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2022世界杯正规买球app:我国珠峰科考首次突破海拔8000米,珠峰的高度是如何测量的?

发布日期:2022-05-10 23:28    点击次数:201
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1960年5月25日,中国登山队将一面五星红旗带上了珠穆朗玛峰峰顶,创造了人类首次从北坡登顶珠峰的历史;2022年5月4日,13名珠峰科考队员成功登顶珠穆朗玛峰,这是我国珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度,在青藏高原科学考察研究历史上具有划时代意义。

62年间,我们一次一次登上这座高峰,希望能了解其中的奥秘——不断更新测量珠峰高度,成功架设全球海拔最高的自动气象站。恶劣糟糕的环境,出乎意料的危险,每一次攀登都是一场赌博。

那些年,为了得出珠峰最精确的高度,我们如何测量?当科考队突破8000米的时候,他们又需要克服哪些困难?

Part.1

珠峰之高,何以测量?

我们知道,山峰的高程是海拔高,即从海平面起算到山顶的高差,更确切或是更专业的说法是山峰的正常高。

由于地球是球体,并不能真的去测海平面到某一座山峰的相对高差,而是测量一个等效平面——重力常数相等的似大地水准面到山顶在铅垂线方向上的距离。之所以使用似大地水准面,因为我们很难通过测量找到重力常数完全相同的这个表面,只能使用一个具有测量工程实现意义的近似平面。

测绘中常用的地球各面示意图(图片来源:作者自制)

所以,对于珠峰的测量,使用的方法是采用“围观”的方法。没错,“围观”,更科学的说是三角测量法,即从两处同时观测被测点,只需要测得观测点之间的距离和两处观测点观测被测点的角度,即可得到被测点的位置;如果需要知道被测点三维空间位置,只需要增加一处观测点即可。增加观测点,并对观测结果进行平差,就可以达到提高观测精度的结果。

1966~1968年,在中国科学院组织下,中国人对珠穆朗玛峰及周边地区进行了大规模的综合科学考察,并于1966年和1968年两次组队,不仅在珠穆朗玛峰地区建立了高水平高质量的测量控制网,测站更多也更接近珠峰,并开展了三角、水准、天文、重力、物理测距、折光试验等测量工作,为后期的数据改正和平差做了充分的准备。

这种控制网架设等级是超过此前印度的架设规格的,最终算得的珠峰高程为8849.75m(未顾及峰顶的覆雪厚度),最大互差为3.01m。

1975年中国再次对珠峰的进行测量,除了进一步加强和提升控制网外,更是第一次在登山队员的协助下,把3.51m的红色金属测量觇标竖立在珠峰峰顶上,同时量测了峰顶的覆雪深度,堪称测定珠峰高程历史上的一项创举和突破。

1975年测绘队登顶时合影(图片来源:国家测绘局,作者有改动)

此次测定的最终结果为8848.13m(峰顶标心处的覆雪深度约为0.92m),中误差为±0.35m。这一数据结果,一直沿用至2005年,中国精确测定的8844.43米珠穆朗玛峰顶岩石面海拔高程才被更新。

2005年5月22日北京时间11时08分,中国登山测量队成功登上世界最高峰珠穆朗玛峰峰顶,此次除了布设了GPS控制网外,实现了峰顶同观测站实现联测,并使用雷达探测仪对冰雪层进行测量。

2005珠峰测高水准路线和GPS联测网(图片来源:参考文献3)

中国此次向世界公布珠峰的高度为8844.43m,与之前有着较大出入,是因为这是“不带帽”(去除峰顶冰雪层厚度)的净身高。2005年珠峰测高时,中国登山测量队员采用雷达探测技术测定珠峰峰顶冰雪覆盖层的厚度,提高了测峰顶雪深的精度和可靠性。

随着时间推移,珠峰高程也在跟随地理板块运动而不断变化。为了得到更精确无误的数据,在2020年,珠峰高程测量重新对珠峰高度进行了测量。

得益于我们在珠峰地区构建的高精度控制网,目前被世界认可的几组数据中,中国2005测绘成果精度无疑是最高的。

Part.2

环境之险,何以克服?

珠峰登顶之难大概可以套用杜甫这首七律来形容

风急山高猿啸哀,低氧低压鸟飞回。

无边冰雪萧萧下,不尽任务滚滚来。

由于山体效应和隘管效应等对风压的影响,山高自然“风急”,珠峰南坡不同高度的地表覆盖存在差异性,日出后会形成明显的对流,热空气沿坡面上升,在峰顶的高度附近开始凝结成云,高出峰顶后,被强烈的西风吹向东方,就是我们在照片中看到庄丽的“云旗”。“云旗”的高低取决于越过山顶风的速度,速度越大,“云旗”被压得越低。

珠峰上的旗云(CC0)

我们熟悉得高原缺氧并不是氧气的比例下降,缺氧只是表象,因海拔的升高气压的降低才是问题的根本。高海拔的低压不仅极大的影响使人员的活动能力,汽车等载具也会因低压造成燃烧不充分,常规水箱制冷也无法达到效果,而在5600米后受到极大限制,加之低温也限制了部分种类的电池使用,给物资供应等环节带来巨大的挑战。

问题远不止此,地表覆盖景观单一但微地形复杂。这一相茅盾的表述带来的野外工作体验就是困难指数爆炸。由于工区环境极端恶劣,即便是多年积累,对于其环境的掌握程度不高,此前,受制于遥感测量技术,进行填图的底图是1:10万比例尺的航遥测量调绘成果,比例尺过小,很多地形细节都不能体现。无边的冰雪覆盖,地物特征差异性小,变化可能性却高,目测记忆困难,更加依赖手持机的定位。

而最重要的就是科考任务远不是单纯的爬山,不同人员需要承担相应的科考任务,以地质为例,需要按照划定线路进行地质填图,其中包括采集各种手标本,采集过程中除了要依赖于地表基岩裸露的条件,还要兼顾地质界线:常用的使追索法和穿越法,就是沿着地质界线追寻和横切寻找临近的地质界线,所以勘查过程中还要根据发现现场成果进行调整,对于整个工作工期的协调压力巨大。如此种种,不仅要求野外人员需要本身具有非常良好的身体天赋,还需要出众的工作能力和临场经验。

征服高峰,追问珠峰高度的过程,是人类认识地球、了解自然、检验科技水平和探索科技的发展史,更是人类挑战自身、突破技术极限的过程。在几十年的时间里,“攀登珠峰”承载着中国人探险珠峰的壮烈历史,不断更新的数字更饱含着中国第一代登山队员首征珠峰的艰辛与无畏。

参考文献:

1、朱亮. 珠穆朗玛峰的高程测定[J]. 中国科学 数学:中国科学, 1976, 19(1):74-84.

2、常吉庆. 历次珠峰高程测量情况简介[J]. 测绘通报, 2005(10):2-6.

3、陈俊勇, 庞尚益, 张骥, et al. 对我国35年来珠峰高程测定成果的思考[J]. 测绘学报, 2001, 30(1):1-5.

4、张赤军. 珠峰高程测定中的有关问题及思考[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2003, 28(6): 675-678. ZHANGChijun. Relative Problems and Thoughtson Qomolangma Elevation Determination. GEOMATICS AND INFORMATION SCIENCE OFWUHAN UNIVERS, 2003, 28(6):675-678.

5、陈俊勇, 庞尚益, 张骥, et al. 珠峰峰顶雪面高程和全球变暖[J]. 地球科学进展, 2001, 16(1):12-14.

6、赤军 张. 珠穆朗玛峰大地水准面和高程的确定——兼述重力垂直梯度在其中的作用[J]. Chinese Journal, 1997, 42(23):2543-2545.

7、郭春喜[1], 王斌[1], 程传录[1], et al. 珠穆朗玛峰高程测量[J]. 地球科学与环境学报, 2009(1).

出品:科普中国

作者:荆博

监制:中国科学院计算机网络信息中心

文章仅代表作者观点,不代表中国科普博览立场

本文首发于中国科普博览(kepubolan)

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