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《与山知己》5:军民合作考察珠峰背风波动--从科学考察结果再提出新的科学考察问题

已有 4242 次阅读 2018-12-28 15:27 |个人分类:心得交流|系统分类:图片百科

.军民合作考察珠峰背风波动

1966975年珠峰科学探险考察后,我写了10余篇论文,刊登在《珠穆朗玛峰地区科学考察报告》丛书的《气象与太阳辐射》、《气象与环境》中,其中,部分发表在我国《科学通报》杂志上。

按照《中庸》“博学篇”关于“博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之”的求学指南,几年来,在我对珠峰有了一些初步认识的基础上,审问了已经初步认识的科学规律,提出了一些需待研究的科学问题。诸如,为什么春季在珠峰北侧7000~10000m高度内会有“中小尺度天气系统”,它是否与背风波动有关?为什么在珠峰北坡7400~7600m高度内的风速往往比在珠峰北侧相同高度的风速大?等等。

1980年初,我向中国科学院大气物理研究所提出书面申请,希望再在珠峰地区科学考察,重点考察研究上述两个问题。

我的申请得到了所领导的批准。

1.第一次军民联合珠峰科学考察

根据科学项目的需要,此次科学考察需要长时间地在50006000m高度上工作,要求考察队员不仅要身体好,观测技术过硬,还必须有吃苦耐劳的精神。我想请求总参气象局支援。

毕业于中国人民解放军空军气象学院的严江征同志是我组的组员,对总参气象局比较熟悉,愿意先去联系。

严江征同志联系后,总参气象局孟平局长约定要我在总参气象局的局办公会议上汇报、答辩。我经过1个半钟头的汇报与答辩,总参气象局局办公会议决议支持我所1980年的珠峰气象科学考察,并派两名科研人员和3名无线电探空观测员参加考察队。与此同时,要求成都军区气象部门配合此次科学考察工作。

经大气所和总参气象局双方商定,由我任考察队队长,总参气象局的参谋马德林任党支部书记,组成珠峰大气科学考察队。队员有龚沛光、陆恩仁、吕位秀、刘增基、严江征、崔成和、甄小英、苏洲、王津生、郭明礼、张明贵、杨朝宇、陈建培、夏应详(照片51)。

 

照片51.作者为1980年珠峰科学考察队友在大本营拍摄照片(前排左起:严江征、郭明礼、甄小英、杨朝宇、张明贵、陈建培,后排左起:王津生、刘增基、崔成和、龚沛光、陆恩仁、夏应祥、马德林)

 

         2.艰难的背风波观测选点

按课题观测设计要求,我们要在绒布河谷中同时施放三个不同高度的等高无线电探空气球,即分别在10000m8000m6000m左右。春季,在珠峰地区上空盛行西风,因此,在观测站的东侧不宜有比观测站高的山脉,才能取得较长时间的观测资料。为了选择符合上述条件的观测站,我带着司机小杨、小夏用了四天的时间先后在大本营东西两侧山脊选点(照片52),分别到达了53005800m的高度,最后选定在大本营西侧山脊5700m左右的正西方处。这个站正好位于绒布河谷东西最宽的剖面上,且在其对面东侧山脊处的海拔高度相对较低,视线开阔,易于取得较长时间的观测资料;此外,该站四周比较开阔,易于设立三个观测点。

 

照片52.作者在珠峰海拔5700米选择观测点(杨朝宇拍摄)

 

421日上午9时,全队分成两组,我带领5名队员到西侧山脊5700m处建站观测。甄小英等在大本营准备施放等高无线电探空气球。

我们6人背上三台用于测风的经纬仪、三台用于接收无线电探空仪信号的接收机,刘增基等四名队友帮助我们搬运器材到5700m营地,几位藏族民工帮我们背帐篷、炊具和食品等。

大本营位于绒布河谷的东岸,我们离开大本营,向西前进,首先下降高度近100m到绒布河谷底,淌水过河。然后再在西岸向上攀登。我们背负10多公斤重的仪器,小心地攀登。

3个多小时后,我们登上了5600m左右的高度,大家实在爬不动了,只好就地休息。有人开始吃干粮。这个地方比较开阔,但向东的视线不算好,我没有选作观测站。

休息35分钟后,我站起来,准备继续前进。刘增基走到我身边,悄悄地对我说:“高登,有两位队员头痛,怕是走不动了,你看,就在这儿建站行吗?”“不行”我本想批评他,但看刘增基为难的样子,看看大家的疲倦劲儿,我转而说:“大家再休息一下,我先前面探路。”

我背上设备,带上冰镐,向更高的地方攀登。在当时,我的高山适应性的确比其他队员好些,但我也累啊。促使我选择更高处的原因那是我明白观测背风波动的要求。我只好身体力行了。

我仔细地找寻攀登的最佳路线,符合安全、易攀,保证队员们平安地攀登。半个多小时后,我找到了上次选择的观测点。我放下登山背包,呼喊队员们跟上来。不知是他们没有听见还是什么原因,队员们只是抬头望着我,仍在原地不动。我再仔细审视这个观测场地,向东的视野比下面的开阔多了,场地也比下面的场地面积大多了,南面可望见珠峰,多好的观测场啊!两相比较,从科研工作出发,必须叫他们上来。我开始直呼“马书记”和“刘增基”的名字,命令他们赶快上来。也许队员们真的太累了,仍在原地不动。我真急了,骂了一句脏话,还点名“马书记”、“刘增基”、“严江征”三位共产党员,并高喊:“我比你们岁数大,我能爬山,你们为什么不能爬?”“都给我上来!”

队员们上来了,艰难地沿着我走过的路上来了。

背风波动观测完毕后,严江征对我说:“老高,从来没有见你发过那么大的火。不过,你这一发火,我们觉得问题严重,不上不可了。”刘增基诚恳地对我说:“那天我的确有点不行了,头胀得难受。现在看来,要是不上到这个站点,不知要损失多少观测资料。在非常时期,就得采取非常的办法。登山就像军队作战一样,必须令行禁止。”队员们理解了观测要求,理解了我,我心里反不安了。是啊,队员们第一次到珠峰考察,负重登上5700m的陡坡,确实很难;加上对科研工作的意义和观测要求不理解,的确难免此举。当时,我也是没有办法了,三言两语也说不清观测背风波动的意义和观测要求,只好出此“下策”了。

1999年元旦前,马德林同志从天津打来电话祝贺我们徒步穿越雅鲁藏布大峡谷成功时说:“老高,当你们正艰辛地在大峡谷中穿越时,我从心里相信你们会成功。我们一起在珠峰爬山的情景对我印象太深了。”

3.难忘的八个日日夜夜

196642229日,我和严江征、崔成和、王津生、郭明礼和张明贵等6人在5700m观测背风波动。每天从北京时间08时开始,每隔3小时观测一次,分别在08时、11时、14时、17时和20时。每次施放3个等高无线电探空气球,飞行高度分别在6000m8000m10000m左右。每次观测的时间约2小时,最长的观测时间达到2.8小时。在我们6个人中,来自军队的3个无线电探空观测员王津生、郭明礼和张明贵负责接收探空仪发回的气温、气压和湿度的信号(照片56),我和小严、小崔3人负责观测每隔1分钟的风向风速资料(照片57)

 

照片53.王津生、郭明礼、张明贵在珠峰5700米观测点接收无线电探空信号

 

照片54.作者、严江征、崔成和在珠峰5700米用经纬仪测风

 

观测资料分析表明,春季,在珠峰北侧,常有显著的背风波动,最强的背风波动出现在60008000m高度内。在42229日,观测到的背风波动的最大振幅达到2000m;背风波动是形成珠峰北坡的中小尺度低压和高压的原因。我将这个结果在1981年美国第二届山地气象会议上宣读时受到了一致好评。

在观测时间内,我们6人各施其职,谁也不能出问题,谁也帮不了谁。每天07时起“床”,从08时一直工作到23时左右,长达15个小时。中午饭从未定时吃过,得空便吃点干粮或罐头(照片58)

8天工作完后,人人都大大“减肥”,最多的减少体重8公斤,我减了4公斤体重。

 

照片55.队友在珠峰5700米观测点进午餐

 

回想这8个日日夜夜,确实难忘。

甄小英的巧设计  在同一时间,珠峰上空有三个无线电探空仪在发射三个不同高度的气温、气压和湿度信号,三位同志分别用耳机接收三个无线电探空仪的信号。然而,由于每个探空仪的发射频率相同,三者很难辨别,无法取得准确资料。这个问题不解决,背风波动的观测将不能实现预定计划。

经过两天反覆试验,甄小英以他灵巧的手改变其中两个探空仪的频率(照片59),使得三个探空仪的发射频率相差较大,只要三位观测员在同时接收信号时在接收机上锁定各自的探空仪的发射频率,三个不同高度的大气温度、气压和湿度信号就都能接收到了。

 

照片56.队友甄小英以他灵巧的手修改每个无线电探空仪的发射频率

 

山上山下必须同步  刘增基、甄小英等在山下大本营施放等高无线电探空气球,每次施放三个,难度很大。难度之一,要在较短时间内完成施放三个等高无线电探空气球;难度之二,要让山上5700m营地的观测者准确知道每个气球施放的时间,以便即时、准确地跟踪自己应该跟踪的气球。因为,在5700m营地的6人中,3位探空信号接收者要根据三种不同发射频率来寻找自己应该跟踪接收的探空仪,3位观测风向风速者要根据大本营的信号提示来跟踪自己应该跟踪的气球。对于信号接收者而言比较容易辨别,我们事先固定三个飞行高度气球上的探空仪的发射频率,一旦气球升起,探空仪开始发射信号,接收信号者即可根据其发射频率来判别。然而,对于观测风向风速者就难了,他必须在气球施放前知道自己跟踪的是哪一个气球。

我们商定以鸣枪为信号,鸣枪一声表示10000m高度飞行的气球,鸣枪两声表示8000m高度飞行的气球,鸣枪三声表示6000m高度飞行的气球。这种观测方式至少在中国是首创,在珠峰地区这样观测也应是世界首创。

山上山下密切配合,及时总结经验教训,经过两次失败后终于山上山下同步成功了。

艰难地连续施放气球  春季,在珠峰北坡,强劲的冰川风几乎昼夜盛行,当地时间午后更强,平均风速常常达到810/秒,阵风可达67级。在这种大风条件下施放体积达3立方米的大气球十分困难。过去,我们在大风中施放大气球曾采用“奔跑放球法”和“双人放球法”。“奔跑放球法”必须由身体好、奔跑快的人施放气球,双手紧握悬于气球下的探空仪,顺风奔跑,当感觉有明显的浮力时,立即脱手,气球安全升空(照片60)。“双人放球法”方便有效:在大风中,一人手持探空仪,位于下风方向,一人手握气球嘴,位于上风方向;施放时,先放气球,待气球飞到手持探空仪者的头顶时,才顺势释放探空仪。然而,要在短时间内(35分钟)放出三个气球,第一种方法在珠峰很难找到如此条件的三个人,第二种方法需要6个人。在大本营人力极其紧张的条件下,甄小英和刘增基他们创造了“逐渐释放法”。释放前,先将10米长的探空仪发射天线绕在一条长约20公分的细小的硬纸筒上,天线的一端系在气球嘴上。释放者只需手握气球嘴,在风中脱手后气球会安全起飞,气球在上升过程中因气球的浮力和探空仪的重力共同作用,天线被逐渐拉直,气球施放成功。这种方法无需奔跑,节省人力,施放安全、可靠。

 

照片57.为避免珠峰冰川风的影响,队友甄小英在奔跑中释法探空气球

 

奇迹伴随我们  我们带了高压锅上山,那是在高海拔地区做饭、烧开水的宝贝,没有它就吃不了熟饭,喝不了开水。一般说来,在海拔5700m高度,大气压约为500百帕,仅为海平面高度上气压的一半;由于随着大气压减小,水的沸点降低,在5700m高度的水的沸点仅为摄氏70度左右。显然,水的沸点这么低是无法煮熟食品的。全队只有一个煤气灶,留在了大本营,我们只好把卡车司机的喷灯带上山,用来烧水做饭。由于工作太紧张劳累,第二天中午,在抽空烧开水时,喷灯的火苗太旺,温度太高,而且直接冲着高压锅的锅盖附近,不慎把密封高压锅的橡皮圈烤坏了。高压锅成了普通锅,“开水”的温度只有摄氏70度左右,米饭成了夹生饭。由于队里都没有多余的橡皮圈,我们只有吃干粮,喝罐头饮料和冰雪融水。这种生活一直伴随我们整整8个日日夜夜。难怪每个人下山时都减少了体重,最多的减少体重8公斤,最少的减少4公斤。

在这8天中,每天至少要施放15个气球,每人每天工作时间1215小时,真是“起早贪黑”。大约在23点以后,一天的观测终止,5700m营地的队员才有机会休息,才有机会稍为认真地吃点东西。

记得是在428日晚上,已经23时半了,山上的6位队友都难以入睡,大家索性走出帐篷,席地围坐在月光下。也许是队友们知道我要提前下山参加北京的“国际青藏高原科学讨论会”,知道我后天一大早就要离开大本营,就要与大家分别吧!今晚大家不约而同地不能入睡了。

几天的连续紧张工作,几天的吃干粮,加上不同程度的高山反应,大家都瘦了,长长的胡子,黑黑的脸,个个小伙子都快成为“老头儿”了。望着我的队友,我作为队长、长者,我心疼了。我就要离开队友们回北京参加国际科学讨论会,我也好像有话对队友们说,但不知从何说起。比我小12岁的严江征靠着我天真地说:“要是现在有馅饼吃该多好啊!”他这一开口可把小伙子们的“馋虫”引出来了。来自唐山的小崔接着说:“要有一碗热汤面就好了。”“热汤面就油饼那才捧呢!”王津生更是异想天开。你一言,我一语,我们在月光下,在第三女神面前,惭愧地进行了“精神会餐”。

大家越是兴高采烈,我越是心里内疚。我欠小伙子们太多了。要是事先从北京多带几个橡皮圈不就保证大家喝上开水,吃上热汤面了吗?这是我工作的疏忽啊!我仰望天空中的明月,南望第三女神在月光下慈祥的笑容,我突发唱歌的念头,轻轻哼起了“十五的月亮,升上了天空……”严江征跟着哼了起来,队友们也哼了起来 “我等待着美丽的姑娘,你为什么还不来到……”队友们哼着,索性放声高歌了。歌声在绒布河谷上空回响,飞向远方,飞向队友们的故乡……

严江征更来了情绪,走到其他队友身边,悄悄地耳语了些什么,又回到我身边清清喉咙说:“刚才这首歌,谁唱得最好?”

“高队长”大家异口同声地答。

“再来一个要不要?”

“要!”

“唱什么?”

“康定情歌!”

队友们这种“拉歌”的“把戏”我早就会了,但我不愿“反击”。队友们也许是在给我送别吧,我真想为小伙子们唱歌,还一点我的“欠账”。

“跑马溜溜的山上,一座溜溜的城哟……”我站起来,放声高歌,仿佛我正骑上骏马在这西山脊上奔跑,奔向第三女神,奔向着那圆圆的月亮……

歌声去除了我们的疲劳,带来了欢乐的气氛。我们仰望明月,月亮上的“山”和“兔影”清晰可见,我们南望第三女神,第三女神慈祥的笑容亲切动人。人在笑,山在笑,月亮在笑……

后来,队友们开玩笑,说我唱了一首“最高”的“康定情歌”。最高的含意之一也许在于激起了人与自然的共鸣吧。

4.第一次中日合作在珠峰

420日上午,王富洲同志陪同渡边兵力、岛田公博先生和翻译来到了我们的绒布寺考察营地(照片58)。在日本登山界极负盛名的渡边兵力先生客气地表示谢意后,我们交谈了珠峰北坡登山的气象预告问题。记得我们在讨论副热带西风带急流中心位置与珠峰北坡大风的关系时,翻译对“急流”翻不了,我用英语讲“jet stream”,渡边先生立刻就明白了。交谈珠峰天气预告问题后,日方渡边先生转入了正题,他希望我们能为他们提供70009000m的高空气象资料。

我不了解中日两国登山队的合作内容,决定先听王富洲的意见后再定。我在帐篷外单独听取了王富洲同志对此事的意见,他希望我能支持,但建议我可向日方提出相应的要求。他的话提醒了我,我们研制的遥测温度、气压和风向风速仪需要带上海拔7500m高度安放,正好要求日方协助。王富洲认为此要求应没有问题。

中日双方交换意见后,很快达成了合作共识:当登山队员在7000m以上高度攀登时,我们每天施放一次无线电探空气球,提供70009000m的风和温度资料;日方协助把我们的遥测仪器安放到7000m7500m高度上(照片59、60)

 

照片58.作者(右3)与日本岛田公博(右4)等在珠峰大本营合影(1980,严江征拍摄)

 

照片59.日本登山队员帮助安放在海拔7000米的遥测气象仪

 

照片60. 日本登山队员帮助安放在海拔7500米的遥测气象仪

 

这是我一生中第一次与国外“谈判”合作事项,多亏了王富洲同志的帮助。他使我明白一个道理:国际合作是互利的,只有我方具有一定的“知本”时,对方才会主动与我方合作。也许我在“攀登珠峰的气象条件和预告”方面有一点“知本”,日本登山队才主动与我们合作。1989年中国科学探险协会成立后,我曾代表协会多次与日方及其他国外探险组织谈判合作项目,从中更加深了上述的感悟。




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