珠峰测“身高”,究竟怎么测?

百科   2024-06-20 19:19   甘肃  

1953年5月29日,新西兰探险家埃德蒙·希拉里和尼泊尔人丹增·诺盖从南坡登上珠穆朗玛峰(珠峰)峰顶,这是人类首次成功登顶“世界屋脊”。为了纪念这一天,5月29日被定为“国际珠穆朗玛峰日”。

人类虽然登顶了“世界屋脊”,但“屋脊”到底有多高?一直也是科学家所探究的领域。新中国成立以来,中国测绘工作者分别于1966年、1968年、1975年、1992年、1998年、2005年、2020年对珠峰进行过7次大规模的测绘和科考工作。那么,珠峰身高为何在变化?测量珠峰又有什么科技手段?

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珠峰身高为何在不断变化?

珠峰是喜马拉雅山脉的主峰,同时是世界海拔最高的山峰,位于中国与尼泊尔边境线上,北部在中国西藏定日县境内(西坡在定日县扎西宗乡,东坡在定日县曲当乡,有珠峰大本营),南部在尼泊尔境内,是中国跨越4个县的珠峰自然保护区和尼泊尔国家公园的中心所在。 

珠峰所在的喜马拉雅山地区原是一片海洋,在漫长的地质年代,从陆地上冲刷来大量的碎石和泥沙,形成了这里厚达3万米以上的海相沉积岩层。之后,由于强烈的造山运动,使喜马拉雅山地区受挤压而猛烈抬升形成珠峰。

珠峰的高度是不断变化的。研究发现,由于珠峰位于亚欧板块和印度洋板块的交界处,处于消亡边界带上,以每年4.4毫米的速度缓慢升高。此外,地震会影响珠峰的高度。比如,1934年,尼泊尔发生了一次8.2级的大地震,地震发生地离珠峰大概只有9.5千米。这次地震影响了珠峰的高度,使得它的海拔下降了半米有余。

不仅如此,珠峰是喜马拉雅山的主峰,在长达4000万年的造山运动过程中,喜马拉雅山区岩石的抬升高度有20到25千米,被降雨等各种外力作用风化侵蚀掉的岩石则至少有12千米。也就是说,风化侵蚀也会使珠峰的高度发生变化。

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珠峰之高,何以测量?

既然珠峰的高度会不断发生变化,那么,如何给珠峰量身高呢?

对于山峰而言,岩石的最高点是它真实的身高。但由于峰顶温度很低,常年被积雪所覆盖,因此很难通过传统的手段得知冰雪的厚度。

我国先后对珠峰进行了7次大规模的高度测量。1966年、1968年我国两次对珠峰高程进行测定,建立了高水平高质量的测量控制网,开展了三角、水准、天文、重力、物理测距、折光试验等测量工作。但这两次测量未在峰顶竖立测量觇标,也未测量峰顶冰雪厚度,高程未公布。

1975年,在1966年、1968年两次测量的基础上,科学考察队综合利用三角、导线、水准、天文、重力、三角高程、天文水准测量及温度垂直梯度的测量方法进行测量,首次将测量觇标矗立于珠峰之巅,并精确测得珠峰海拔为8848.13米

1992年、1998年中国测绘工作者同意大利、美国登山队合作对珠峰高程进行复测,开展了平面控制测量、水准测量、天文重力测量。

2005年,我国对珠峰高程进行复测,采用传统大地测量与卫星测量结合的技术方法,并首次在珠峰峰顶测量中利用冰雪雷达探测仪测量冰雪厚度,经过严密计算,获得珠峰峰顶岩石面海拔8844.43米。

2020年,中国登山队采用GNSS卫星测量、雪深雷达测量等更先进的科学技术手段,精确测得珠峰高度为8848.86米,并向世界公布。

那么,8848.86米的高度是如何测算出来的呢?

首先需要一个基准点,我国依据青岛验潮站在一定时间内的海平面平均值计算出了中国水准零点

该点就是我国计算海拔时的零点。

也就是说,计算珠峰高度实际是在计算珠峰顶端距离水准零点的高度。

由于测量地点位于全国各地,这时就需要一个分布于全国的水准点网络。经过几代测绘人坚持不懈的努力,我国已经建立起完整的高程基准网络。

2020年的珠峰测量,就是从珠峰地区的日喀则一等水准点起测珠峰高程,通过将高程传递至珠峰脚下的6个交会点,在交会点上对准峰顶架设的测量觇标(确保观测精准度)进行三角高程测量和交会测量。

值得一提的是,我国2020年首次全程采用国产北斗高精度定位设备进行珠峰高程测量。登顶队员在峰顶架设GNSS接收设备,接收以北斗卫星为主的各卫星导航系统数据,来定位计算珠峰的几何位置。

GNSS卫星测量、雪深雷达测量、重力测量、卫星遥感、似大地水准面精化等多种传统和现代测量技术的应用,让珠峰的“身高”更加精准。

珠峰峰顶的GNSS接收机,主要接收以北斗卫星为主的各卫星导航系统数据,再用专业数据处理软件获得峰顶平面位置和大地高。

除此之外,温度、气压、折光环境等因素也都会对测量产生影响,科学家需要通过复杂的计算消除误差,得到精确的珠峰高程。这是一个系统工程,大概需要2到3个月时间。最后还要经过一定的审核程序,才会得出珠峰的确切“身高”。

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珠峰测绘意义重大

珠峰测绘、科考工作仍在继续,2022年5月4日,13名珠峰科考队员成功登顶珠峰,这是我国珠峰科考首次突破8000米以上海拔高度。

2023年“巅峰使命”珠峰科考登山队员成功登顶,完成了极高海拔气象站技术升级、雪冰样品采集、冰芯钻取、冰塔林无人机航测、温室气体探测、岩石样品采集等十多项既定的科考任务。

在珠峰地区进行的科学考察获得的数据成果,为珠峰地区的生态环境保护、地质调查、地壳运动监测等提供了重要数据和技术支撑,也是对我国测绘科技水平的检验,彰显我国综合实力与测绘技术的进步。

自然资源部专家表示,从科学层面来说,珠峰高度及其变化情况,是研究欧亚大陆与印度洋板块相互作用及珠峰地区生态环境变化的数据支持,对阐明全球构造运动、发展地球科学理论,都具有重要价值。另外,2015年4月,尼泊尔发生8.1级大地震。这次大地震对珠峰高度是否产生影响?产生多大影响?在全球存在争议。只有通过精确测量才能得到证实。

从技术层面来说,由于珠峰是世界第一高峰,气候多变、高寒缺氧、环境复杂,其高程不仅对人体是严酷考验,对测量装备和测绘技术也有很高的要求。因此,精确测量珠峰高程也是一个国家测绘技术水平和能力的综合体现。 👽



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