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地理新發現
——新發現三座海拔八千米以上山峰

2022-02-12 08:31米德生
冰川凍土 2022年6期
關鍵詞:冰川山地海拔

米德生

(中國科學院 西北生態環境資源研究院,甘肅 蘭州 730000)

1 綜述

1950 年6 月3 日兩位法國人登上安娜普爾納峰(Mt.Annapurna,海拔8 091 m,28°35′43.72″ N、83°49′12.66″ E),開創人類攀登八千米級山峰之先河。

1964 年5 月2 日,聶拉木縣晴空萬里,目睹中國十位登山家登上八千米級處女峰希夏邦馬峰(Mt.Shishapangma,海 拔8 027 m,28°21′08.20″ N、85°46′47.56″ E)。本人參加登山科考隊測繪組,執行希夏邦馬峰高程測定和地圖測繪,從此,與八千米級雪山結下不解之緣(中國希夏邦馬登山科學考察隊,1974;周季清等,1974)。

世界上八千米級山地在哪里?世界上八千米以上級山地地貌形態如何?世界上八千米級以上山峰有多少?

世界上八千米以上級的山地集中在亞洲的青藏高原(Qinghai-Tibet Plateau )。1987 年之前,我們科考勘測并掌握喀喇昆侖山脈五座八千米以上級山地冰川地圖詳細資料(1∶12 5000~1∶50 000)。同時,也測繪并搜集到喜馬拉雅山脈八千米以上級山地冰川地圖——1∶100 000~1∶25 000(米德生編制,2001)。

1987 年參加國際科學考察隊,考察朋曲河流域和波曲河流域冰川湖泊現狀、分布,評估湖泊利害之弊端,對境外尼泊爾電站之危害。問道薩迦寺,與國外朋友交流得知:1991 年尼泊爾測繪局將進行全國航空攝影測量,完成國家基本地形圖的全覆蓋,地圖比例尺1∶50 000,等高距40 m,每幅地圖經差15′、緯差1′(尼泊爾測繪局,2000)。尼泊爾眾多八千米級山地——干城章嘉峰(Mt.Kanchanjangha 8 586 m,27°42′13.07″ N、88°08′55.25″ E)、馬卡魯山(Mt.Makalu 8 463 m,27°53′24.54″ N、87°05′23.92″ E)、珠穆朗瑪峰(Mt.Qomolangma 8 848.86 m,27°59′17.98″ N、86°55′30.70″ E)(薩迦馬塔(Mt.Sagamatha)、洛子峰(Mt.Lhotse 8 506 m,27°57′44.12″ N、86°56′02.82″ E)、卓奧友峰(Mt.Cho Oyu 8 201 m,28°05′38.73″ N、86°39′39.01″ E)、馬納斯 盧[Mt.Manaslu(Kampunge 8 163 m,28°33′00.12″ N、84°33′34.94″ E)]、安娜普爾納峰(Mt.Annapurna 8 091 m,28° 35′43.72″ N、83°49′12.66″ E)和道拉吉里峰(Mt.Dhawalagili 8 167 m,28°41′47.77″ N、29′35.49″ E)——被準確測繪在地圖上。抓住機遇,終于在2008年獲得特別珍貴的資料——尼泊爾境內1∶50 000,八千米以上級山地及其周圍地形圖。同時也獲得克什米爾北部地區(巴基斯坦控制區)南迦峰[Nanga Parbat (Diamir)](比例尺1∶50 000,等高距40 m)地形圖。至此,世界八千米以上級雪山地形圖全部到位。當然,也搜集到其他若干版本,關于八千米以上級雪山地區大比例尺(1∶12 500~1∶25 000)地形圖資料(米德生編著,2020)。

圖1 青藏高原七圖位置示意Fig.1 Position of the seven maps of the Qinghai-Tibet Plateau

測量八千米以上級第十七高峰——希夏邦馬西北峰(海拔8 008 m,28°21′16.54″ N、85°46′40.52″ E);勘測第十六高峰——中央峰(海拔8 011 m,35°48′44.05″ N、76°33′56.80″ E);繪制第十五高峰——安娜普爾納東峰(海拔8 013 m,28°35′42.51″ N、83°49′17.63″ E),上述三座8 000 m 以上峰為世界地理新發現。

2 地理發現之一:測量希夏邦馬峰

2.1 概況

希夏邦馬峰是世界上第十四座8 000 m 以上級的高峰。有關文獻和地圖記載的這座高峰的高度,有8 013 m、8 014 m、8 018 m、8 023 m、8 078 m 等,高程相差約60 m。

從拍攝的希夏邦馬照片上觀察,這座峰由三個距離很近而高差不大的山峰組成,在現場用肉眼難以分辨主峰和次峰。只有經過精確測量才能最后確定三個山頭中的哪一個是這次攀登的目標。

因此,準確測定該峰高度便是這次登山科學考察的必要工作。

測量組于2 月10 日到拉薩。在約一個月準備工作期間,得到幾個測量單位的具體幫助,搜集到希夏邦馬峰附近地區仲喀—定日段國家II等精密導線點成果和西門錯—定日段的國家II等精密水準成果等資料。這些成果是希夏邦馬峰高程和地理坐標測量的依據,對保證這次測繪工作質量和提高測量組的工作速度起了很大作用。經過全組同志的奮發努力,艱苦戰斗,在不到兩個月的時間內,完成了對希夏邦馬峰及其附近若干山峰高程的測量,港井(登山大本營)天文點的測量,并測繪了約200 km2面積1∶50 000比例尺地形圖。

2.2 登頂

1964 年5 月2 日之前,希夏邦馬峰仍然是地球上第十四座8 000 m 以上級高山空白點,倍受國際登山界關注。為此,中國登山隊先遣隊對希夏邦馬峰登山路線進行了偵察,目標是選擇一條路線短、困難少的攀登路線。1961 年4 月、1961 年秋、1963年4 月進行了三次探險偵察,希夏邦馬峰南坡為巖石絕壁,無法攀登;東坡千丈冰雪深淵,絕路無門;北坡冰雪臺階,此路通頂,勝算很大。

希夏邦馬峰登山隊科學考察隊1964 年2 月10日在拉薩集中,科考隊作進山前的各項準備(包括體能訓練),3 月8 日到達定日,3 月底科考隊員到達港井登山科考大本營,與登山隊員會合。登山、科考工作陸續展開。

大本營至峰頂線路長36 km,需要建六個登山營地。大本營5 000 m(水沸點83 ℃),一號營5 300 m(水沸點80.5 ℃),二號營5 800 m(水沸點79~80 ℃),三號營6 300 m、四號營6 900 m、五號營7 500 m、突擊營7 776 m。5 月1 日下午十位登頂隊員到突擊營地,茫茫一遍,尋找帳篷與物資,恢建突擊營地。仔細觀察頂峰:其面積約5 m2。5月2日凌晨4 時起身,6 時整出發,經過4 小時20 分鐘行軍,1964 年5 月2 日北京時間10 時20 分登上希夏邦馬峰,在山頂活動40分鐘,于11時下撤。5月3日從二號營返回港井大本營,5月中旬離開拉薩返回北京。

2.3 希夏邦馬峰地區的測量及其精度估計

2.3.1 希夏邦馬峰高程測定及控制測量

測量組于3 月18 日在希夏邦馬峰北坡展開工作,包括:希夏邦馬峰高程測定及控制測量、天文測量和地形測量三個部分,使用的儀器有Wild T3,T2經緯儀及101平板儀等。實地作業按照平板儀測量規范,一、二、三、四等天文測量細則及希夏邦馬峰地區測圖技術方案所規定的內容進行。

實際測量時,以哈門錯—西門錯湖附近的兩個經II 等精密水準連測的II 等精密導線點I4、I5 為起算,布設一條鎖長約40 km,由10個點組成的八個三角形的解析支鎖,和兩個側方交會的獨立點(圖2)。該鎖水平角采用方向觀測三測回,垂直角采用三絲法一測回。其限差按表1規定。

表1 解析支鎖觀測限差Table 1 Analyzes the observation tolerance of branch locks

圖2 構建三角網Fig.2 Constructing a triangulation network

在三角支鎖中除起始邊18.6 km 外,其三角形最長邊達11.6千米,最短邊為2.9 km。三角形內角最大為111.5°,最小為27.3°。三角形最大閉合差為-13.6″,最小為+0.4″。解析支鎖所包括的10 個點,組成兩條多角高導線,其中以I4、N1、N4、N5、N3、N2、I5 一條長為45.6 km,導線高程閉合差為 +0.13 m,以N4、N6、N10、N7、N5 一條長18.5 km,導線高程閉合差為-0.01 m,并進了概略平差計算。

在解析支鎖上,用前方交會法測定希夏邦馬峰及附近的七個明顯山頭。水平角方向觀測法兩測間,垂直角巾絲法兩測回,各項限差按表2規定。

表2 前方交會點觀測限差Table 2 The observation tolerance of the forward intersection

我們用Wild T2 經緯儀在N1、N2、N3、N4N5、N6,六個三角點上對希夏邦馬峰進行了兩測回水平角觀測,在N1、N3、N4、N5、N7,五個三角點上對希夏邦馬峰進行了兩測回垂直角觀測。然后進行分組計算其直角坐標:N1、N2、N3 一組,N3、N4、N5 一組,N5、N7 一組,N6、N7 一組,分別求得希夏邦馬峰主峰的坐標。所求主峰的最大差是:縱坐標X為9.22 m,橫坐標Y為0.92 m。取算術平均值作為主峰最后的直角坐標。再用最后的直角坐標與N1、N3、N4、N5和N7各點進行邊長反算,得出它們的邊長分別為39 488 m、30 891 m、28 403 m、26 150 m和25 013 m。然后用上述反算的邊長數值進行高程及球氣差改正計算。球氣差改正計算公式為:

其最大改正數達102.75 m,最小達41.23 m。通過計算,從各方向推得主峰高程分別為8 007.88 m、8 012.69 m、8 012.27 m、8 012.74 m 和8 014.73 m,最后取8 012.06 m。

如前所述,希夏邦馬峰是由三個山頭組成。經過測量,希夏邦馬峰的主峰(簡稱希A)高程為8 012.06 m,其西北200多米處的山頭(簡稱希B)高程為7 996.30 m,其西北400 多米處的另一山頭(簡稱希C)7 998.55 m。通過實地測量獲得的資料,解決了用肉眼難以分辨的主峰與次峰,及時地為登山運動員提供了可靠的資料。

除測量希夏邦馬峰外,還附近其他幾個山峰進行了高程測量。結束為:希A 東北3 km 處摩拉門青峰7 694.66 m,希A 以北2.5 km 的北峰7 156.7 m;希A 西北7 km 處一積雪山峰7 349.6 m;希A 西北更遠處的康盆勤峰7 286.62 m。

2.3.2 天文測量

在港井(登山隊大本營)解析支鎖N5 號點上測定一個天文點,三等經緯度二等方位角,并埋有混凝土中心標石(總參測繪局三個角點中心標石)。

經度:釆用金格爾測時法測定,共測三組,每組觀測10 個星對,采用9~10 個星對,其最后結果:中誤差為±0.051″。

緯度:釆用南北星同一度盤測定,共測6 個星對,其最后結果:中誤差為±0.475″。

方位角:釆用北極星任意時角法測定,共測12測回,其最大測回差為4.8″,2C 變化最大為6.2″,最小變化為0.2″;二次照準地面目標最大差為4.5″,最小變化為0.2″其最后結果中誤差為±0.42″。

計算,加入化歸海水面之改正,

計算,加入高程改正,未加入人差改正?

作業過程中用庫卡法收錄無線電時號,每兩小吋一次,并加傳電改正,歸化中央時刻,表面表時最大差達0.075″。

恒星表:出測前在重慶進行了檢驗,周日表速為+10.885″,中誤差為±0.22″。在測繪工作期間,由于溫度的變化,表速在+0.43″/時~0.45″/時之間變化。

港井天文點的地理坐標測定的結果為:

東經85°45′21.27″,北緯28°45′39.18″。

由此推算求得希夏邦馬峰(希A)的地理坐標,即:東經85°46′39.18″,北緯28°21′08.81″。

圖3 希夏邦馬測繪Fig.3 Mapping Shishapangma

根據Ⅱ等精密導線點為起算,推求得到的港井天文點之地理坐標和方位角,與實測港井天文點之地理坐標和方位角相比較差為:經度為0.85″,緯度為6.20″,方位角為16.3″。

由于距離較近,點數不多,未進行平差計算。因時間所限,未在實地測定地球曲率與蒙氣差△C值。

通過內業計算證明,本區的天文測量和控制測量的精度良好,希夏邦馬峰及其附近有關山峰的平面位置和高程較正確,符合技術規范規定。

2.3.3 地形測量

在完成希夏邦馬峰高程和地理坐標的測量之后,著手測繪了希夏邦馬峰北坡野博康加勒冰川,那克多拉河至雪拉山一帶面積約200 km2的1∶50 000 地形圖。該圖著重描繪長約14.8 km 的野博康加勒冰川的范圍,為科學考察隊其他組提供了工作底圖。

由于時間緊促,這次地形測繪按草測要求。遠距離以交會為主,立標尺為輔。

另外,在工作期間還訪問了聶拉木縣城及希夏邦馬峰附近村莊夏嘎,色隆的居民,進行地名調查。希夏邦馬峰當地的意思是“高山缺氧,氣候嚴酷”。根據測量規范指示按藏語地名譯音規則寫成漢文為“希夏邦馬峰”。至于有地圖標注的“高僧贊峰”一名系來自梵文,當地居民并無這種叫法。

1964 年2 月,測量希夏邦馬峰的希A 高程8 012.06 m、希B 高 程7 996.30 m、希C 高 程7 998.55 m。

后來,經過內業精細平差計算,考慮各項改正值的舍取,1975年11月得到希夏邦馬峰三個山頭高程值,即:希A 高程8 027 m、希B 高程8 008 m、希C高程7 966 m。據1∶50 000 希夏邦馬峰航測地形圖顯示,展現二座八千米以上級山地:主峰(希A)所在的雪山面積(13 820±144)km2(0.0138 km2);希夏邦馬西北峰(希B)所在的雪山面積(7 600±144)m2(0.0076 km2)。兩峰相距350 m,其間偏南存在一個鞍部,其高程約7 973 m。由此斷定,希夏邦馬西北峰,海拔8 008 m 為8 000 m 以上級獨立山地,按高程排序,它是世界第十七座8 000 m 以上級的山地(圖4)。

圖4 希夏邦馬西北峰海拔8 080 m世界第十七座8 000 m級的山地Fig.4 The northwest peak of Shishapangma is 8 080 meters a.s.l.which is the 17th mountain higher than 8 000 meters in the world

3 地理發現之二:勘測中央峰

1974年,國家有計劃地在喀喇昆侖山區進行航空攝影測量,世界第二高峰喬戈里峰(35°52′52.78″ N、76°30′48.93″ E,海拔8 611 m)為首的眾多8 000 m以上級獨立山地,被一一攝入鏡頭,三年后完成邊界測圖。西安一分局高工顧朝欣向我們展示了“一九八六至一九八七中巴邊界勘測附圖”(共42 幅)。其中第十六號頁給人印象深刻,該圖可能存在新的8 000 m 以上級獨立山地,其高程海拔8 003 m。為此,我們搜集到意大利登山隊,1954 年測繪K2 地圖,比例尺1∶12 500,等高距20 m,該圖沒有注記新8 000 m 以上級山地。1976 年軍測喀喇昆侖山區地圖,比例尺1∶50 000、等高距20 m,該圖標注新8 000 m以上級山地,其高程海拔8 011 m。

同一山峰8 000 m 以上級高程不一樣,為此,我們拜訪了中國登山協會主席王富洲,他向我們介紹中央峰概況,其高程海拔8 011 m 的由來——以我國軍測喀喇昆侖山區地圖為標準。

1985—1987 年參加“新疆葉爾羌河冰川洪水科學考察隊”,去喀喇昆侖克勒青谷地進行冰川洪水科學考察。車隊到麻扎達拉為終點。從麻扎徒步進山,經過三天行軍到闊坦牧點過夜,次日駝隊翻越阿格勒達坂,沿克勒青河谷向東逆水而上,當天在紅柳叢生的“天文點”宿營。此時,克勒青河谷恰逢枯水季節,寬闊平坦的克勒青河谷布滿鵝卵石,像巧克力豆鋪滿谷地。人們俯臥河床上可聽到冰川融水嘩嘩聲??疾礻爩I地安置在加舒爾布魯姆冰川(35°49.00′ N、76°38.50′ E,面積119.50 km2,長度26 km,角峰高8 051 m,雪線高5 540 m,冰川末端高4 250 m,冰儲量25.3976 km3)與烏爾多克冰川(35°43.00′N、76°46.00′E,面積97.56 km2,長度27.5 km,角峰高8 080 m,雪線高5 130 m,冰川末端高4 260 m,冰儲量19.4144 km3)之間的冰水階地上(海拔3 983 m)。

一條精密導線縱穿谷地。當蔡司030經緯儀架設在加舒爾布魯姆冰川側磧堤三角點4374.6 點位上,向南邊約19.0 km 處喀喇昆侖主山脊觀測時,受高達7 000 冰川刃脊的干擾,布洛阿特北峰(海拔8 028 m)和中央峰(海拔8 011 m)影像模糊,但布洛阿特峰(海拔8 051 m)影像在望遠鏡十字絲上顯示得比較清晰。在加舒爾布魯姆山圖根點4 788.7 點位上,向南約15.5 km 處觀測布洛阿特峰、布洛阿特北峰和中央峰。經過初算,軍測中央峰高程值較可靠,且布洛阿特北峰和中央峰之間存在鞍部。內業,在民德蔡司Topomat(自動地形測圖儀),用裱板航片雙盲測繪中央峰地形圖,中央峰是一個典型饅頭雪山,它與布洛阿特北峰之間存在U 型隘口,鞍部高程為7 830 m,從鞍部到中央峰頂相對高差達181 m?!爸醒敕濉焙0? 011 m 是8 000 m 級上級獨立山地,按高程排序,是世界第十六座8 000 m 以上級的山地(圖5)。

圖5 “中央峰”海拔8 011米世界第十六座八千米級的山地Fig.5 Central peak of Shishapangma is 8 011 meters a.s.l.which is the 16th mountain higher than 8 000 meters in the world

我國著名冰川學家、中國科學院院士施雅風對中央峰進行了仔細研究。他認為,這是我國地質學的一個重大發現,也為世界登山界找到了一個新的目標。

從1976 年軍測1∶50 000 航測圖標注該地形點開始,到1997 年正式報道“中央峰”的存在,前后耗費20余年研究時光。

4 地理發現之三:勘察安娜普爾納東峰

尼泊爾與中國西藏相鄰,喜馬拉雅山屹立于兩國之間。尼泊爾眾多河流發源于中國西藏,如朋曲河、波曲河等。尼泊爾電力稀缺,為了修建水電站,需考察朋曲等眾河源頭冰川和冰川湖。著重研究冰湖潰決對電站危害程度。

1987 年深入珠穆瑪峰東坡康雄冰川,調查冰川湖泊成因、分布、危險度,沿康雄藏布順河而下,到朋曲河出境處陳塘關。在眾多湖泊中,一等危險湖泊是定結縣日屋鄉的強宗克錯,只要冰川發生一次冰崩,湖水將漫堤,潰壩將發生,一場自然災害橫掃沿河一切生命財產。

考察朋曲河流域和波曲河流域冰川湖泊期間,游歷甘瑪藏布。探訪陳塘關,問道薩迦寺,與國外朋友交流得知:1991 年尼泊爾測繪局將進行全國航空攝影測量,完成國家基本地形圖的全覆蓋。

安娜普爾納峰山區,測區:TIIICHO,圖號:2883 08,1996 年航空攝影測量,2000 年成圖,比例尺1∶50 000。等高距40 m。我們于2005 年獲得尼泊爾國家測繪局道拉吉里峰和安娜普爾納峰地區八幅1∶50 000 彩色印刷地形圖。

編制成功的“道拉吉里峰地區圖”,比例尺1∶100 000。等高距40 m。安娜普爾納峰位于該圖右下角,安娜普爾納東峰位其主峰東670 m,山地形態為菱形,東西長,南北短,山地面積約3 460 m2(0.0035 km2)。按其海拔高度8 013 m 排序(圖6),它位列地理新發現第十五座8 000 m 以上級山地。

圖6 安娜普爾納東峰海拔8 013 m世界第十五座8 000 m級的山地Fig.6 The East Annapurne in the Himalayas is 8 013 meters a.s.l.which is the 15th mountain higher than 8 000 meters in the world

5 科學價值和社會意義

《世界八千米以上雪山地圖集》的出版,明晰了十七座世界8 000 m 級獨立峰,其中三座為地理新發現,這將改寫全世界中學地理教科書,地球村約12.3 億青少年首先受益,他們的8 000 m 級雪山地理知識將得擴展。隨著全世界人口的增長,獲益人數將會愈來愈多。這是中國地學工作者對人類文明的不朽貢獻。地理新發現將名垂青史,與日月同輝,這是中華民族復興時代對人類文明又一偉大貢獻。

地理新發現三處八千米級山峰,將增加國際攀巖協會活動范圍,引導眾多登山攀巖大師創造更多的新紀錄。

眾所周知,海拔5 000 m 就已經是生命的禁區,如果要獲得海拔七八千米的山峰的高程和地理坐標數據,運用大地測量法、地面立體攝影測量法往往要攀登至五六千米高處進行作業才能得以實現,因此,高山測繪是一項艱苦和高危的事業,對這項事業有著執著的熱愛和不畏艱險的奉獻精神,才可能有所建樹的。

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