为什么每次给珠峰量出的“身高”都不同?

文 | 方玄昌,戴晋

测量珠峰高度,确实有考察珠峰乃至整个青藏高原是否还在继续抬升的科学意义;但在目前的测量精度之下,数年甚至数十年间珠峰的变化,科学家还难以给出明确结果,三次测量的数据反差,对于地质学而言意义不大。

2020年12月8日,中国和尼泊尔两国联合宣告,最新测得的珠峰高程是8848.86米。

这已经是中国方面给出的第三个珠峰高度。

8848.13米,这是1975年中国方面第一次测得的珠峰高程,也是中国人所熟知的“8848”来源;8844.43米,这是2005年中国第二次测量珠峰给出的数据。

作为精确到厘米量级的测量,三个数据出入并不算小,最新数据显著高于前两次测量结果。于是媒体齐呼“珠峰长高了”。

但如果我们明了三个数据并非同一所指、并对它们进行对比换算,将发现三次测量所得结果相当接近。

Image2020年5月16日,西藏日喀则,2020珠峰高程测量登山队向着珠峰进发。图片:视觉中国

导致三个数据看似有较大偏差的原因很简单:三次测量对于珠峰峰顶的冰雪厚度取舍不同。

1975年那次测量,测绘人员原本要测量的是峰顶岩石面的高度,但当时对于峰顶覆盖的冰雪层了解太少,且工具准备不足,是女队员潘多将登山杖(一说是冰镐)用力插入雪地,插不下去了就做估算,最后给出的数据是雪厚0.7米,将觇(音chān)标法测得的高度(雪面高度)减去0.7米得到8848.13米。

现在我们可以清楚地知道,实际上那次给出的是冰面高度数据。

2005年测量情况完全不同。那一次,测绘人员先采用雷达对整个珠峰顶面进行扫描,以确定岩石顶面的最高点,把觇标立到这个点上方测量;同时确定最高点的冰雪厚度,将测得的数据减去这个厚度(3.5米),得到8844.43米。

这就意味着,2005年与1975年测量的,很可能就不是同一个点。并且,雷达扫描测量冰雪厚度并不很准确,这个“3.5米”实际上也是一个估数而已。

而今年这次,测量的是峰顶的雪面高度,没有减掉冰雪的厚度。

Image2020年5月27日早上7点40分,西藏日喀则,珠峰大本营,由于前一晚的降雪,位于海拔5200米的珠峰大本营的地面几乎被白雪覆盖,厚度约有10cm左右,珠峰大本营与珠峰峰顶之间有云层遮挡。此时,2020珠峰测量登山队冲顶的8名队员先后跨越了海拔8700米的第二台阶。图片:视觉中国

假如都换算成雪面高度,那么三次测量的数据将非常接近,分别是8848.83(8848.13+0.70)米、8847.93(8844.43+3.5)米和8848.86米。先不讨论测量精度,几厘米到几十厘米的差距,完全可以是珠峰顶部冰雪厚度的自然变化、测量选点标准的不同(尤其是2005年那次测量)等因素所致。

测量珠峰高度,确实有考察珠峰乃至整个青藏高原是否还在继续抬升的科学意义;但在目前的测量精度之下,数年甚至数十年间珠峰的变化,科学家还难以给出明确结果,三次测量的数据反差,对于地质学而言意义不大。

相反,三个数据的对比倒是可以反映出,相对古老的三角觇标法测高技术,也许比许多人想象的更可靠。

(本文根据2005年珠峰科考队队长、中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室主任康世昌博士提供的信息写作,在此致谢)

延伸阅读:(以下内容摘录、编写自本文作者方玄昌2005年发于《中国新闻周刊》的报道《改写“8848”》)

为什么要测珠峰“身高”?

由本文作者方玄昌去拍摄纪录片《冲刺珠穆朗玛》和《守望珠峰》的过程中拍摄
在普通大众看来,世界屋脊的高度,“8848.13”似乎仅仅是一个象征,更多的是具有科普意义。但实际上,科学家花费偌大精力去得到一个高度值,目的绝非仅仅在地图上改变一个数据。

“不仅是珠峰的高度,喜马拉雅山、以及整个青藏高原的高度变化,近年来都成了一个重要的问题。”中国科学院院士、参与2005年珠峰考察的丁林研究员介绍说,中外科学家目前存在一个争议,西方科学界普遍认为,青藏高原历史上已经“长”到最大高度,目前处于一种垮塌的状态,高度正在下降,面积可能在扩大,向北、向南扩展。而中国科学家却持相反的观点,认为它还在不断隆升,并且加速向上隆升。

“针对国内外这两个极端的观点矛盾,有必要对青藏高原进行全面的考察和测量,而珠峰是青藏高原上最高的部位,对它的高度测量具有代表意义:如果整个青藏高原在垮塌或者在隆升,珠峰的高度可能会变化更明显。这是最重要的科学意义。”丁林说。

据丁林介绍,测量珠峰高度的第二个重要科学意义是,由于整个测量过程异常复杂,可以检验我们的科技水平。

测量手段如此复杂

武汉大学设计研究总院副院长、测绘工程研究院院长席青骥高工告诉记者,此次测量同时采用了两种方法,即传统的水准测量与三角高程测量法和GPS测量与重力测量法。

GPS法操作相对简单,通过卫星定位技术,确定珠峰顶距离地心的距离,再根据测量的重力数据计算以大地水准面来确定其高度。这种方法现在可以精确到厘米量级。

而经典的觇标法,操作过程极其复杂。它以三角高程测量方法为基础,配合其它校正技术,从最初的基准点——青岛高程原点开始,以最多60米为一个测量站,在测量站的两端设立两个标尺,通过水准仪的水平视线测出两根标尺之间的高差,然后把这一站一站的高差累加起来,得到珠峰脚下测量点的高程基准。最后,再以三角高程法测量珠峰顶和珠峰脚下测量点的高程差,得到珠峰的高度。

用这种方法,从青岛海面一直到珠峰脚下,中间要设立数万到几十万个测量站,历时数十年。在过去的几十年中,经过中国几代测量人员的努力,现在已经取得西藏拉孜县相对青岛水准原点的精确高度。因此,2005年珠峰复测,起算面从拉孜开始。

1975年,第一次测定珠峰高程采用的就是这种方法。

如何保证测量精度?

Image图片:方玄昌拍摄

为什么要采用两种方法来测量?席青骥说,如果条件合适,这两种方法精确度都非常高。但两种方法在珠峰的环境下又都有缺陷,都受气象、环境等条件的制约和影响。就是因为环境条件都不容易达到最佳状况,才同时采用两种方法。

另外,就传统的觇标法来说,测量中还用了很多手段来检校误差。席青骥介绍说,从青岛取基准点,一步一步推到珠峰,这么多基准点的叠加,误差的确存在累计叠加的效应。于是现在一般要采用几条线路测量,这样就可以把很多条线路的测量结果放在一块比较,把那些差别很大的结果剔除,剩下的绝大多数相近的结果做数学平差,得到的结果就更接近于真实值。

另外,GPS法和三角高程法采用的不是一个基准面(三角高程法以黄海平均海平面为基准,GPS法以地球的参考椭球面为基准)。测量人员因此还采用重力方法来进行协调校正。重力法通过高精度的重力测量,可以精确确定大地水准面与参考椭球面的差距。用GPS测得的高度减去大地水准面差距就得到一个点的高程。

丁林介绍说,两种方法测定的结果都还要有一个扣除:GPS仪器和觇标都是放在雪地上,而测量的是岩石的高度,需要扣除冰雪的厚度。1975年是用杆子插入雪地测量厚度,那样很不准确,很难找到最高点,也很难保证插到了岩石。2005年测量采用雷达对整个珠峰顶面进行扫描,以确定岩石顶面的最高点,并确定最高点的冰雪厚度,然后把觇标立到最高点去测量。

席青骥说,以目前的技术水平,测量结果精确到厘米问题不大。

Image2020年5月27日中午12点,西藏日喀则,自然资源部第一大地测量队队员正在位于珠峰大本营的珠峰高程起算点利用测量仪器对准珠峰峰顶的觇标获取测量数据,在此之前由于珠峰与大本营之前有较多云雾遮挡不便观测,等到云雾稍微散开,队员们便开始了测量。

图片:视觉中国

仅供参考的数据

席青骥表示,1975年只用三角高程测量法,以那时的技术水平,其实精确度只能达到米级,还远达不到小数点后两位的水平,甚至小数点后一位都只能作为参考。当初给出数据8848.13米,只是计算的结果,没有太多去考虑应该精确的小数位数。
正因如此,接受采访的两位专家都表示,虽然珠峰的高度变化对于研究地球运动学、研究地壳运动以及全球的气候都很有帮助,但由于1975年那次测量精确度不够,和后面的测量不能形成比较。“我们现在的测量,更应该是为将来做准备,和下一次测量结果做比较,以作为研究青藏高原地质变化的证据。”

转载自:微信公众号“为何鸭

~~~欢迎转发~~~

!!!转载请联系我们获取授权!!!