天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

盤點2019年電影票房的時候,大家一定不會忘記國內首部以登山為主題的電影——《攀登者》,該片回顧了1960年和1975年中國登山隊兩次從北坡登頂珠穆朗瑪峰的壯舉。影片場面宏大,饒是如此,也難以全面展現這兩次珠峰登頂中我國登山隊員和科學家們的堅忍不拔、無畏向上的崇高精神。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

珠峰作為世界上海拔最高的山峰,地形極其險峻,環境非常複雜,登頂珠峰既是對人類極限的挑戰,也是人類追求更高的本能,在中華人民共和國成立之初,攀登珠峰不僅僅是一項登山運動,也是宣示國家主權,以及進行邊界談判的重要依據。因此,周恩來總理和賀龍元帥指示:“不惜一切代價,哪怕剩下一個人也要登上去!”

1960年,中國登山隊員經過三次突擊,最終成功登頂。最後一次突擊時,3名突擊隊員在經歷了一整天食物斷絕、氧氣耗盡和缺水的情況下,眼看第二天就要有風雪來臨,以“不惜一切代價”的決心,創造了在這一海拔高度連續14小時不攜帶氧氣的紀錄。5月25日凌晨,突擊隊員繼續前行,終於在當天凌晨4時20分成功登頂,並留下了隨身攜帶的國旗和毛主席像,之後,返回營地。而當時在珠峰南側的印度登山隊,沒有抓住機會,因遇到風雪導致衝頂失敗。

由於我國登山隊員這次登頂珠峰的時間是在凌晨4時左右,沒有能夠拍照記錄;而按照國際登山界的慣例,確定是否成功登頂,除了要在峰頂留下具有標誌性的紀念物,還需要在峰頂拍攝環視360°的照片。這些記錄的缺失成為1960年中國隊員登頂珠峰難以彌補的遺憾。

1966年,我國決定再次進行從北坡攀登珠峰的科學考察。當時的科考隊有100多人,隊長是著名地質學家劉東生。令人遺憾的是,由於當時特殊的國內形勢,該項考察活動被迫終止。

直到1975年,我國的珠峰科考活動才重新啟動。中國科學院再次派出珠穆朗瑪峰登山科學考察隊,他們與中國登山隊相互配合,在攀登珠峰的同時進行大氣科學、地質學和高山生理學綜合科學考察。中國科學院大氣物理研究所的高登義當時擔任登山隊氣象預報組副組長,同時兼任科考隊學術秘書和大氣科學組組長。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

狂風阻斷登頂路

這次科考依然困難重重:氣象組的預報與上級領導計劃的登頂日期完全不同;5月2日,在攀登途中,隊長鄔宗嶽遇難;3日,隊伍在離頂峰200米處遭遇大風,導致登頂活動受阻;10日,在路線不明和食品斷絕的情況下,登頂隊伍被迫後撤。

由於氣象條件極度惡劣,加之大本營的儲糧所剩無幾,科考隊幾乎陷入絕境。此時,中央軍委葉劍英元帥親自下令,派出兩架軍用飛機,從北京運來食品補給,極大地鼓舞了士氣,也堅定了人們必勝的信念。

氣象組預測在5月25日前後有一次好天氣,中國登山隊抓住機會,終於在5月27日14時30分成功登頂。登頂隊員不僅在峰頂展示國旗拍照,留下高度為3.5米的紅色金屬測量覘標,而且在珠峰頂做了科學實驗,並在8500米高處的峭壁上留下梯子,為後來的各國登山隊提供了便捷的工具。

利用留在山頂的紅色覘標,我國測繪專家對珠峰進行了反覆精準測算。1975年7月23日,我國政府正式宣佈,珠穆朗瑪峰的海拔高度為8848.13米。該數據很快成為世界地圖和教科書上的權威數據。留在山頂的紅色覘標也成為各國登山隊的拍照打卡地和成功登頂的證據。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

1975年登山人員立起的3.51米高的紅色金屬覘標,永久地留在珠峰峰頂,併成為許多登頂人員合影留念的對象,直到為冰雪覆蓋。

登頂珠峰先看天

在電影《攀登者》中,章子怡飾演的氣象學家戲份不少,為登山隊順利行進做出了突出貢獻。在現實的登山過程中,氣象學家確實有著非常重要的地位和作用。為什麼這樣說?

珠峰地區及其附近高峰的氣候複雜多變,即使在一天之內,也往往變化莫測。要想在攀登珠峰的過程中做好天氣預報,必須清楚地認識山地環境氣象的特點。作為隨隊進行氣象預報的氣象學家,必須深入山地,進行科學考察研究。幾十年來,我國氣象學家不但努力做好攀登珠峰的氣象保障工作,還開拓了中國山地環境氣象學這樣的新學科,展開關於地球三極地區與全球氣候環境變化相互關係的研究。

珠峰地區的氣象科學考察任務有兩種:

一是對珠峰地區的基礎氣象要素進行觀測與收集。例如,1975年,我國登山隊中的氣象小組在兩個月內對珠峰地區的不同方向進行了氣象對比觀測,在北坡海拔5000米、5400米、6500米、7007米和聶拉木地區海拔2300米、3000米、3800米同時進行了降水、溫度和風的對比觀測。科考隊取得了海拔5000~8000米的冰雪樣品,海拔5700~7007米的冰雪、土壤、降水、動植物等樣品以及同一高度冰剖面的冰樣;還採集了不同方向降水的水樣,系統地拍攝了珠峰地區雲的照片,為進行登山天氣預報獲取了極為豐富的第一手資料。

第二個任務就是解決登山實踐中遇到的問題。在登山過程中,大風帶來的低溫是登山隊員遇到的最大困難之一。有登山隊員反映,春季在珠峰登山,特別是在海拔7000米以上區域活動時,高空風速往往很大,嚴重影響登山活動。氣象學家們需要準確地預報合適的登山時間窗口區,儘可能讓登山隊在登頂過程中避免受到暴風雪、大風、低能見度及低溫天氣等不利條件的影響。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

氣象工作者記錄的珠峰風速變化圖

人們常說,天時不如地利,地利不如人和。而在攀登珠穆朗瑪峰的過程中,“天時”卻具有支配作用。

在海拔8000米的高度,大氣壓強降低到約370百帕,氣溫低於-20℃。這個高度也是中緯度西風帶的統治地帶。珠穆朗瑪峰所在緯度,有著全球著名的西風急———副熱帶急流。在冬半年,該緯度的正常西風風速可以達到40米每秒(相當於12級以上大風),甚至超過颱風的風速。即使在高原雨季開始之前的4月份,該緯度的正常風速依然有25~30米每秒,相當於10級大風。因此,大風是攀登珠峰的最大威脅,尤其是從北坡而上,沒有任何一個登山隊敢在狂風裡挑戰珠峰。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

冬半年裡,珠峰所在緯度上空為全球著名的副熱帶急流,風速可達40米每秒以上。圖為2019年1月1日250百帕的風速分佈。

隨著北半球春季的來臨,西風帶逐漸減弱並北移。此時,熱帶的東風帶逐漸向北擴展,珠峰所在區域的西風風速因此開始降低,在4月之後出現攀登的第一個最佳時間窗口。該窗口期一直持續到高原季風開始之前。青藏高原夏季風開始的平均時間為5月22日,結束的平均時間為10月4日。南部的印度次大陸夏季風建立的時間平均為6月5日。

夏季風開始,意味著雨季來臨,來自南亞的暖溼空氣將沿著喜馬拉雅山南麓上升,凝結成雲,形成風雪。因此,夏季並不是攀登珠峰的合適季節。到了秋季,隨著高原雨季結束,南亞季風后撤,在雨季結束後、西風急流建立前,出現了一年之中攀登珠峰的第二個最佳時間窗口。

通常情況下,在春季,宜於攀登珠峰的好天氣時段不超過5天;在秋季,宜於攀登珠峰的好天氣時段不超過7天。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

4月中下旬,副熱帶急流減弱北移,珠峰上空風速減弱,迎來一年中難得的攀登窗口期。2019年5月21日~23日,珠峰南側“大堵車”,導致在5月份的攀登季中,有14人死亡,另有3人失蹤

對於珠峰附近複雜多變的氣象條件,高登義在1979年所著《珠穆朗瑪峰及其鄰近地區的天氣和天氣系統》中進行過深入的介紹。他指出,這一區域的溫度、溼度、氣壓和風速等參數存在複雜的日變化,坡面和河谷中的溫度變化也不同。例如,珠峰北坡在7000米以下的溫度變化為單峰單谷結構,14時是峰值,6~10時是谷值;7500~9000米則為雙峰雙谷型,最大峰值和谷值分別出現在14時和10時,18~22時是第二谷值,2~6時為另一次稍小的波峰。地面附近的最低溫度出現在清晨6時,而6500~9100米高度的最低溫度出現在上午10時,9400米以上則出現在18時。

風場的變化更為複雜。隨著溫度的日變化,在珠峰附近坡地(主要為冰雪覆蓋)與谷地(主要為碎石覆蓋)之間出現熱力差異控制的山風和穀風。一般而言,山風出現的頻次高於穀風,且山風風速大於穀風風速。

山風是一種冰川風,從寒冷的冰雪面向下吹,具有明顯的日變化,從中午開始增強,到18時前後達到最大。這種下午比上午風大的變化情況,會隨著海拔高度的增加越來越明顯。

結合登山實踐,高登義提出了一個攀登珠峰的行軍規律——早出發,早宿營。隊員登山在早晨4點左右出發,在16時左右必須停下來。在衝擊頂峰時,要早於凌晨2點出發,早於14時左右結束。這個規律現在已被登山界普遍採納。

總體而言,成功登頂的必須氣象條件是:8000~9000米高度的風速降低到至少20米每秒(相當於8級大風)以下。

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在登山者較多的5月份,珠峰地區上空依然盛行西風。高空西風急流的最大值可達30米每秒(相當於11級大風)。在緊鄰喜馬拉雅山脈北側上空,西風急流中心的高度比南部要低1000米左右。因此,在珠峰北坡登山的難度更大,特別是在海拔7000米以上活動時,更容易遇到大風,嚴重影響登山活動。

由於高大珠峰的繞流作用,加之山地峽谷的“狹管效應”(指流體在運動過程中因通道突然變窄而產生加速流動的現象),珠峰在海拔7500米左右有個大風口。每當有西風或西北風時,這裡的風速要比相同高度的其他地方大一兩倍。因此,登山者往往在此處容易出現意外,或是被凍傷,或是墜入谷底。對於風向和風速的準確判斷和預測,就成為成功登頂的必須條件。

由於青藏高原上空觀測站點稀疏,登山者對於珠峰附近高層氣象條件的判斷,除了依賴於各種氣象觀測以外,目測的經驗也非常重要,尤其是要學會識別珠峰峰頂附近的雲,特別是渦旋雲和地形雲。渦旋雲經常產生在障礙物下游左側的“死水區”,呈順時針旋轉;地形雲一般包括背風波動的山頭雲、飄掛在頂峰迎風招展的旗雲、峰頂山頭上的山頭雲以及其他靠近峰頂的莢狀雲和帶狀雲。

天時,珠峰攀登者的勝利之鑰

珠峰頂為山頭雲,峰頂東側為卷軸雲。圖片來自於《青藏高原氣象學》

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頂峰迎風招展的旗雲

根據經驗,當珠峰峰頂附近沒有一絲雲彩時,很難判斷珠峰高空風的大小。一般來說,當珠峰峰頂有山頭雲且其穩定少動、背風一側無波狀雲出現時,峰頂高度附近的風速會低於20米每秒,宜於攀登珠峰;當峰頂旗雲順風疾馳,旗雲頂部波動不明顯甚至雲尾漸下沉時,9000米高度附近的風速在25米每秒以上,不適宜登山。春季,當峰頂出現偏東北風旗雲時,珠峰上空為西風帶高壓脊天氣形勢,是攀登珠峰的好時機。


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