玛峰,同时也是中国首位登上珠峰的登山运动员,并于1975年组织领导测量珠峰工作。

  比起电影所展现的,现实总是更为残酷。上世纪70年代以前,珠峰高程数据一直被外国垄断,就连中国版图上也使用的是外国数据。为了填补这一测绘空白,在设备有限、技术还不成熟的艰苦条件下,几乎所有登山队员都抱着视死如归的精神去完成任务。1975年7月23日,经过测绘工作者反复计算后,中国政府宣布成功测量珠穆朗玛峰海拔高程为8848.13米。这一数据虽然在一定范围内取得了认可,但在国际上仍存有争议,其中绝大部分是以中国测量技术还未成熟为由,质疑该数据的准确性。

  随着测量技术的发展,中国于2005年再次启动珠峰测量,并于当年10月9日公布数据:珠峰峰顶岩石面海拔高程为8844.43米。有权威人士认为,由于科技的进步,测量峰顶冰雪深度、大地水准面等方面将更加准确,所以这次数据被认为是当时国内乃至国际上历次珠峰高程测量中最为精确的数据。

  根据1975年和2005年的数据对比,珠峰似乎在这30年里“矮”了3.7米,其实不然,四千万年前,珠峰所在的位置还是一片汪洋大海,后来印度洋板块向北挤压形成了喜马拉雅山脉,珠穆朗玛峰由此诞生,并成为世界上最高的山脉。如今,印度洋板块和亚欧板块在喜马拉雅山脉处仍不断挤压,导致世界最高峰的岩体还在不断增高。有专家解释,这30年里不是珠峰变矮了,而是人类的测量技术进步了,从而纠正了过去的数据偏差。

  如果说1975年的测量侧重于填补空白,2005年侧重于准确性,那么2020年的这次测量又是为了什么呢?

  其实,测量珠峰不仅仅是为了知道山峰高度,还可以得知板块间的活动强度变化,帮助人类认识和应对地壳活动可能带来的影响,在未来一段时间里监测地震活动频率并做好防灾减灾的措施。2015年的尼泊尔大地震就是板块运动造成灾难的例证之一,在这场地震之后,珠峰的高度也有可能会发生变化。另一方面,由于气候变暖,珠峰峰顶的冰盖在逐年变薄,测量出的变化可以间接了解全球变暖带来的影响,评估未来冰川变化的趋势。此外,整个峰顶的生态环境,风速、大气等都在测量范围内,且都将作为生态监测、保护冰川的第一手资料,帮助人类采取因地制宜的环境保护措施。

延续人工测量再测技术的创新与突破

  在许多年前,一些西方国家通过利用卫星、激光测距仪等,实现了无需人工登顶就可测量山体高程的技术。但是,在这一次的珠峰测量中,中国测量队还是延续了“传统”测量方法:登顶测量。

  实际上,通过卫星技术虽然能实现不登顶测量、节省人力,但也会造成较大的数据偏差。目前国际上给出的最小偏差值为两米,这对测量珠峰来说,是无法“容忍”的,毕竟在2005年,测量的数据都已经精确到小数点以后了。另外,不登顶测量主要采用交会测量法(根据多个已知点的高程,通过测定已知点到待测点的方向以及距离,以推求待测点的海拔高程)或三角高程测量法(观测已知点到待测点的水平距离和仰角求两点高程差),这些测量方法都需要测出一个“已知点”,而珠峰峰顶是一个20多平方米、结构较为复杂的平面,需要进行多地测量“已知点”取均值来缩小误差,但即便如此,这仍避免不了较大的误差,同时也不符合当下精确测量的标准。

  那么无人机和测量机器人的技术可以使用吗?遗憾的是,目前尚未有机器人能够在珠峰山顶那样极端的气候条件下进行测量活动,而且峰顶的大风、暴雪等天气,以及稀薄的空气都不适合无人机作业。由此看来,只有当人工登顶竖起觇标时,才能最大化精确测量到珠峰的海拔高程。

  尽管现在的技术还未做到更为精确的无人测量,但此次测量仍实现了技术上的创新与突破。其中最亮眼的就是依托北斗卫星导航系统进行GNSS(Global Navigation Satellite System)卫星测量,即测出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。在2005年的测量中,中国测量队主要依赖美国的GPS系统;而今年,测量隊将同时参考美国GPS、欧洲伽利略、俄罗斯格洛纳斯和中国北斗这四大全球导航卫星系统,其中以北斗的数据为主。

  除了使用本国卫星系统外,由我国自主研制的新一代雪深雷达探测仪也加入了测量任务,它会探测峰顶雪深,并根据数据推导出珠峰顶岩石面的海拔高程。与此同时,还有一种新加入的“黑科技”——航空重力测量技术,也令人眼前一亮。

  本次测量珠峰分为地面测量和空中测量两个部分。人工登顶测量属于“地面”部分,而“空中”部分则由中国地质调查局航空物探遥感中心的“航空地质一号”飞机以及其搭载的尖端设备来进行。进行空中测量时,提供精准的大地水准面(指与平均海水面重合并延伸到大陆内部的水准面,也就是人们通常说的“0海拔面”)数据尤为重要,而航空重力测量技术则能将误差从米缩小到厘米。“航空地质一号”飞机不仅能完成航空重力测量,还能从空中进行遥感测量,获得高精度的珠峰及周边区域的三维地形遥感图,这样的测量可以使传统的“一个点”变成“一个面”,大大提升了测量效率。

“身高”的国际意义历史节点上的一笔

  1714年,清朝理藩院主事胜住、喇嘛楚尔沁藏布·兰木占巴受政府委派勘测西藏,绘制《皇舆全览图》西藏分图。他们跋山涉水,历尽艰险,到达珠穆朗玛峰下,对它的位置和高度进行初步测量,并在《皇舆全览图》上明确标上了珠穆朗玛峰的位置和名称。尽管这次测绘没有得到珠峰海拔高程的具体数值,但却开启了此后300年里各个国家对珠峰测量的“征途”。不同时代、不同技术,加上珠峰本身的变化,英国、意大利、美国等国都曾得出了不同的数据,使国际上出现了珠峰海拔高程数据不统一的局面。

  目前,国际上对珠峰高度的争论依旧存在,这样的现状不利于国际学术的交流发展,所以用当今最先进的技术、更全面的测绘方案去重测珠峰是很有必要的。为了具有国际说服力,这次测量采取国际公认标准,将获取迄今为止最精确而全面的科研数据,有望结束国际上珠峰海拔高程不统一的混乱局面,为地球科学研究贡献珍贵的素材。

  值得一提的是,这次测量时间既是人类首次从北坡成功登顶珠峰60周年,又是中国首次精确测定并公布珠峰海拔高程45周年,还是中国和尼泊尔建交65周年之际。2019年,尼泊尔进行了一次珠峰海拔高程测量,但中尼两国经过讨论后,决定在今年中国登顶重测后共同发布珠峰新高度,将此作为发展两国友谊的新举措。中国测量结束后,科学家们会对数据进行严密计算、反复验证和对比分析,并在此基础上进行理论研究,这是一个较大的系统工程,大概需要2到3个月的时间才能公布最终结果。

  国测一大队队长李国鹏在接受采访时说:“这是一项代表国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程。新中国成立以来,我国珠峰高程测量经历了从传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变。每次珠峰测量,都体现了我国测绘技术的不断进步,彰显了我国测绘技术的最高水平。”另外,他补充道:时隔15年,中国测绘者重返世界之巅,这不仅是一项迫切的历史任务,还是一次重要的国家行动,而且不同时期以不同方式测量珠峰,反映了人类对自然的求知探索精神,也是人类了解和认识地球的一个重要标志……

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