中國唯一雪崩觀測站：在天山深處堅守50年

有這樣一群人，他們常年堅守在雪崩最頻繁發(fā)生的天山深處，一守就是50多年。他們嚴密監(jiān)測山谷降雪和積雪的變化情況，繪制出了我國天山山區(qū)公路雪崩（風(fēng)吹雪）危險區(qū)分布圖，通過分析氣候變化，結(jié)合當?shù)氐匦蔚孛?，進行災(zāi)害預(yù)防和治理研究。

李蘭海的團隊曾在2018年1月開展天山中段積雪區(qū)積雪特性野外調(diào)查，以獲取積雪特性地面調(diào)查數(shù)據(jù)

雪崩有多可怕

雪崩是一種常發(fā)生于積雪覆蓋山區(qū)的自然現(xiàn)象，它是山坡大量積雪為重力驅(qū)動傾瀉而下形成的，具有很強的突發(fā)性和破壞性。

相關(guān)資料記載，1970年秘魯?shù)拇笱┍涝诓坏?分鐘時間里飛奔了14.5公里路程，速度達到每秒平均近90米。要知道，十二級臺風(fēng)的風(fēng)速也不過每秒32.5米。秒速為40至50米的雪崩能使受沖擊物體表面每平方米承受大約40至50噸的力量，足以使沿途樹木、房屋等瞬間變成碎片。

新疆的阿勒泰山、天山和昆侖山地區(qū)的交通和公共設(shè)施均受到雪崩的嚴重威脅。地處喀喇昆侖山的中巴公路，由于雪崩災(zāi)害導(dǎo)致每年只有5月到11月才能保持正常通行。此外，與新疆諸山脈相連通的帕米爾高原西側(cè)地區(qū)也飽受雪崩帶來的切膚之痛。

據(jù)報道，2015年3月初，阿富汗地區(qū)連續(xù)發(fā)生大規(guī)模雪崩，造成至少300人死亡，聯(lián)合國宣布為雪崩罹難者哀悼三日；2017年2月6日，阿富汗再次遭遇嚴重的雪崩災(zāi)害，由區(qū)域強降雪誘發(fā)的雪崩導(dǎo)致該國交通網(wǎng)絡(luò)癱瘓，使受到雪崩襲擊的人們無法得到及時救援，最終造成超過200人死亡，其中在努爾斯坦省的一個村子被雪崩掩埋導(dǎo)致最少50人死亡。

新疆地區(qū)還是“絲綢之路經(jīng)濟帶”的核心區(qū)域之一，巴基斯坦、阿富汗以及哈薩克斯坦等中亞國家也均為“絲綢之路經(jīng)濟帶”倡議中的重要樞紐。由此可見，雪崩災(zāi)害嚴重阻礙了新疆經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，并對“絲綢之路經(jīng)濟帶”的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生明顯負面影響。

他們在天山深處堅守50多年

1700多公里的天山山脈將新疆分為南疆和北疆，其高大的山體攔截住來自北冰洋和大西洋的水汽，形成降水，并孕育出眾多內(nèi)陸河流，天山融化的雪水補給約占整個新疆水源補給的四成。而弄清楚天山積雪的狀況，哪些地點容易發(fā)生雪崩，能帶來多少降水，對區(qū)域水循環(huán)的影響是什么等問題，是中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所（以下簡稱新疆生地所）一群科學(xué)家們的使命。

他們常年堅守在雪崩最頻繁發(fā)生的天山深處，一守就是50多年。

位于新源縣鞏乃斯河畔的中國科學(xué)院天山積雪雪崩研究站，是中科院新疆生地所重要的野外臺站之一，主要承擔(dān)氣象觀測和雪崩等觀察研究任務(wù)。這里冬季降雪頻繁，雪期大于150天，雪最深處超過150厘米。以研究站為原點，上下12公里，都是雪崩危害地段，也是野外觀測和研究雪崩的絕佳地段。

“出于現(xiàn)場工作的必要性，前輩們不懼危險將站址選在了雪崩最頻繁的峽谷里。在這樣既危險又人煙稀少的地方設(shè)立觀測站從事山地積雪雪崩研究，是獨一無二的?！狈e雪雪崩研究站站長李蘭海滿懷敬意地說。

經(jīng)過數(shù)十年堅持不懈的野外觀測及相關(guān)研究，科學(xué)家們在此建立了觀測設(shè)備齊全先進的氣象觀測場，雪崩沖擊力測量儀、雪層溫度熱流測量儀、水質(zhì)分析儀、積雪特征儀等設(shè)備一應(yīng)俱全，還建立了雪害防治工程試驗場、雪崩沖擊力試驗溝槽和雪化學(xué)實驗室。研究站取得的多項科研成果都獲得了國家級嘉獎，成為在國際上具有一定知名度的專業(yè)研究機構(gòu)。

研究站對面的山坡是雪崩最易發(fā)的地段，巨大的人工挖掘的溝槽和堆砌的土丘都是用來給雪崩減速的。當重達幾噸的雪團滑落時，就會像坐滑梯一樣，通過人工設(shè)置的減速裝置削減破壞力，然后順著導(dǎo)雪槽，以拋物線姿態(tài)越過積雪站沖到河里。觀測場的各種設(shè)備和探頭可以自動測量雪崩的沖擊力，記錄雪崩的速度、壓力等數(shù)據(jù)，還原雪崩的發(fā)生發(fā)展過程，通過雪崩發(fā)生機理分析，揭示氣溫變化與雪崩集中發(fā)生的關(guān)系，為雪害預(yù)防治理提供技術(shù)保障。

積雪雪崩研究站所在區(qū)域，正是國道G217和G218線交匯地段，這兩條連接新疆天山南北的交通命脈，也是我國重要的經(jīng)濟要道。積雪雪崩研究站參與和主導(dǎo)的雪害防治研究，為在這些道路上的雪崩易災(zāi)區(qū)設(shè)置下導(dǎo)風(fēng)吹雪裝置、防雪走廊、防雪崩土丘和防雪崩臺階等提供了技術(shù)保障和科研基礎(chǔ)，保證了公路常年暢通。

找出天山的雪崩“神出鬼沒”之謎

新疆天山地區(qū)為什么時不時的就會發(fā)生雪崩？李蘭海帶領(lǐng)的研究團隊進行了持續(xù)10年的勘測與研究，解開了雪崩“神出鬼沒”之謎。

李蘭海說，通過大數(shù)據(jù)分析，天山西部大規(guī)模雪崩發(fā)生的頻率呈現(xiàn)高-低-高的特征，第一個峰值出現(xiàn)在12月下旬，第二波峰出現(xiàn)在3月下旬，波谷則在1月上旬。積雪能夠脫離“大部隊”引起雪崩，前提條件是要有一個梯度力，也就是一個陡坡。根據(jù)團隊的研究，在天山西部，雪崩發(fā)生的坡度分布在 28°至45°，其中48%的雪崩發(fā)生在36°至40°的陡坡。

雪崩的釋放要經(jīng)歷3個階段。先是外力因素導(dǎo)致部分雪層剪切斷裂，然后這種初始的斷裂造成周圍雪層的應(yīng)力重新分布，從而導(dǎo)致周圍雪層的剪切斷裂，最后由于這種微觀非對稱的破壞逐漸積累形成一個宏觀的裂隙，在裂隙點應(yīng)力的變化使裂隙擴展最終致山坡積雪滑塌。

引發(fā)雪崩釋放的外界推手有很多，比如降雪、地震、大風(fēng)、溫度劇升、汽車鳴笛或者動物踩踏。在研究團隊看來，天山西部誘發(fā)雪崩的兩大主要推手是強降雪和氣溫劇升。

研究人員表示，天山西部49%的雪崩都是由強降雪誘發(fā)形成。當一次降雪過程中新增積雪深度達到29至36厘米時，極易誘發(fā)區(qū)域大規(guī)模雪崩。另外27%的雪崩則由春季溫度顯著升高引起，雪崩發(fā)生的前3天通常會伴隨持續(xù)升溫過程，雪崩發(fā)生期的日平均溫度為0.5℃左右。

除此之外，其余24%的雪崩由地震、大風(fēng)等其他因素誘發(fā)而成。天山西部位于地震活動帶，一些微小的震動都可能帶來雪崩。國道G218線途經(jīng)區(qū)域冬季常有大風(fēng)出現(xiàn)，風(fēng)力作用將積雪吹到山腰，增加了本身積雪“負重”，也易引發(fā)雪崩。

研究人員發(fā)現(xiàn)，雪崩有干濕之分。干雪崩的積雪含水量通常小于1%，雪為粉末狀。雪崩發(fā)生時產(chǎn)生沖擊力強大的氣浪，氣浪對樹木、房屋、公路基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生嚴重破壞。濕雪崩的積雪含水量通常超過1%，雪呈現(xiàn)大小不等的塊狀構(gòu)造。濕雪崩由于含水量較高，密度較大，沿途夾帶泥土、巖石等，破壞性高于干雪崩。

李蘭海表示，下一步他們將在前期大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合國道G218線雪崩多發(fā)區(qū)域的地形地貌特征和雪崩發(fā)生機制，構(gòu)建雪崩預(yù)警平臺，模擬出隨著時間變化而出現(xiàn)的降雪與氣溫變化情景以及山體積雪特征變化，進而能夠計算出最容易發(fā)生雪崩的地點，為當?shù)氐缆钒踩Ｕ咸峁┛煽恳罁?jù)。