世界屋脊、地球之巔，中國人攀峰不止，再造科考神話！今年5月，我國“巔峰使命”珠峰科考首次突破8,000米以上海拔高度並完成珠峰峰頂的綜合科學考察任務，創下了多項科考新紀錄。這是人類在珠峰地區開展極高海拔綜合科學考察研究的一次壯舉，對揭示青藏高原環境變化機理、推進國家生態文明建設、促進全球生態環境保護具有十分重要的意義。

文｜北京 晏月明

浮空艇大氣科學觀測海拔世界紀錄

5月15日凌晨1時許，青藏高原冰川河谷間萬籟俱寂。在海拔4,270米的中國科學院珠穆朗瑪大氣與環境綜合觀測研究站附近，一只巨型“大白鯨”正以平均每分鐘30米的速度緩緩騰空而上。研究站旁的營地內，科考隊員們屏住了呼吸，緊盯著監控屏幕前“大白鯨”的動向。當日4時40分，一陣歡騰打破了高原的寂靜！“大白鯨”升空高度達到4,762米，創造了在珠峰地區並超越珠峰8,848.86米的高度、到達總海拔9,032米高度的世界紀錄！

這只“大白鯨”其實是擔負著重要科考使命的“極目一號”Ⅲ型浮空艇。它長55米、高19米，體積約為9,060立方米，通體白色，有著鯨魚般流線型的身姿，充滿氣後整體造型圓圓滾滾、憨態可掬。

這並非“極目一號”浮空艇的首次亮相。2019年，“極目一號”Ⅰ型浮空艇觀測高度曾到達海拔7,003米。這一次要實現升空高度超越珠峰，任務的平台技術難度和其所攜帶載荷種類在已知高原型繫留浮空艇中皆是前所未有。浮空艇的升空原理類似“放風箏”，艇體依托浮升氣體的浮力升空，同時地面操作人員通過錨泊設備連接的繫纜控制艇體完成升空和駐空任務。在平原放風箏就是一項技術活兒，那麼在海拔9,000米的珠峰高空之中，低溫低氣壓以及未知的複雜電磁環境和風場，都會對浮空艇的穩定性和艇上設備的運轉帶來難以預測的挑戰。

為此，科考團隊借鑒以往試驗結果，對“極目一號”浮空艇的艇體、測控、能源、錨泊等分系統進行了深化設計、多輪測試與集成聯調，構建了從設計、仿真、測試、系統集成、外場試驗的全產業鏈流程，最終我國自主研發、迭代升級後的“極目一號”Ⅲ型浮空艇閃亮登場。

“極目一號”Ⅲ型浮空艇造型簡約，但其內涵卻不簡單。白色的外觀能夠反射太陽光，避免艇體內部氣體溫度劇烈變化。艇體內充滿了氦氣等多種氣體，可以更好獲得升空動力。艇體運用仿生學造型，由一種輕質低密度高強抗輻射的複合織物材料組成，又由多束輕質高強的聚乙烯纖維製成的主繫纜牽引，有利於在高空中更穩定地“禦風而行”。

本次浮空艇科考隊由來自中國科學院青藏高原研究所、空天信息創新研究院、長春光學精密機械與物理研究所和中電科八所等單位的60多名科考隊員組成。為了完成這項突破性的工作，他們需要克服高寒缺氧的極限環境，在試驗現場前後奮戰一個月的時間。

5月21日凌晨5時9分，“極目一號”Ⅲ型浮空艇再次升空，並成功到達9,050米高度，不僅迅速刷新了自我紀錄，同時創造了浮空艇原位大氣科學觀測海拔新的世界紀錄！

浮空艇的升空只是手段，真正的科考任務是開展高空大氣環境綜合觀測，並完成高空數據的採集、分析和研究。“極目一號”Ⅲ型浮空艇搭載了水汽穩定同位素分析儀、黑碳、甲烷、臭氧等多種分析儀器與設備，駐空於珠峰之上，猶如觀察世界第三極的一只“大眼睛”，對海拔幾千米以上的水汽含量和大氣組分垂直變化進行立體式觀測。

本次觀測中，科考隊首次在珠峰地區獲得了地表至對流層上部的多項高空大氣變化珍貴數據，包括水汽穩定同位素、黑碳濃度、粉塵含量、甲烷濃度、二氧化碳濃度和風溫濕壓等氣象參數，為揭示西風傳輸影響下的青藏高原環境變化提供了重要科學依據，同時為研究“亞洲水塔”的水循環和全球變暖背景下青藏高原水—生態—人類活動鏈式變化應對策略提供新的認知。

多個“首次”和“世界之最”陸續上演

創造浮空艇大氣觀測海拔世界紀錄是“巔峰使命”珠峰科考任務的成果之一，本次科考征途中還有多個“首次”和“世界之最”陸續上演：

架設全球海拔最高的自動氣象觀測站！去年以來，我國珠峰科考隊員克服重重困難，已在海拔6,500米、5,800米、5,400米、5,200米、7,028米、7,790米和8,300米處陸續架設了7個自動氣象觀測站。今年5月4日，科考隊員成功登頂珠峰，在北坡海拔8,830米處架設了又一個自動氣象觀測站，這一“衝頂”行動也是我國珠峰科考首次突破8,000米以上海拔高度，是青藏高原科學考察研究具有里程碑意義的重大事件。這台氣象觀測站超越了美英科學家2019年在珠峰南坡海拔8,430米處架設的那台，成為世界海拔最高的自動氣象觀測站。

既已登頂，為何不把氣象觀測站架設在珠峰最高8,848米處呢？因為峰頂上都是雪和冰，科考隊員最終在8,830米處找到了基岩面來固定設備。這台架設於地球之巔的自動氣象觀測站重達50公斤，由太陽能電池板供電，正常情況下可使用2年。它由溫濕度探頭、太陽板、風速風向儀、衛星發射模塊、無線電天線、數據採集器等元件組成，如同“體溫計”般，可實時記錄溫度、濕度、風向、風速、太陽輻射等氣象數據。

至此，中國珠峰梯度氣象觀測體系初步建成。從海拔5,200米至8,830米的8個不同梯度的自動氣象觀測站將協同工作，實現對珠峰完整的海拔氣象梯度聯網觀測，再通過衛星通信等手段可實現數據的實時遠程傳輸，幫助進一步了解第三極整體區域的氣象要素與海拔變化，填補珠峰極高海拔氣象記錄空白。

首次完成珠峰東絨布冰川全面高分辨率“體檢”！5月9日，另一支科考分隊攜帶專業無人機和3D激光掃描儀，在海拔6,350米處對海拔5,200米至6,500米之間的冰川進行了一次史無前例的高分辨率掃描，累計掃描面積達22平方公里，創造了珠峰東、中、西絨布冰川高分辨率掃描面積紀錄。與此同時，還有科考隊員拖著冰川雷達測厚儀，在東絨布冰川表面沿著“Z”字形軌跡向下發送探測波獲取厚度數據。

珠峰地區分布大量冰川，全球變暖趨勢下，這裡的冰雪消融情況如何？科考隊員後續將依據這些測量數據，繪製出珠峰冰川高精度數字三維模型。再通過與以往數據進行比較，就能夠知曉珠峰冰川變化的趨勢和規律。

首次大規模關注珠峰不同海拔活動的科考隊員高山生理適應數據！在珠峰海拔5,200米的大本營裡，有一組科考分隊的實驗對象是自己。他們佩戴血氧和心率貼片，肩負登山包，拄著登山杖，每天堅持徒步往更高海拔地區“拉練”。在此過程中，他們需要收集自身血樣、尿樣、唾液等標本，測量血壓、監測脈搏波傳導速度等高山生理適應數據。

用自己的身體挑戰極限、親測極端環境影響，科考隊員將追蹤在海拔5,200米、5,800米、6,350米、8,848米這4個高度活動的人群，開展高海拔缺氧的人體健康效應等科學問題研究。其目的是進一步認識人類對高原極端環境的生理適應機制，從而更好地改善生產生活在高原地區人民的生命健康以及為短期來訪的人群健康提供預防和保護措施。

還有多項突破性成果令人歡欣：我國科考隊員首次在珠峰峰頂海拔8,848.86米、7,028米和6,500米等不同海拔高度採集了冰芯樣品，用於穩定同位素、黑碳、氣溶膠等大氣環境分析；首次利用高精度雷達成功測量珠峰頂部的冰雪厚度，並獲得連續冰雪厚度剖面準確數據；首次在珠峰地區釋放我國科研人員自主研發的臭氧探空氣球，獲取了從地面至萬米高空的臭氧濃度信息，為了解大氣污染情況和青藏高原如何影響大氣自淨能力積累了首批珍貴數據。

中國科學家60年攀峰探索不止

神秘莫測、遼闊偉岸的青藏高原素有“亞洲水塔”和地球第三極之稱，是我國重要的生態安全屏障，也是亞洲生態系統的支柱。自珠穆朗瑪峰頂至南部的恒河平原而下，整體海拔落差超8,000米，其間動植物種類豐富，世界上很多重要江河也都從這裡發源，相當於一個微縮的地球景觀。正因擁有地球上最獨特的地質、地理、資源及生態單元，青藏高原又被科學界稱作“天然實驗室”。對青藏高原開展更全面深入的科學研究，能幫助我們對地球生態系統和人類生存環境有更極致的了解。

我國對青藏高原的科學考察始於20世紀50年代，20世紀70年代初我國第一次青藏高原綜合性科考正式啟動。2003年，中國科學院青藏高原研究所成立，專門從事青藏高原綜合科學研究。中科院還在青藏高原建立了多個觀測台站，包括西藏的珠峰站、納木錯站、藏東南站、阿里站等等，持續開展相關科學研究。我國第一次青藏科考前後歷經20餘年，對青藏高原的概況進行了初步探索和描述，並積累了大量科學資料，為青藏高原生態保護和社會經濟發展提供了堅實的科學依據。

進入21世紀，伴隨人類經濟社會活動的快速變遷和發展，全球氣候和生態環境也悄無聲息地發生了改變。青藏高原不僅是全球氣候變化的敏感區、預警區，而且這一區域的氣候環境變化對世界其它地區有著“牽一髮而動全身”的影響。在此背景下，2017年我國啟動了第二次青藏高原綜合科學考察研究。這一次科考的主要目的是測變化，著眼於對青藏高原的水、生態、人類活動等環境問題進行考察研究，分析青藏高原環境變化對人類社會發展的影響。

作為第二次青藏科考的重要內容之一，“巔峰使命”珠峰科考於今年4月28日全面啟動，是第二次青藏科考啟動以來學科覆蓋面最廣、參加科考隊員最多、採用的儀器設備最先進的綜合性科考。“巔峰使命”珠峰科考共有5個科考分隊、16支科考小組、270多名科考隊員參加，首次應用先進技術、方法和手段，從頂峰、天上、冰面、冰下對珠峰開展了一次全面的冰川“體檢”。科考內容主要圍繞西風—季風協同作用、亞洲水塔變化、生態系統與生物多樣性、人類活動等重大科學問題，協同考察研究珠峰地區六大圈層的垂直變化特征和相互作用機理，揭秘氣候變暖背景下珠峰極高海拔區環境變化規律、溫室氣體濃度變化特徵及生態系統碳匯功能、人類對極端環境的適應特徵，實現地球系統科學研究的新突破，提出珠峰自然保護創新科學方案，服務青藏高原生態文明高地建設和第三極環境保護及綠色發展，讓青藏高原人民生活得更加幸福安康。

遙想60年前，彼時我國的工業基礎和科技基礎都很薄弱，要探秘高原、挑戰珠峰只能憑借地質錘、羅盤、筆記本“三大件”開展最基礎的野外科考，照相機和氣壓表都是十分珍貴的科考工具。60多年來，在國家綜合實力不斷提升和科技進步日新月異的支撐下，第二次青藏科考的工具裝備已經有了大幅迭代革新，比如“巔峰使命”珠峰科考得以採用高精度雷達、無人機、飛艇、探空氣球、高原科考機器人和5G通信技術、北斗定位系統等，還首次使用了直升機。

自20世紀50年代至今，我國開展了超過6次珠峰科考活動，陸續揭開地球之巔的神秘面紗，在一次次登頂喜訊中不斷實現新的突破。在幾代科學家不懈探索的接續傳承下，近年來中國科學家對青藏高原的研究論文數量和被引用率穩居世界第一，在青藏高原冰川變化、氣候變化等領域的研究已處於國際第一方陣。時代奔湧向前，珠穆朗瑪峰依然巍峨佇立，攀峰不止的中國科學家還將在這片廣袤的青藏高原上持續點亮璀璨之光。

（作者係中科院研究員，本文發表於《紫荊》雜誌2022年7月號）