海拔6500米的西藏珠峰絨布冰川上空，一架無(wú)人機(jī)正在頂著大風(fēng)航行，受到氣流沖擊，機(jī)體不時(shí)搖搖晃晃。

無(wú)人機(jī)下方，高壇光正在控制著機(jī)器，并觀察記錄數(shù)據(jù)。高壇光是蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院副教授，這是他第4次參與珠峰科考工作。

高壇光在絨布冰川附近操縱無(wú)人機(jī)。

在中國(guó)西部巍峨綿延的群山之間分布著近5萬(wàn)條冰川，是全球中緯度地區(qū)最大、最集中的冰川群。這些遠(yuǎn)在山巔之上的冰川變化是如何被觀測(cè)到的呢？

今年5月，澎湃新聞跟著科考隊(duì)一同前往珠峰，全程記錄了這次科考過(guò)程?？瓶缄?duì)員們攜帶專業(yè)無(wú)人機(jī)和雷達(dá)，對(duì)海拔5200米至6500米之間的冰川進(jìn)行高分辨率掃描。專業(yè)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用也為珠峰冰川高分辨率掃描發(fā)揮了舉足輕重的作用。

高壇光向澎湃新聞介紹，本次“冰川體檢”采用現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)觀測(cè)的方式獲得較為精準(zhǔn)的冰川厚度數(shù)據(jù)，無(wú)人機(jī)航行過(guò)程中需要克服大風(fēng)、低溫、超飛行高度上限和充電等設(shè)備難題帶來(lái)的極大挑戰(zhàn)，以及極限環(huán)境對(duì)飛手的挑戰(zhàn)。在觀測(cè)過(guò)程中無(wú)人機(jī)幾度墜落，所幸最終還是順利完成了觀測(cè)任務(wù)。

珠峰上“炸機(jī)”是常事

冰川的觀測(cè)屬于一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要綜合使用不同的方法，揚(yáng)長(zhǎng)避短。

這些方法主要包括歷史記錄法、攝影法、地面測(cè)量法、物質(zhì)平衡觀測(cè)法、航空及無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量法和衛(wèi)星遙感技術(shù)。它們各有優(yōu)劣，在冰川研究中發(fā)揮著不同卻各自重要的作用。

高壇光

高壇光表示，衛(wèi)星遙感影像的應(yīng)用已成為冰川研究的主要技術(shù)手段之一。遺憾的是，這種方法無(wú)法應(yīng)用到冰川表磧較為發(fā)育的冰川，因?yàn)楸ū砻娑际谴笫^，花桿插不進(jìn)去，如珠峰的絨布冰川。而采用現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人機(jī)觀測(cè)的方式能更好獲得較為精準(zhǔn)的冰川厚度數(shù)據(jù)。

在飛機(jī)上可以用航攝儀器對(duì)地面連續(xù)拍攝照片，結(jié)合地面控制點(diǎn)測(cè)量、調(diào)繪和立體測(cè)繪等步驟，繪制出地形圖的作業(yè)。

高壇光介紹，20 世紀(jì)90年代，中國(guó)學(xué)者曾成功地將此方法應(yīng)用在天山山脈等幾個(gè)代表性流域的測(cè)量中。但是，冰川區(qū)的海拔很高，氣流不穩(wěn)定，會(huì)對(duì)航拍飛機(jī)造成很大的影響。

與日常用的無(wú)人機(jī)不同的是，為了能夠更精準(zhǔn)地觀測(cè)冰川變化數(shù)據(jù)，高壇光將科考作業(yè)的無(wú)人機(jī)進(jìn)行了升級(jí)。無(wú)人機(jī)安裝了“RTK”實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分系統(tǒng)，能夠通過(guò)GPS北斗等定位獲取冰川三維數(shù)據(jù)。

“對(duì)比航拍觀測(cè)，它具有成本小、精度高和使用靈活的優(yōu)勢(shì)?！备邏庹f(shuō)，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的準(zhǔn)確性在于對(duì)海拔高度的準(zhǔn)確定位，在這方面國(guó)產(chǎn)無(wú)人機(jī)走在了全球前列。同時(shí)，由于電池技術(shù)的迅速提升，大大延長(zhǎng)了無(wú)人機(jī)每次升空的作業(yè)時(shí)間。

在去年的“巔峰使命 2022”珠峰科考中，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量大放異彩。

以高壇光為主的科考小組使用無(wú)人機(jī)克服了珠峰地區(qū)低溫和大風(fēng)等嚴(yán)酷的氣象條件，成功獲取了大量珍貴的中絨布冰川和東絨布冰川的觀測(cè)數(shù)據(jù)，生成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)珠峰絨布冰川3D模型，為珠峰地區(qū)冰川變化的研究奠定了扎實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

但是，大自然變幻莫測(cè)，尤其是在珠峰上，無(wú)人機(jī)航行過(guò)程中需要克服超過(guò)12級(jí)的大風(fēng)，還有低溫、飛行高度上限和充電等設(shè)備難題。

觀測(cè)過(guò)程中，科考儀器時(shí)常因?yàn)楹０胃?、氣溫低無(wú)法開(kāi)機(jī)。即便好不容易飛起來(lái)，無(wú)人機(jī)也多次因?yàn)榇箫L(fēng)不幸墜落。去年，高壇光帶了兩臺(tái)專業(yè)無(wú)人機(jī)，全都‘炸機(jī)’了。

“‘炸機(jī)’是個(gè)平常事兒了，我也不知道我‘炸’了多少，但我都沒(méi)丟過(guò)飛機(jī)，都能撿回來(lái)?！备邏庹f(shuō)，“這個(gè)沒(méi)有特別技巧，可能是我運(yùn)氣比較好。”

今年，高壇光專門帶了三架無(wú)人機(jī)，“先從較安全的地域收集數(shù)據(jù)，再一步步往更危險(xiǎn)的區(qū)域飛?！?/p>

“無(wú)風(fēng)的約會(huì)”

“冰川退縮是個(gè)很復(fù)雜的事情，我們想把這件事做清楚了后，再專門告訴大家，氣候變化之下冰川到底發(fā)生了什么變化。如果只是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單說(shuō)冰川退縮，有點(diǎn)不負(fù)責(zé)任。我們希望做得詳細(xì)一些，做得嚴(yán)謹(jǐn)一些。”高壇光說(shuō)。

“我們?cè)谥榉鍦y(cè)量冰川用無(wú)人機(jī)這種方法，實(shí)際上就是跟珠峰的冰川來(lái)一次‘無(wú)風(fēng)的約會(huì)’?！备邏庑χf(shuō)，既然是約會(huì)，就不是想著哪天就哪天，要考慮對(duì)方感受。而在珠峰冰川工作其實(shí)也是這樣，沒(méi)有風(fēng)的時(shí)候無(wú)人機(jī)才能開(kāi)展工作，所以叫“無(wú)風(fēng)的約會(huì)”。

高壇光和蘭州大學(xué)學(xué)生在科考的路上。澎湃新聞?dòng)浾?鄒橋 圖

無(wú)人機(jī)在珠峰附近作業(yè)存在兩難：早上出發(fā)面臨的問(wèn)題是溫度低，周邊區(qū)域多在零下10攝氏度以下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)機(jī)器啟動(dòng)難的情況；如果中午出發(fā)，溫度更高些，但是一到午后珠峰附近的峽谷多會(huì)刮起大風(fēng)，很難正常作業(yè)，“炸機(jī)”的幾率也高很多。

綜合考慮后，高壇光還是選擇一早出發(fā)，爭(zhēng)取在無(wú)風(fēng)或者風(fēng)小的時(shí)候開(kāi)始工作。

4月27日早上7時(shí)，高壇光帶著幾名學(xué)生天不亮起床出發(fā)，爭(zhēng)分奪秒進(jìn)行觀測(cè)作業(yè)。

9時(shí)，到了一個(gè)位置較好的觀測(cè)點(diǎn)。高壇光擺好無(wú)人機(jī)，嘗試起飛。很快，機(jī)器傳來(lái)了故障聲音，原來(lái)現(xiàn)場(chǎng)溫度太低，無(wú)人機(jī)功率不夠，無(wú)法起飛。

“主要是溫度低對(duì)電池造成了影響。”高壇光把兩塊電池放入自己懷里，想用自己的體溫把電池捂熱。去年他就遇到過(guò)這種問(wèn)題，就是“人體體溫加熱”的方式起了作用。

十幾分鐘電池加熱后，無(wú)人機(jī)恢復(fù)了運(yùn)作。第三次起飛成功，沒(méi)想到不到五分鐘，機(jī)器再次發(fā)出警告：風(fēng)速過(guò)大，請(qǐng)謹(jǐn)慎飛行。

無(wú)奈，高壇光只好再次降落飛機(jī)，“戶外科研工作就是這樣，多變的氣候變化讓人難以捉摸，有時(shí)還需要點(diǎn)運(yùn)氣。”

次日一早，高壇光再次出發(fā)，為了防止出現(xiàn)前一天的情況，他帶上了熱水袋。當(dāng)天天氣很好，9點(diǎn)多太陽(yáng)出來(lái)，溫度迅速上升。這次，無(wú)人機(jī)成功起飛！

“我們希望能夠把冰川各種形態(tài)信息都獲取到，包括冰磧物、冰磧湖、冰川湖、冰塔林等變化。盡我們所能多獲取一些數(shù)據(jù)，再跟前幾年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比?！备邏庹f(shuō)，當(dāng)天獲得數(shù)據(jù)后并不是馬上得出結(jié)論，還需要一段時(shí)間的校準(zhǔn)和數(shù)據(jù)處理。

高壇光介紹，目前他們主要檢測(cè)兩條冰川——絨布冰川和東絨布冰川，希望對(duì)這兩條冰川進(jìn)行全面的掃描“體檢”。

5月6日，高壇光就來(lái)到了6350的營(yíng)地。連續(xù)幾天的大風(fēng)讓他再次處于等待狀態(tài)。直到5月11日下午，終于等來(lái)了無(wú)風(fēng)的好天氣，高壇光的無(wú)人機(jī)再次起飛。

野外科考就是面對(duì)困難、挑戰(zhàn)困難

狂風(fēng)暴雪、采樣機(jī)器故障、無(wú)人機(jī)無(wú)法起飛……連續(xù)幾天的工作，高壇光科考過(guò)程并不順利，而對(duì)于這些問(wèn)題，他似乎“習(xí)以為?！?。

“我覺(jué)得還是平常心，這些情況不是失敗，屬于意外，或者是應(yīng)該面對(duì)的一些困難，這是我們工作的一部分?！备邏庹f(shuō)，如果出野外工作，不遇到任何的障礙，沒(méi)有任何的困難，這個(gè)是不可能的。

“真正的科考就是有困難，要去面對(duì)困難，要去挑戰(zhàn)困難。從這些困難當(dāng)中獲取我們要獲取的一些數(shù)據(jù)，然后分析成果，然后最終完成我們這一項(xiàng)的科學(xué)研究?！备邏庹f(shuō)，不要把野外科考想得太簡(jiǎn)單。

高壇光和蘭州大學(xué)學(xué)生在科考的路上。澎湃新聞?dòng)浾?鄒橋 圖

此次隨隊(duì)科考的還有高壇光的兩位“準(zhǔn)”研究生付佳星和秦朔晨，今年3月才確定考上蘭州大學(xué)研究生的他們，也頂著高寒、低氧，在絨布冰川中穿梭取樣。

付佳星在4月24日的科考日記中記錄：“從珠峰大本營(yíng)開(kāi)始，海拔都是5000米往上，高原反應(yīng)更加明顯，更別說(shuō)背著二三十斤的設(shè)備、提著將近十斤的測(cè)量?jī)x走過(guò)牦牛道、翻過(guò)冰川消融形成的一座座小山。”

在路上，付佳星稱“背著包走兩步之后，整個(gè)人就像已經(jīng)跑了1km開(kāi)始喘得不行，到后面連牦牛道都沒(méi)有，每爬過(guò)幾個(gè)小坡，都得停下來(lái)歇一歇。測(cè)量途中遇到了大風(fēng)卷著積雪刮下來(lái)，云層遮蔽天日，氣溫驟降，整個(gè)人都冷得不行，只能靠著能量膠、士力架、溫水勉強(qiáng)維持體力?！?/p>

到了返程的時(shí)候，付佳星整個(gè)人基本是精疲力竭的狀態(tài)，每爬一個(gè)小山坡都得停下喘上好久。他在日記里開(kāi)玩笑說(shuō)，“上班不干了沒(méi)錢，現(xiàn)在的路不走會(huì)死”。

“他們不僅是第一次來(lái)珠峰科考，甚至是第一次出野外?！备邏庹f(shuō)，自己當(dāng)年也是研究生還沒(méi)入學(xué)就開(kāi)始進(jìn)行野外工作了。

他解釋，珠峰科考野外工作時(shí)間一般只有四五月，也就是所謂的“窗口期”，如果過(guò)了這個(gè)時(shí)期，學(xué)生很難補(bǔ)上今年的研究，“我們會(huì)要求從一個(gè)本科生的心態(tài)，能夠快速地轉(zhuǎn)變成一個(gè)研究生的心態(tài)?！?/p>

高壇光對(duì)兩個(gè)準(zhǔn)研究生評(píng)價(jià)很高?！皬男膽B(tài)上他們非常好，不畏困難，這種吃苦的精神特別好，這是讓我挺驚訝的?！备邏庹f(shuō)，從他們身上感覺(jué)到，90后、00后是個(gè)很棒的群體，面對(duì)困難的時(shí)候也都特別有勇氣，特別有毅力，在心態(tài)上已經(jīng)做好了當(dāng)科研工作者的準(zhǔn)備，未來(lái)將參與到更多珠峰科考工作當(dāng)中。