高登义的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/dengyigao

博文

《与山知己》7:实践-认识-再实践-再认识,珠穆朗玛在大气与环境中的五大重要作用 精选

已有 2013 次阅读 2019-1-6 22:48 |个人分类:心得交流|系统分类:图片百科

.初识珠穆朗玛1

1966年以来,我曾先后8次来到珠峰地区,与第三女神共度了8个春秋。在这8个春秋的日日夜夜里,我饮第三女神的“乳汁”哺育自己,呼吸第三女神的新鲜空气清新自己;我观测第三女神扬起哈达暗示风云的姿态,体会各种姿态的内涵,尝试将她的各种姿态翻译为人类可以理解的语言;朝阳初升,我为第三女神拍照美丽的晨曦(照片64);夕阳西斜,我把金色的阳光留驻伴随第三女神(照片65);当谷风轻轻为第三女神抚摸双腿,我曾多次仰望第三女神面露欣喜;当山风卷起绒布河谷沙尘,我曾望见第三女神面露愁容;我们测量第三女神释放给大气的热量(照片66),观测这热量流向何方……我和我的队友们亲近第三女神,聆听第三女神的教诲,理解第三女神的教诲,尽可能地把第三女神的教诲如实记录下来,通俗易懂地转达给更多的兄弟姊妹。

          照片64.朝霞洒在珠峰的云层上

 

照片65.晚霞把第三女神装扮得更美

                  照片66.刘增基(左)与马德林在珠峰大本营测量珠峰的地-气热量交换

                 

环境沧桑  鲜为人知

珠峰地区的环境状况一直可以与地球的南极和北极地区媲美。科学家们认为,包括珠峰地区在内的地球三极地区的环境状况为少受或不受外界污染的本底状态,即可视为地球上的“环境本底”值。可见,珠峰地区的大气和水环境应该是相当纯洁的。

1975年春,由地质学家刘东生研究员(照片67)提出“珠峰地区环境演变”研究课题,准备好了大量的采样容器,写好了如何采集样品的要求(照片68),委托我组织完成野外采样工作。按照研究课题的要求,需要从珠峰顶部到珠峰北麓每隔500m左右采集冰雪、岩石、降水、土壤和相应的生物样品,诸如,动物的毛,人的头发,各种农作物种子,等等。

 

照片67.刘东生(左2)、谢自楚(右1)、殷虹(右2)与作者一起谈天

 

照片68.刘东生研究员笔迹:关于珠峰采样点分布以及采样要求

 

登山队员采集了从5500米到珠峰顶的冰雪样品近百件。海拔5500m以下的样品由冯雪华、李玉柱和我负责采集。野外采集的各种样品由中国科学院原子能研究所、环境化学研究所、贵阳地球化学研究所、物理研究所等进行室内分析,得到了珠峰地区的环境本底状况。

样品分析结果表明,在珠峰地区,海拔5500米以上的冰雪样品中,钾、钠、钙、镁含量的平均值比南极长城站1985年所采集雪样中的相同元素含量低,它们的比值分别为:0.09()0.60()0.61()0.97()。珠峰顶的雪样更为洁净,钾、钠、钙、镁含量比南极长城站的更低,各相同元素含量的比值仅分别为:0.060.010.180.24

应该认为,珠峰地区确实是地球上最清洁地区之一,第三女神的确选择了世界上一方真正的净土安居。

然而,万恶的战争却曾扰乱了第三女神的宁静。19901991年的中东战争,燃烧了大量的油田,排放出浓浓的黑烟,曾经污染了第三女神洁白的境地。人们在这儿看到了从天而降的黑雪。1992年,我们从珠峰北坡绒布冰川的冰雪样品和绒布河水样品中,发现了10余种化学元素的含量突然猛增了几倍。其中,铁元素的含量猛增了近15倍。在19931994年的相同季节,我们又在珠峰北坡采集了冰雪样品和绒布河水样品(照片69),分析结果表明,在1993年以后,样品中的相同化学元素含量急剧减小,恢复到了1975年的环境状况。

 

照片69.王维在珠峰北坡绒布河采集河水样品(1996)

 

显而易见,在19911992年,位于中东地区东侧的珠峰地区,由于一年中的绝大部分时间(10个月)盛行西风,中东战争燃烧油田排放的污染物被西风带到了珠峰地区,污染了珠峰地区的水环境。

带着这些分析结果,当我再次来到珠峰北坡大本营时,望着时隐时现的珠峰顶(照片70),仿佛看到了第三女神的眼中充满了泪水,泪水中饱含了中东战争带来的污染烟尘。在依稀中,我好像听到了第三女神的悲泣声,悲泣她的不肖子孙的恶劣行为。

 

照片70.望着时隐时现的珠峰,仿佛看到了第三女神对环境污染的悲泣声

 

199665日,世界环保日,中国科学探险协会与国家环保局、国家旅游局合作,组织了一次“热爱珠峰清洁珠峰”的活动(照片7172),在珠峰大本营建立了《清洁珠峰》纪念碑(照片73)。这次活动的目的在于唤起人们关注世界最高峰地区的环境演变,树立“地球村”的环境观。也就是说,人们应该懂得,地球宛如一个村,珠峰是这个村中的一员,地球村里发生的环境事件都会影响珠峰的环境状况。

 

照片71.1966年6月5日,国家环保局、国家旅游局、中国科学探险协会、西藏登山协会组织“清洁珠峰”活动,警示人们关爱珠峰环境

 

照片73.用中文、藏文和英文撰写、建立在珠峰大本营的《清洁珠峰》纪念碑

 

然而,当我们刚到拉萨时,地方部门并不理解我们“清洁珠峰”的活动目的,认为珠峰已经很清洁,不需要再清洁了。

我与王富洲商量后,决定由我为参加此次活动的人员介绍“清洁珠峰”的科学意义。根据我们自1975年以来在珠峰环境监测的结果,我详细地介绍了19901991年中东战争引起的油田大火对珠峰地区环境的污染,使得珠峰北坡绒布河水13种化学元素含量在1992年突然增加510倍,指出珠峰环境主要受世界大环境事件的影响(图3)。

 

3.1975~1994年珠峰北坡绒布河水化学元素含量变化

 

听完后,西藏自治区登山协会副主席洛桑达瓦说:“原来,关心珠峰环境变化实质上是关心全球环境变化,我们要放眼全球看珠峰,呼唤全球关注珠峰。”藏族干部眼光真是远大。

曾多次参加珠峰登山科学考察的我国知名登山家王富洲、屈银华、贡布、潘多、洛桑达瓦,知名探险家李乐诗等(照片74),以无限怀旧的心情重返珠峰北坡大本营,探视第三女神,关心第三女神居住的净土演变。曾经躺在第三女神怀抱中进行心电图遥测的潘多,时而清理珠峰北麓的点滴垃圾,时而翘首凝望第三女神,仿佛要看清楚她曾经在珠峰顶部工作过的地方;曾经到达珠峰南北山麓为第三女神拍照的摄影家李乐诗,不断地为第三女神拍照,还不时地清理着地面,以便为第三女神拍摄最漂亮的“春之装”。贡布和王富洲谈及中东战争油田大火对珠峰环境的污染时,气愤地说:“我们的珠峰是世界上洁净的圣地,想不到仅遭到来自中东油田大火的污染,真是罪过啊!”

 

照片74.参加清洁珠峰的部分人员(前排左1李乐诗,后排右2起,曲银华、贡布、王富洲、高登义)在登山英雄贡布家聚会

 

环境科学家采集绒布河水样,以监测珠峰环境的变化。新闻工作者用电视画面和文字向人们宣传:地球好比一个小小的村庄,我们是村庄的一员,地球上的每一件大的环境事件都会影响这个村庄,珠峰是这个村庄的最高点,难免首当其冲;第三女神热爱我们,我们更应该热爱她,保持她洁净的圣地。

为了监测珠峰的环境变化,取得世界最高峰地区的长期的环境变化资料,为人类做出应有的贡献,中国科学院院士叶笃正与作者(照片75)曾经两次联名写信,向国家有关部门呼吁尽快在珠峰地区建立环境监测站。

 

照片75.作者为叶笃正老师七十五诞辰祝寿

 

冰塔林立  百态千姿

珠峰北坡的冰塔林以其奇异美丽的景象,特别引人瞩目。去过珠峰冰塔林科学考察的科学家都认为,“来到珠峰,如果没有进入冰塔林,那就像来到北京没有攀登长城一样”。

当你进入绒布冰川的冰塔林区,漫步于千姿百态的“冰雕艺术园”中时,你会目不暇接,兴奋不已!有的呈密集的尖塔(照片76),有的金字塔错落有致(照片77),有的形如骆驼(照片78),有的酷似钟乳石,有的宛如伸向长空的利剑(照片79),在冰塔岩壁之间分布着明镜似的冰湖(照片80),似乎专为千姿百态的冰塔女神提供梳妆的工具;冰湖面上的涓涓细流逐渐在冰塔间形成幽深的沟谷,“冰桥”横跨在沟谷上方,似乎为冰塔女神在沟谷中散步提供方便。在涓涓溪流流经之处,往往会留下水晶宫似的冰洞,洞口常常挂着许多“钟乳冰”,更显示冰洞之幽深神秘(照片81)。有时,你会看到宛如横卧大地的“冰笔架” (照片82),让你联想起那被取走了的“冰笔”。有时,你会看到一座孤立的冰塔顶上平稳地安放着一块巨石,冰川学家取名为“冰蘑菇”(照片83),有的宛如姐妹冰塔,相依相守(照片84)。特别是你被淹没在冰塔林中,仿佛进入了安徒生的童话世界时,你会乐而忘返(照片85)……所有这一切,构成了珠峰北坡瑰丽的冰塔林童话园。

 

照片76.有的冰塔林呈现密集的尖塔

 

照片77.有的冰塔林错落有致

 

照片78.有的冰塔形如骆驼

 

照片79.有的冰塔宛如伸向太空的利剑

  

照片81.有的如幽深的冰洞

 

照片82.有的宛如冰笔架

 

照片83.那是冰川学家命名的“冰蘑菇”

 

照片84.有的宛如冰塔林中的姐妹峰

 

照片85.当你步入冰塔林时,你仿佛置身于安徒生童话故事的世界之中,乐而忘返

 

珠峰北坡冰塔林大多分布在海拔55006000米之间,冰塔的相对高度可达3050米,冰塔林区可延展25千米范围。据冰川学家观测,如此大规模的冰塔林区目前仅在北半球中低纬度的喜马拉雅、喀喇昆仑山区和天山山脉地区出现;在赤道附近高山区,如非洲的乞力马扎罗山、南美洲的安第斯山脉等也未见到类似现象。

那么,珠峰北坡的冰塔奇观是如何形成的?

在回答这个问题之前,应该首先知道两个概念:1.冰从固体直接转化为气体叫“气化”,单位质量的冰从固态直接气化所需的热量要比融化所需的热量大得多,前者为后者的8.5倍;2.在相同温度和湿度条件下,风速越大,固态冰的气化越快,消耗热量也越大。

冰川气象学家认为,要形成珠峰北坡千姿百态冰塔林必须有如下条件:1.具有适当坡度的地形,有利于冰川运动,并在冰川不断运动过程中产生多种褶皱和断裂的状态,成为冰塔的雏形;2.在消融季节,要有强烈的太阳辐射和适当的太阳高度角(7080),能使冰面上的不同部位,尤其是低凹处接受较多的热量,消融强烈;此外,要气候干燥,冰塔容易气化,且在冰塔雏形的不同高度的气化量不同。

根据冰川气象观测,在珠峰北坡海拔55006000米,由于冰川运动常常形成褶皱和断裂,为冰塔林提供了雏形;夏季,太阳辐射强,且太阳高度角可达7085度,容易照射到冰塔表面的各个部分,尤其是低凹处;风速在冰面不同高度上差异很大,冰面最高处的风速可比最低处的风速大24倍。在上述情况下,可以认为,在冰面高处和低处所接受的太阳辐射热量基本相同;在冰面最高处,由于风速大,冰的气化量大,耗费热量很大,剩余热量消融的冰量非常小,在冰面低处或低凹处,由于风速小,冰的气化量极小,消耗热量也极小,剩余热量消融的冰量非常大。冰面高低处的这种消融差异,使得冰塔越来越高,形状越来越奇特。

        酿造乳汁  哺育人类

人类需要淡水,宛如婴儿需要母乳。慈祥的第三女神不仅用她神圣的身躯在海拔7000m附近形成了珠峰北坡的最大降水带,为冰川提供充足的物质条件;而且用她洁白的“双臂”围堤积雪,制造坚冰。伟大的第三女神不仅塑造了奇幻的冰雪世界为人类提供观赏的胜地,而且为人类造就了宝贵的“固体水库”—冰川,调节绒布河水的流量,灌溉成千上万亩的土地,供养河流流域的人类和生物。

雨季,珠峰地区降水多,全年百分之七十左右的降水量集中在此季节。此时,在海拔5000米以上,气温低,降水以固态形式出现,瑞雪堆积在高海拔山谷中,因重力挤压逐渐成冰,储存于固体水库之中;在海拔5000米以下,气温高,降水往往以液态出现,雨水直接注入绒布河谷中,增加河水流量。春季,降水少,气温高,此时,万物新生,农田和牧场急需用水;在高温条件下,冰川缓缓融化为水,流入绒布河谷(照片86),给农牧业提供水源。

 

照片86.绒布冰川融水涓涓流入绒布河,为农牧业提供水源

 

第三女神建造的冰川为人类想得如此周到:雨季降水太多时,她围堤积雪,储存雨水于冰川之中;春季降水少而万物急需雨水时,她融化冰川,将涓涓流水注入绒布河中,浇灌沿岸的牧场和农田。冰川因而得以美名为“固体水库”。第三女神真是人类慈祥的母亲。

据冰川水文学家测量表明,珠峰南北坡共有冰川600余条,面积约1600平方千米,冰储量约达1500亿立方米,淡水储量近1400亿立方米,是极为宝贵的淡水资源。绒布河的年径流量达到1.54亿立方米,其中冰川径流占百分之六十七左右,而春季的绒布河水中冰川径流高达百分之八十以上。

冰川融水缓缓流入绒布河,最后注入雅鲁藏布江,灌溉河谷的良田和草场。夏季,在海拔高度约5000米的绒布河谷中,绿草如茵,羊群在草场上觅食,牦牛也加入了羊群的行列(照片8788),共同品尝着绒布河谷草场的美味;在大大小小的鹅卵石缝里生长出多彩多姿的鲜花。粉红色的“翠雀花” (照片89),紫红色的藏豆花(照片90),带刺的绿绒蒿宛如蝴蝶在卵石上停息,圆圆的紫宛花酷似北京秋天的小金菊……

望着这羊群和牛群,望着这一片片鲜花在石缝中顽强地生长着,使我联想起在绒布冰川冰塔林中工作的科考队员,他()们身着鲜艳的登山服,在天兰色的冰塔林衬托下倍显美丽多姿(照片91)。我想,人和羊群、牛群、鲜花都是有生命的,都能在特殊的环境下逐渐适应,得以生存、发展,其必要的条件不就是水吗!?第三女神赐予人类的冰川不正是淡水的源泉吗!?

 

照片87.在珠峰北坡绒布河谷,春夏,绿草如茵,可以伏在草地上休息

 

照片88.在珠峰北坡绒布河谷,春夏,是牧放牛羊的好季节

 

照片89.粉红色的“崔菊花”

 

照片90.紫红色的藏豆花

 

照片91.科学考察队员身着彩色服装,在冰塔林衬托下,分外美丽

 

朋友,当你漫游在绒布冰川的冰塔林中,欣赏千姿百态的梦幻冰塔林世界时,当你穿行在绒布冰川的冰塔林区,不停地拍摄美丽而壮观的景色时,当你攀登在绒布冰川的冰塔林区,采集科学研究所需的样品时,可曾想到过第三女神对人类的恩惠?可曾认识到这座座冰塔和条条冰川正是第三女神为哺育人类造就的固体乳汁?可曾自觉地不在哺育自己的固体乳汁中留下点滴污痕?!

 传输热量  温暖四方

冬季,当人们围着熊熊的火炉时,那是要吸取来自火炉的热量,得到温暖;篝火晚会,除了给人们以光明外,也给人们送来温暖;在野外寒夜中烧火取暖,有经验的人们往往喜欢位于篝火的下风方向。这是人们熟知的普通生活常识。

第三女神以其慈善的心和特有的高度,经常把她从太阳光里吸收的热量再传播四方,温暖着人类赖以生存的空气。春秋二季,第三女神吸收太阳光热量,不仅部分融化了覆盖在自己身上的冰雪,以涓涓细水注入绒布河,浇灌河谷中的农田和牧场,滋润万物生长,还将大量热量向四周传送,温暖四方。受益最大者是位于珠峰下风方向的空气。这与前面提到的位于篝火下风方向受热最大的道理是相同的。

在位于珠峰东西两侧600千米、纬度相同的地方,即,在印度的Lucknow(珠峰西侧) 和Gauhati(珠峰东侧)气象站,人们经过多年观测高空风向风速和气温的变化,发现了一个有趣的现象。

春秋两季,珠峰地区上空盛行着强劲的西风,在海拔600010000米高度范围,在位于其东侧600千米处的平均空气温度要比位于其西侧600千米相同高度上的空气温度高出摄氏23度。

夏季,珠峰地区上空转为盛行偏东风,情况完全变了。在海拔600010000米高度范围,位于其西侧600千米处的空气温度反比位于其东侧600千米处的空气温度高出摄氏1度左右


这就说明,在春夏秋三季,凡是处于珠峰下风方向的空气温度都要比其上风方向同高度的气温要高。

珠峰对大气的加热作用为什么如此显著呢?

根据珠峰地区的观测资料,按照气象学关于地面与空气交换热量的公式,计算结果表明,在珠峰地区大约5千平方千米的范围内,47月向大气输送的热量可达1.5亿至2.0亿千瓦,接近我国长江三峡水电站每月的总发电量。如此巨大的热量随风传向下风方向,可使下风方向600千米内面积约12000平方千米上空的大气平均每天升温摄氏23度。

从上面简单的计算结果告诉我们,至少在春季和夏季,慈祥的第三女神时刻在用自己的身躯从太阳光中吸收得到热量,再去温暖四周的空气,尤其是下风方向的空气,让地球的子孙得到充足的温暖。

多么可敬可爱的第三女神啊!

         热岛效应   改变急流

珠峰的加热作用,除了温暖四周空气外,还会影响南支西风急流中心出现的高度。所谓南支西风急流中心,是指位于青藏高原南侧上空西风风速最大的区域。春季,当南支西风急流从珠峰南侧向北侧移动时,其最大风速中心的高度在珠峰上空会下降12千米,即,在珠峰南侧,南支西风急流中心的平均高度为12千米,在珠峰上空,其中心的平均高度仅为10千米;南支西风急流再往北移时,其中心的平均高度又会升高到1112千米。可见,在春季,南支西风急流中心的平均高度在珠峰上空要比其南北两侧低12千米。

为什么会有这种现象呢?实际观测研究表明,春季,珠峰地表吸收太阳直接辐射的作用很强,使得其地表气温迅速升高,极大地改变了珠峰南北两侧的气温分布。众所周知,珠峰海拔高度接近9000米,因而使得珠峰南北两侧海拔500010000米高度内的气温随纬度的分布改变:珠峰与其北侧的气温差异增大,月平均气温差达到每1个纬度46摄氏度,即在海拔500010000米高度内,珠峰地区的月平均气温要比其北侧1个纬度地区的气温高出46摄氏度。这是一个非常异常的南北向气温分布。一般说来,在北半球中纬度,南北向的月平均气温差仅为每隔1纬度相差0.8度左右。根据热成风随高度分布的原理,若南北向气温差异大,则热成风风速随高度递增快,而这种南高北低的气温分布所产生的热成风为西风,因而,即西风风速随高度递增快,从而表现为西风急流中心高度降低。

科学家们把高山对于四周大气的加热作用,称为“热岛效应”,即把这些耸立于大气中的高山比喻为海洋中的热岛。

珠峰的这种热岛效应,对于航空、登山和热气球飞行均有很大影响。飞机驾驶员和热气球乘坐者必须知道,当你经过珠峰上空时,你应该认真考虑这种特殊的风速分布,重新调整你的飞行路线。登山者必须知道,从北坡攀登珠峰顶,主要的威胁是大风带来冻伤和生命危机,其原因就在于此。

 




http://blog.sciencenet.cn/blog-1275197-1155668.html

上一篇:《与山知己》6:参加北京国际青藏高原科学讨论会
下一篇:《与山知己》8:实践-认识-再实践-再认识,珠穆朗玛对于大气的另外五大山地作用

5 檀成龙 尤明庆 刁承泰 崔锦华 陈志飞

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (1 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-4-24 22:51

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部