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民盟盟员高坛光:在珠峰给冰川做「体检」

2024-07-22科学


2021年,高坛光在新疆乌鲁木齐河源1号冰川进行样品采集。

海拔6500米的珠穆朗玛峰北坡的绒布冰川上空,一架无人机正在顶着大风航行,受到气流冲击,机体不时摇摇晃晃。无人机下方,民盟盟员、兰州大学资源环境学院副教授高坛光正在控制着机器,采用无人机观察记录冰川厚度数据。2023年5月,高坛光和珠峰科考队友们携带专业无人机和雷达,对海拔5200米至6500米之间的冰川进行高分辨率扫描,这是他第4次参与大规模珠峰科考工作了。

「近年来,我参与的小规模珠峰科考工作几乎年年有,有时候一年两次。」高坛光说。据悉,作为从事冰冻圈与气候变化、生态水文、河流碳循环等方面研究的学者,珠峰成为高坛光开展冰川研究的主要工作地点。

「由于珠峰地区的特殊地理位置和环境,这里成为感知全球气候变化的前哨。」高坛光介绍,通过检测的数据,研究者可以重现珠峰地区几百年甚至几千年以来气候环境变化的历史。

无人机「上天」

「专业无人机的应用在对‘冰川’体检中发挥着举足轻重的作用。」高坛光表示,冰川的观测属于一项系统工程,需要综合使用不同的方法,对比航拍观测,无人机摄影测量具有成本小、精度高和使用灵活的优势,能对高度进行更加准确的定位。

与日常用的无人机不同的是,高坛光将珠峰科考作业的无人机进行了升级,安装了「RTK」实时动态差分系统,通过充分发挥GPS、北斗等卫星定位系统的作用,能够更加精准地获取冰川三维数据。

然而,在实际测量过程中,高坛光面临的挑战更多且更复杂。「在珠峰开展科考,需要克服极大的身体素质挑战和设备运行难题,如果不是真正热爱这门专业,恐怕很难坚持下来。」高坛光说。

无人机飞手要克服极寒、缺氧以及随时可能出现的暴风雪天气等恶劣环境。缺氧带来的头疼让高坛光晚上辗转反侧,好不容易熬到天亮,睡袋周边全是湿冷的雾水。高坛光说:「睡袋湿了也不能拿出去晒,不然一会儿成了冰袋。」

无人机时常因为气温低无法开机,高坛光不得不用体温去保证设备的正常运行。大自然变幻莫测,即便好不容易飞起来了,无人机航行过程中还需要克服飞行高度上限和充电等设备难题。据高坛光介绍,科考时他会多备几架无人机,先从较安全的地域收集数据,再一步步往更危险的区域飞。

据了解,在「巅峰使命2022」珠峰科考中,无人机摄影测量大放异彩,以高坛光为主的科考小组利用升级后的无人机克服了珠峰地区低温和大风等严酷的气象条件,成功获取了大量珍贵的中绒布冰川和东绒布冰川的观测数据,生成了国内第一个珠峰绒布冰川3D模型,为珠峰地区冰川变化的研究奠定了扎实的数据基础。

奔赴「无风的约会」

2019年,高坛光在纳木错湖上采集湖冰。

无人机在珠峰附近作业存在两难:早上出发面临的问题是温度低,周边区域多在零下10摄氏度以下,经常会出现机器启动难的情况;如果中午出发,温度更高些,但是一到午后珠峰附近的峡谷多会刮起大风,很难正常作业,「炸机」的概率也高很多。

综合考虑后,高坛光还是选择一早出发,争取在无风或者风小的时候开始工作。「我们在珠峰测量冰川用无人机这种方法,实际上就是跟珠峰的冰川来一次‘无风的约会’。」高坛光笑着说,既然是约会,就不是想着哪天就哪天,要考虑对方感受。而在珠峰冰川工作其实也是这样,没有风的时候无人机才能开展工作,所以叫「无风的约会」。

为此,高坛光经常带领科考队员天不亮起床出发,争分夺秒进行观测作业。经过多次坚持与不懈努力,无人机曾一度超越飞行设计上限,累计扫描面积达22平方公里,水平分辨率达到3厘米到10厘米,垂直分辨率能达到10厘米,创造了珠峰冰川高分辨率扫描面积纪录。

「我们希望能够把冰川各种形态信息都获取到,包括冰碛物、冰碛湖、冰川湖、冰塔林等变化。尽我们所能多获取一些数据,再跟前几年的数据进行对比。」高坛光介绍,他和其他科考队员获得数据后并不是马上得出结论,而是用一段时间对数据进行校准和处理。

持续不间断地对珠峰地区冰川进行监测能够获取冰川随时间变化的数据,对于全球气候变化研究具有重要价值。「冰川退缩是个很复杂的事情。如果只是简简单单说冰川退缩,有点不负责任。我们希望做得详细一些,做得严谨一些。」高坛光说。

野外科考的「平常心」

狂风暴雪、采样机器故障、无人机无法起飞……科考过程经常要面临这些问题,高坛光早已「习以为常」。「我觉得要有平常心,这些情况不是失败,而是意外,或者说是应该面对的困难,这些是我们工作的一部分。」高坛光说,「要去战胜困难,从困难当中获取想要的数据,然后分析成果,最终完成科学研究。」

在珠峰科考过程中,高坛光和科考队员们会拍摄各种雄伟壮观的雪山景观,但很少能让自己留下一张露出面容的照片,几乎每张照片都是戴着各种防护面罩,完全看不出容貌。「珠峰地区纬度低,太阳辐射强,大家在山上虽然每天都在涂抹防晒霜,但冰雪反射的阳光还是很容易灼伤皮肤,如果不是戴着防护面罩,恐怕下山后要褪三层皮。」高坛光说。

「从珠峰大本营开始,海拔都是5000米往上,高原反应更加明显,更别说背着二三十斤的设备、提着将近十斤的测量仪走过牦牛道、翻过冰川消融形成的一座座小山。」「背着包走两步之后,整个人就像已经跑了1km开始喘得不行,到后面连牦牛道都没有,每爬过几个小坡,都得停下来歇一歇。测量途中遇到了大风卷着积雪刮下来,云层遮蔽天日,气温骤降,整个人都冷得不行,只能靠着能量胶、士力架、温水勉强维持体力。」高坛光的学生随队科考时在科考日记中这样记录着,其中无不体现着科考队员「平常心」背后隐藏的艰辛。

怀着「平常心」,高坛光和科考队员们克服重重困难,获得了许多成果。高坛光所在的科考团队第一次完成珠峰东绒布冰川全面高分辨率「体检」;高坛光先后主持参与了多个国家自然科学基金项目、重点研发专项和第二次青藏高原综合科学考察,荣获了「甘肃省技术标兵」等荣誉称号;近年来,高坛光在国际权威期刊PNAS、ERL、STOTEN等发表论文40余篇。

【团结报】7月9日5版

作者 _ 盟甘轩

本期编辑 _ 薛蒙蒙 林紫文

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