第458期【齐悦读—线上共读—透视新科技】“齐悦读”[线上共读] 《探寻珠峰“身高”的秘密》
讲座题目：透视新科技——探寻珠峰“身高”的秘密
主 持 人：胜 春
做客嘉宾：白 玲，中国科学院青藏高原研究所研究员。
孟国杰，中国地震局地震预测研究所研究员。
讲座时间：2023年5月22日～5月28日
（备注：讲座视频可循环播放）
透视新科技——探寻珠峰“身高”的秘密
讲座内容：
各位好，欢迎您收看我们今天的《透视新科技》，我是主持人胜春。如果问您这样的问题，说珠穆朗玛峰有多高？我相信电视机前不同时期毕业的学生会有不同的答案，可能是8848（米），或者是8844（米）。那我告诉您，在2020年的5月份，我们国家的科研团队对珠峰进行了第三次测量，这次测量珠峰对我们普通人的生活会有什么样的影响？欢迎走进我们今天的节目。人类天生拥有对高度的好奇，作为地球最高级珠穆朗玛峰到底有多高？一直备受世人瞩目，自从1852年英国人第一次对珠穆朗玛峰进行测量，确定珠峰的高度为8840米后，给珠峰量身高这一伟大而艰巨的任务就再也没有停下来。1975年，我国测绘工作者首次测得珠峰海拔高成为8848.13米，2005年我国测量队得到的珠峰海拔高程为8844.43米，2020年我国再次开启测量珠峰高程行动。除了中国以外，其他国家也从未停止对世界第一高峰的探索，曾多次组织测量珠峰的高度。世界各国为什么一再给珠峰“量身高”？珠峰的身高对我们究竟意味着什么？这次科研人员又会采用什么方法为珠峰测量身高呢？
首先，我们给大家介绍一下我们今天请来的两位嘉宾，这位是中国科学院青藏高原研究所的白玲研究员。您好！观众朋友好！另外一位是中国地震局地震预测研究所的孟国杰研究员。您好！大家好！我小的时候在教科书当中得到的答案，珠峰就是8848米，那这些年是不是有变化了，我们为什么还要测量珠峰呢？因为珠峰的位置比较特殊，因为它是属于属于板块的边界地区，对珠峰高度的一个监测，不仅仅是一个点的观测，是对整个珠峰，整个区域的一个观测。对这个区域的复测，可以了解这个整个区域的地壳形变，包括环境的监测，包括地球重力场的监测，是一个系统性的监测。珠峰在1975年测了一次8848.13米，然后2005年我们国家又测了一次8844.43米，所以中间差了一个3.7米。对，可能观众要问的就是8848.13跟8844.43之间，这有3米多的差距，这个差距是我们测量的误差吗？这里应该说有三个原因，第一个刚才说的我们第一次测的时候，它的雪深测的是不准确的，因为它的标杆是没插到峰顶的岩石面。第二个原因是因为我们，测量技术的提高，第一次的相对来说测量的就是准确性可能要差一点，因为特别是这个重力场的测量和误差要大一点。那么，第三个原因，应该说是有地球物理的成分在里面，包括板块的运动，冰川的融化，甚至地震。刚才孟老师提到了岩石面高度的问题，所以第二次测量和第一次测量相差3.7米，主要原因还是因为第二次有了新技术（设备），雪深探测雷达。这样把雪面的高度测量的就更加准确了，但实际上从总体的变化趋势来讲，我们说珠峰的演化历史简直听起来像是天方夜谭，它是从汪洋大海变到（成）了世界屋脊，总体的趋势来讲，还是在逐渐增高的。
刚才提到了板块运动，您能给我们电视机前的普通观众解释一下，板块运动这个概念吗？地球表面的岩石圈并不是铁板一块，而是由很多大大小小的板块组成的。比如印度板块、欧亚板块，全部这些板块都漂浮在地幔软流圈之上。随着软流圈的不断对流，就像煮开水一样，上面的岩石圈就会不断的发生变化。我们感觉不到，因为变化的速度非常缓慢，每年只有几个厘米，相当于指甲生长的速度。但是在亿万年以后，地球的海陆格局就会发生翻天覆地的变化。珠峰地区板块运动最大的特点，是印度板块和欧亚板块之间非常强烈的挤压和碰撞。最终，印度板块俯冲到欧亚板块之下，这样欧亚板块抬高，实际上在远古时代，这个地区是一片汪洋大海，那个时候珠峰部分实际上是位于南半球，在印度大陆的北端，大家可能看过《侏罗纪公园》，也就是在恐龙称霸地球的年代，印度板块开始从南半球持续不断的向北漂移，大约漂了一亿年左右，印度大陆终于靠岸，和欧亚板块碰到了一起。所以说喜马拉雅山珠穆朗玛峰的形成过程，可以说是见证了整个地球演化历史沧海桑田的一个巨变。青藏高原的隆起，对中国乃至世界的气候环境和人类发展产生了深远影响。在板块力量推挤下，中国大地板图呈现西高东低，三级阶梯状的地理特征。青藏高原的隆起，还导致欧亚大陆的大气环流发生巨变。隆起前，南部印度洋暖湿空气可以直抵内陆，如今的中国西北地区在数百万年前，地势和缓，气候温暖，是野生动物的理想家园。然而，随着高原的隆起，印度洋暖湿季风被阻挡，喜马拉雅以北的亚洲中部广大地区日趋寒冷而干燥。众多物种相继灭绝，而亚洲的东部和南部却呈现出一派欣欣向荣的景象。半个多世纪以来，中国科学家始终在孜孜不倦的探索其中埋藏的信息，追寻着更多地球演化的奥秘。
测珠峰的高度到底可以给我们带来什么信息？通过观测证实，现在印度板块对欧亚板块的碰撞仍然在继续。从现今的GPS（全球定位系统）观测结果来看，目前印度板块对欧亚板块还存在推挤的作用，实际上珠峰那里是印度板块和欧亚板块碰撞的地区，所以是一个地震比较多发的地区。比方说2015年，在尼泊尔境内发生了一个8.1级的大地震，其中有的余震对咱们西藏地区也有一些影响，造成了一定破坏。板块构造，珠峰隆升，实际上对我们生活很多方面都会造成巨大的影响。比如在气候环境方面，珠峰隆升之后，迅速的在短时间内（海拔高度）超过了青藏高原，它不仅改变了地形地貌。同时，也塑造了整个亚洲地区气候格局，比如珠峰隆升之后，高度达到了对流层中部，这样西风发生了绕流，季风出现了增强，使得我们国家在同样纬度的地区，气候非常温暖、湿润。从生物进化的角度来看，实际上有很多第四纪冰期的动物，比如披毛犀、雪豹等等，为什么能够很好地适应高寒环境？因为这些物种大多是起源于青藏高原，所以有了珠峰之后，对于物种的形成、演化以及全球的扩散就提供了最基本的条件。如果从地球表面地势高低变化来看，有几种不同的地形，山地、高原、平原、丘陵、盆地。地球上超过八千米的山峰总共有14座，全部集中在喜马拉雅山、喀喇昆仑山一带。当然，喜马拉雅山是世界屋脊，它是大型山地的典型代表，所以这里的每一座山、每一种地形都是地球演化最忠实的记录者。所以我们需要研究它，需要了解历史。
我们对珠峰周边的环境的一个了解，相当于对我们的家底进行一个摸清的一个过程，我们通过高技术贯彻体现我们国家技术的进步，然后我们取得的准确的测量结果，向世界发布，也是体现我们国家科技在不断进步。从科学的角度来说，我们通过珠峰的再次的观测，一方面是了解珠峰真正的高度是多少，第二个方面，我们可以取得对珠峰周边的环境的监测，以及包括重力场的观测，包括对甚至旅游资源的观测，对将来开发珠峰的旅游可能也是有帮助的。珠峰乃至整个青藏高原，都是印度板块和欧亚板块碰撞、挤压而成。在亿万年的岁月里，这种挤压一直在进行中，所以珠峰的相对位置每年也在发生变化。数据显示，2005年至2015年10年间，珠峰地区以每年4厘米的速度向东北方向移动。除了横向移动，珠峰的高度也在以每年约0.3厘米的速度上升。也就是说，珠峰在10年位移了大约40厘米，上升了大约3厘米。但有时候地震、风化侵蚀、气候变暖等因素的影响。不仅会让珠峰“长高”，也会导致珠峰“变矮”。1934年发生在尼泊尔的地震，让珠峰一下子矮了大约63厘米。2015年尼泊尔再次遭遇8.1级地震，导致珠峰高度又出现一定程度下降。这种由于板块运动导致珠峰身高不断改变的现象会一直持续下去吗？
您是搞这个地震勘测的，未来的珠峰地区有没有发生大级别地震的这种可能性？随着板块之间不断的挤压、碰撞，会不断孕育大大小小的地震。比如2015年尼泊尔地震就是一个例子，我们在珠峰附近建设了很多地震台站，分析这些数据，就可以对珠峰地下的结构有了更好了解，看到了更加清晰的图像。所以珠峰地区板块运动比较活跃，大地震会不断的陆陆续续的发生，但是通过这些逐步的研究，我们有了更好的数据，就会得出更精确的判断，未来的地震可能会在什么地方发生，可能会有多大震级。这也是未来一个大家共同需要面对的课题。与珠峰身高一起发生变化的，还有不断创新的珠峰测量技术。珠峰高程测量的核心是精确测定珠峰高度，同时，这也是一项代表国家测绘科技发展水平的综合性测绘工程。新中国成立以来，我国测绘工作者已对珠峰进行过六次大规模的测绘和科考工作。并先后于1975年和2005年两次成功测定，并公布主峰高程。测量技术也经历了从传统大地测量技术到综合现代大地测量技术的转变，每次珠峰测量都体现了我国测绘技术的不断进步，彰显我国测绘技术的最高水平。
在测量身高的时候，过去是用皮尺，现在有了电子测量方式。那么高的山峰，我们怎么保证它的精确度？测量技术是这样的，就是我们有了这个青岛的这个海拔的基准面之后，我们传统上是建立一个中国的大力测量网。然后把这个海拔高度，一直通过观测传递到珠峰山脚，然后要测珠峰高度的时候，我们在那边又以这个传递的结果作为起算，然后在珠峰建立局域性的大地观测网，然后通过GPS（全球定位系统），通过传统的水准，包括三角观测，一直传递到山顶上去。所以说它的原理很简单，就是相当于从我们台阶一样的一级一级往上传，然后把这些台阶的高度加起来，累积起来，那么就可以测到珠峰的高度。我听说我们这次测量还是要人为的参与一些数据，为什么我们不可以从用飞行器，或者其他的那种电子测量的方式，GPS（全球定位系统）等等，不能够测得更准吗？珠峰测量难就难在极端环境，在这种环境下，机器人是很难正常工作的。另外有一些仪器设备也比较精密，需要人为的进行调试。另外一个原因就是珠峰的峰顶面，它是一个20平米的一个面，并不是一个点，所以我们在珠峰的峰顶没有觇标，我们在珠峰周边，然后瞄准这个峰顶的时候，如果没有这样一个觇标的话，那么就测得不准确，所以一定要有人上去把这个觇标要插好，然后同时我们要还要配合GPS（全球定位系统），然后配合激光测距。觇标是非常重要的，然后激光测距，包括我们三角高程（测量）都要瞄准那个觇标，这样测的结果会更准确。
有了卫星、无人机等现代化手段，为什么还要让队员们冒着危险攀登珠峰？答案是给珠峰“量身高”，要想得到最精准的数据，就必须要登上珠峰进行测量。以前测量珠峰高度都是依靠登山运动员，而本次测量是我国专业测绘人员首次攀登珠峰完成测高。这是由于珠峰峰顶气流不稳定，风大气温低，目前的技术手段还无法确保无人机或机器人在峰顶作业，而大量专业设备必须由人带上峰顶，并在峰顶展开测绘。如供观测使用的觇标，测绘人员登顶后的第一件事就是竖起觇标，才能让在海拔5000至6000米的测绘队员瞄准觇标，进行交汇测量，从而得到精确的角度和距离。尤其是专业测绘队员登顶作业，可以使测量数据更加精准可靠，有说服力。然而，世界最高峰珠穆朗玛峰的峰顶平台只有普通人家客厅大小，还覆盖着三米多厚的冰雪层，温度常年在零下40摄氏度左右。登山队员和测量队员在封顶，总共停留的时间不到两个小时，如何在有限时间内克服地方小、工作多、气候差等诸多难题快速完成测量工作？
科技在不断的进步，我们这次的测量相对于前两次，要更接近于珠峰的真实的身高，是这样吗？我们这次应该说是测量的结果，相对前面的几次测量的结果，会更加的准确，更加接近于珠峰的真实的身高。第一次测量，我们主要是用的传统的测量为主，传统的我们指就是水准观测和三角高程观测，配合重力观测和天文的观测。第一次我们观测的时候，人爬的珠峰，测到它那个雪深的时候，只有0.92米。就是雪的深度测的是不准确的，因为没有测到岩石面高。为什么？因为第一次没有用雪深雷达，只是把那个觇标用人工的，人工手插的这种探测方式，插不动为止，他认为就到了基岩，实际上是没有到那个岩面的。第二次测量的时候，我们就除了用这个传统的水准测量、三角测量，还用了一个GPS（全球定位系统），GPS它的优点就是比较容易携带，容易直接背到峰顶上去观测。但是GPS（全球定位系统）测的它是一个大地高，并不是我们最后需要的绝对的海拔高程高，所以它需要配合其他的观测手段进行改正，得到我们真正需要的海拔的高度。同时，还对珠峰周边的重力场做了一个用了更高的重力场的模型，那么重力场精度更高，可以改进似大地水准面的精度，这样的话，我们测的这个海拔高程会更高，精度会更高。第二次测量的时候用了一种新的技术雪深探测雷达，实际上珠峰上边有一层厚厚的雪，测量的时候需要把雪的厚度去除。就像人测量时要把帽子除掉一样。是的，把帽子去掉，岩石面高度就是珠峰上边厚厚的一个雪层，要把它去掉。所以因为第二次有了雪深探测雷达，当时第一次还没有，就是两次测量高度变化3.7米，也体现了测绘技术的发展水平是在不断提高。
给珠峰“量身高”，并不像我们平时给自己量身高那样容易。对于山峰而言，岩石的最高点才是它真实的高度。由于珠穆朗玛峰的峰顶温度很低，常年被一层雪一层冰组成的积雪覆盖，因此很难通过传统的手段得知积雪的厚度。1975年，中国登山队在测量珠峰冰雪厚度时，队员们只能用冰镐往下插，直到插不动为止。2005年珠峰高程复测，我国采用了传统大地测量与现代大地测量相结合的技术方法，并首次利用冰雪雷达探测仪测量冰雪厚度。和普通地质雷达不同，雪地雷达能够在低温、低能耗的恶劣环境下，根据不同物质对频率的不同反应，完成珠峰峰顶雪深和岩石高度的测量工作。经过严密计算，最终获得珠穆朗玛峰峰顶岩石面海拔高程8844.43米，并得到全世界的认可。人们为什么要掌握珠峰的准确身高？珠峰的身高与我们的生活又有什么关系？这次的测量可以说是用了空天地一体化的监测，不光用了一个传统的大力测量的技术，同时也用了现代大力测量技术。我们这次用的技术从根据报道来说，是包括传统的大力测量，包括水准观测，三角高程观测，这次用的我们用的北斗GNSS（全球卫星导航系统），我们用的最好的接收机系统。同时，我们也用了一些卫星的遥感，包括精密的重力观测，这些现代的，包括用我们最好的这种测雪深的雷达都是最好的，所以这次测的精度相对于往次的观测会更高。
科研并非是简单的重复，既有薪火相传，也有突破和创新。2020年珠峰高程测量依托北斗卫星导航系统，综合运用全球卫星导航系统、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种技术开展测量工作。值得骄傲的是，本次珠峰测量使用的许多国产设备，都是国内科研机构根据珠峰低温、低氧、低氧等气候环境，专门为珠峰高程测量量身打造的。同时，本次测量借助架设到海拔6500多米的5G基站，首次实现5G信号对珠峰北坡登山线路及峰顶的覆盖，这使得任何时候都能把珠峰的实时数据传回地面的数据中心，后者对这些数据的分析，既可以指导实地登山测量，还可以获得珠峰一系列可靠的数据。同时，也不用登山队员和测量队员像过去一样从峰顶去取回观察数据。从技术上来讲，我们这次测量的优势体现在哪里呢？从技术上来说我们也用了很多的先进的技术，这些数据的取得，我觉得可以对我们珠峰，包括青藏高原这个地区的，它的地壳形变、监测，包括地球重力场的精化，都是这些数据是非常有帮助的。比方说，我们这次用了我们北斗的这个数据，同时我们用了国产的这个雪深的雷达，那么它的精度，这也是中国自己创（制）造的这样一个新的更先进的一个设备。这次测量，也是首次使用了实景三维技术，真实的再现珠峰上面自然景观是什么样子，所以也使我们每一个普通人有机会第一次看到了珠峰的真实面貌。如果通过这样的技术，那我们普通人也可以看到珠峰顶上到底是个什么样子？是这个道理吗？是的，实际上很多美丽的景观，都被珠峰遮挡住了，但是登上珠峰之后，这些自然的景观，真实的呈现在我们每个人的面前，看起来还是感觉非常激动人心。
人类要不断认识自然，中国人也要不断了解自己的国土，精确测量珠峰高度，可以结束国际上珠峰高程不统一的混乱局面，为世界地球科学研究做出贡献。精确的峰顶雪深气象、风速等测量成果，可用于地球动力学、板块运动等领域研究，也为冰川监测、生态环境保护等方面的研究提供一手资料。专家们可以根据珠峰及邻近地区地壳水平和垂直运动速率变化，揭示印度洋板块与欧亚板块相互作用力存在着不均匀强弱的变化，而这种强弱变化是引起我国大陆周期性地震活动的原动力。因此，测量成果将对我国今后地震预报和减灾防灾具有重要的实际意义。此次登顶测量结束后，科学家们还要在数据分析处理的基础上进行理论研究、严密计算和反复验证，才能确定珠峰精确高程并正式公布。2020年12月8日，我国和尼泊尔互致信函，共同向全世界宣布了珠穆朗玛峰最新测定的高程为8848.86米。珠峰最新高程的公布，代表着人类探索和认识世界的新高度，也代表着人类精神和梦想的新高度。
有可能在下一次测量当中，我们的技术足够强大的时候，可以摆脱人工测量这种方式吗？随着技术的发展，我相信会有一天，我们就是用最新的技术取代人工爬到山中，比方说我们用北斗系统的，让他的定位精度越来越高，我们重力场的数据的精度越来越高，我们用卫星遥感的数据的精度越来越高，随着这些技术的发展，那么我们有一天会取代这个人工爬到山顶去观测。我们这次测量数据的结果，能告诉我们珠峰地区的板块，未来它的移动规律和方向是怎样的吗？未来，当然珠峰还会一如既往向北移动。珠峰现在的位置是在北纬28度左右，实际上在初始碰撞的时候，珠峰位于赤道附近，平均来看，每年的珠峰向北移动的速度大约是5厘米到6厘米左右。当然初期快一些，现在比较慢，仍然在向北移动，速率在每年1到2厘米左右。另外，除了板块运动以外，多种因素还会对珠峰它的地形、地貌和位置产生影响。比如刚才孟老师提到的地震、雪崩、风化、剥蚀等等，需要从多个角度进行分析。那今天非常感谢两位做客我们节目当中，给我们介绍关于珠峰的测量，也感谢您收看我们今天的《透视新科技》，我是胜春，咱们下期节目再见。
（通讯员 邓辉）
