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【美丽中国大写意】
光明日报记者 王雯静 万玛加
这是记者今年第二次见到何晓波。8月,在中国科学院西北生态环境资源研究院(以下简称“西北研究院”),淅淅沥沥的小雨中,他刚挂断一个电话,又被同事叫去协调新的事情。
作为西北研究院唐古拉山站站长,按照惯例,每年这个时候他得去站上待一段时间。半年前采访时,他自信地聊起今年的科考计划,并向记者发出邀约,一起上去再看看冬克玛底冰川。
位于唐古拉山脉的冬克玛底冰川,是长江源支流布曲的源头之一,在过去30多年里,受青藏高原暖湿化等因素影响,冬克玛底冰川逐步退缩,分成了大、小冬克玛底两条冰川。唐古拉山站的一项重要任务,就是长期观察和连续记录该冰川物质平衡变化。
但出乎意料的是,未见面的这段时间,何晓波发生了一点“变故”——做了心脏支架手术。医生严肃地告诉他,至少今年,不能再去极高海拔地区。
没了站长“坐镇”,今年科考能顺利进行吗?不止何晓波自己心里没底,记者也捏了一把汗。
长江源区冰川密布。王雯静摄/光明图片
科考队使用无人机搭载探地雷达监测冰川。王雯静摄/光明图片
外骨骼机器人应用在高原科考场景。张小胡摄/光明图片
在冬克玛底冰川,记者拍摄冰川科考。 何锴摄/光明图片
2024年,科考队员人力抬着探地雷达测量冰川厚度。 薛雨昂摄/光明图片
搞冰川研究,哪能不遇点险
在科研领域,如果论艰苦,冰川研究一定能排进前几名。用何晓波的话说,“搞冰川研究,哪能不遇点险?”
何晓波人生中第一次冰川科考,就差点掉进冰裂隙里。冰裂隙是冰川科考最大的危险之一,多数时间里,它被厚厚的积雪覆盖,很难被看见。
2003年,还在攻读博士研究生的何晓波,跟随中国科学院姚檀栋院士团队赴新疆慕士塔格冰川科考。盛夏的冰面被晒得光溜溜的,必须得靠登山杖、登山绳和冰爪前行,何晓波和观测员从海拔4400米的大本营出发,抵达海拔6300米的2号营地。脚下云浪翻滚,卡拉库里湖在云层下若隐若现,何晓波被这一幕深深震撼,准备拿出手机拍照,脚下不自主地挪动了几米。
毫无征兆地,他的身体猛然下坠,等反应过来,自己和背包已经被卡在了雪下两米多的冰裂隙里。黑暗中,冰碴子顺着衣领直往脖子里灌,何晓波攥着背包带的手止不住发抖——“这可是我第一次上高海拔冰川,难道就要栽在这里?”他拼命呼喊,声音却被风声吞噬。就在绝望之际,头顶传来同伴的声音,何晓波死死抓住放下来的绳子,心里只有一个念头:活着上去!
下山的时候更惊险!在海拔5500米的冰面陡坡,他的身体突然打滑,朝着千米高的悬崖滑去,慌乱中,何晓波用套在右手上的登山杖猛戳冰面!万幸的是,登山杖正好卡在了一个小冰裂隙里,才算止住了下滑的速度,可几个小时前救了他一命的背包,却直直坠下悬崖,消失在云雾里。
这样的惊险时刻,科考队员几乎人人都遇到过。
科考队员胡召富爬过珠峰,还在海拔5800米以上的格拉丹东雪山干了一个月的活儿,能吃能睡,身体状况和平原没什么差别,同事们开玩笑说他“天生就是干这行的”,每年至少有三四个月的时间“泡”在野外,是课题组的“采样主力”。
他最难忘的还是在祁连山老虎沟12号冰川的科考。早晨八点多出发,海拔4200米、4600米、5000米……越走雪越厚,最厚的地方直接没到大腿根,“下午五点多才走到目的地,采了5大包样品,每包近50斤。”胡召富顿了顿,接着说,“上山容易下山难,样品太重,坡度太陡,脚趾被鞋挤得生疼。”但他当时顾不上多想,就是觉着不能把样品弄丢。抵达营地时他的大脚趾指甲已发紫,一个月后竟整个脱落。
与猛兽“不期而遇”也是冰川科考常有的事。
唐古拉山站的院子里,专门安装了防熊广播,“不知道有没有用,我猜更多的是心理安慰。”1997年出生的队员薛雨昂和棕熊打过照面。那是在格拉丹东科考的时候,“我们正埋头爬坡,准备歇口气时,一抬头就看见熊在不远处……”薛雨昂从手机里面找到当时拍的视频,“人和熊对视了几秒,它开始向山顶跑,边跑还边回头看,我们吓得动也不敢动,怕它冲下来,更怕自己上不去,因为监测点就在熊消失的那个方向。”
年轻队员里面徐强强年纪最大,2024年是他第一次来到唐古拉山站。“站里的第一个夜晚最难熬,头疼,睡不着,吃不下……”他形容当时恨不得找根铁丝把头箍起来,但还是咬着牙,在湿滑的冰面爬上爬下。
“有什么困难是克服不了的呢?”一连串的惊险故事让记者的心起起落落,不由得发问。
他们沉默了几秒,徐强强率先回答:“好像没有克服不了的,在野外时心里憋着一股劲儿,一定要采上样,必须得把监测的数据拿到!”
“中国人有句话,‘来都来了’,这句话也能用在冰川科考上……”薛雨昂和胡召富点头附和,说着说着都笑了。
无人机飞起来了!
工程师刘博大概是这次科考中最紧张的人,出发前,他一遍又一遍地检查设备。因为在2024年的科考中,他带来的无人机出了“大岔子”。
冰川厚度是衡量冰川储量、评估冰川变化的关键参数,也是当代冰川观测研究中最大的挑战之一。使用无人机搭载探地雷达、测量冰川厚度,是这几年唐古拉山站最想实现的目标。
“传统的钻孔测量耗时耗力,而且只能在有限点位进行,难以反映冰川整体厚度情况。”徐强强介绍,“雷达技术的出现能够更准确地获取冰川厚度数据,但是需要人把雷达拖到冰面上进行测量。”在海拔5000米以上的高原行走尚不容易,不消几步,记者就已气喘吁吁,更何况抬着几十斤重的设备。
“减轻雷达重量,让重载无人机代替人力!”团队与相关科技公司一拍即合,决心啃下这块硬骨头。
刘博所在的大连中睿科技发展有限公司多年深耕雷达探测领域。2024年,他第一次踏上唐古拉山的土地。“从来没到过海拔这么高的地方。”回想去年的经历,刘博笑了笑,“高原反应等身体上的不适都能克服,但最遗憾的是无人机没有飞起来。”
当时因为海拔太高、气温太低,数次尝试后无人机都无法起飞。“主要原因是我们对环境的预判不足,以为海拔4000多米能飞,那海拔5500米应该也没问题,没想到高海拔和极高海拔完全是两个概念!”刘博摇摇头,又和科考队员合力把无人机牢牢固定在皮卡车的车斗里。
这次冰川科考的天气不算好,刚一离开科考站,便狂风大作;等抵达小冬克玛底冰川末端时,乌云低垂,将整片冰川紧紧包裹,看不见尽头。显然,这并不是无人机起降的最佳窗口期。
更要命的是,无人机也出现了意外。“路太颠,机身被撞了一下……”刘博和同事在安装设备时,发现上面有明显的磕碰痕迹。大家面色凝重,眼里写满心疼,“不知道会不会影响性能,但愿能顺利起飞。”
下午1点,一切准备就绪,天空竟突然放晴。刘博全神贯注地操作着控制器,快速设定最后几个参数。所有人的目光,都紧紧聚焦在那只橙红色的方盒子上——它静立于冰川之侧,承载着团队整整两年的期待。
“起飞!”指令一下,旋翼即刻转动,无人机稳稳升空,搭载的探地雷达逐渐远离地面,向着远方的冰面飞去。“能飞起来,还得能飞回来!”科考队员们的目光紧紧锁定那越来越小的机影。5分钟过去,10分钟过去……终于,探地雷达顺利完成监测任务,无人机开始返航。
当远空中一个橙红色的小点逐渐清晰、越来越近,最终平稳降落在预定地点,刘博一直紧绷的心终于落下来了。“漂亮!”不知是谁先喊了出来,激动的情绪迅速感染了在场的每个人。“这次,总算是成了!”徐强强说,这次尝试不仅完成了即时的科考任务,也为未来利用无人机技术探索冰川提供了更多可能。
薛雨昂带着激光雷达抵达冰川时,一大团乌云又跟着上来了。短短几分钟,天色由晴转雨,紧接着冰雹噼里啪啦砸下,他的冲锋衣瞬间湿透。
是继续测量,还是撤回科考站?薛雨昂几乎没有犹豫,就和同伴一起将设备从车上卸至空地,“科考站运力紧张,大型设备需要分批运送,每一个来回都得花上三个小时。”他语气坚决,“上来一趟太不容易,我们必须尽可能地完成任务。”
雨势稍弱,他们立刻抢抓时间,在难得的作业窗口期内,操作搭载激光雷达的无人机,分别对大、小冬克玛底冰川末端展开了全面扫描;又在之后的科考中使用固定翼无人机航测,完成大范围(冬克玛底流域)摄影测量。
“无人机的效率实在太高了!”薛雨昂不禁感叹,“以前要花好几天才能完成的监测任务,如今几十分钟就能完成。它不仅极大地解放了人力,更让我们能够把时间和精力投入数据分析和更深入的科研工作中。”
此次科考,计划中的三项无人机测量任务顺利完成,为冰川做精准的“CT扫描”,取得关键突破。
“小破站”离“小智站”又近了一步
见到兰州大学草地科技农业学院教师冯彦丽时,她已经在唐古拉山站待了近半个月,是这次科考队里唯一的女队员。
她是带着任务来的——对长江源区的草地群落进行关键的生态调查。“长江源区生态脆弱而敏感,草地作为主要生态系统,易受气候变化和人类活动的影响,其状况直接关系长江中下游的生态安全与资源稳定,必须持续监测。”冯彦丽解释,与低海拔地区的植被不同,这里植株低矮,连取样都异常困难。
弯腰、蹲下、站起……在平原轻松自如的动作,在高原做却要耗费几倍的氧气。“要是能有个机器人帮忙走路就好了。”冯彦丽开玩笑地说。但没想到这个愿望竟在此次科考中成真:外骨骼机器人被应用在高原科考场景。
在技术人员协助下,冯彦丽穿戴好这套智能装备。“好像有双无形的手在托着双腿行走,腰和膝盖的负担一下子减轻很多……”她试着向前走了几步,语气中难掩兴奋。
一旁的薛雨昂却表达了他的担忧:“续航是个大问题。野外作业时间漫长,万一中途没电,反而要多背一套设备,成了新负担。”
尽管如此,科考队员们依然对这项技术充满期待。“科研就是这样,不断遇到问题,再想办法解决。”的确,技术突破往往就诞生于一次次的“碰壁”和“不行”之中:上次没能飞起来的无人机这次成功了,那么今天未实现的目标,或许也将在未来的某次探索中如愿以偿。
在科考结束数日后,记者在西北研究院又见到了何晓波,他兴致勃勃地展示起初步处理后的数据成果:
无人机载探地雷达成功获取了冬克玛底冰川约5公里的测线数据,其中对小冬克玛底冰川完成1.7公里测线,累计采集2501个测点,纵向/横向分辨率为亚米级,测量范围内最大探测厚度达132.1米,平均厚度88.26米。
无人机载激光雷达则获取了冰川表面近5平方公里的高密度三维点云,细节达到毫米级别,能够清晰刻画冰崖、冰纹理与微地形起伏。
通过四个架次的固定翼无人机航测,团队完成了近60平方公里高寒流域覆盖,成功获取厘米级高程信息与地表纹理特征。
“冬克玛底冰川是长江源区最具代表性的参考型冰川之一,从1989年我国科学家首次观测以来,已有长达36年的连续性观测,其野外观测资料在国内仅次于乌鲁木齐河源1号冰川。”何晓波说,“此次无人机搭载激光雷达、摄影测量与探地雷达的试飞成功,表明我们已能够在高山峡谷中,结合无人机的高低速飞行与悬停,安全、快速、可重复地获取冰川地表与内部的关键信息。”
监测数据能为冰川研究带来什么?“高质量、高精度的数据是研究冰川变化的基础!这标志着山地冰川监测迈入‘低空—空天—地面—地下’一体化的新阶段。”何晓波进一步解释,今年是首个国际冰川保护年,在气候变化和极端事件增多的背景下,他更关注如何把“看得见”变成“能预见”:通过无人机、卫星与地面站点的长期联动,持续更新冰厚、表面流速、消融量与冰湖容积等关键指标,为滑塌和冰湖溃决等风险提供前瞻性预警和情景推演。
在何晓波的构想中,未来的唐古拉山站应该是智慧化的,“无人机能实现自动化监测,我们只需隔着屏幕发布指令,无人机就能自主起飞,执行航测任务,并实时传回数据,这样一来,我们就能在短时间内完成精细全面的监测,还能把监测频率提高到足以捕捉极端天气事件前后的变化差异,真正实现少人化,甚至单人化的野外作业。”
回想最初驻站时,何晓波和同事们还住在帐篷里,工作之余,大伙最常念叨的便是“什么时候能不住帐篷”。这一盼,就是7年。当他们终于搬进板房,目光又投向了更加高效、智能的智慧科考站——那还要等多久?
何晓波也不确定,但他清楚,这次科考的成功尝试,已经向前迈出了坚实的一步。
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《光明日报》(2025年10月04日 05版)