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海螺沟大冰瀑断了?

 Loading69 2022-12-09 发表于四川
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摄影 / 胡廷辉

冰川学家崔之久教授已届鲐背之年,从1957年参加中华全国总工会贡嘎山登山队考察贡嘎山至今,历时65年间,已十几次观察调查过海螺沟冰川和大冰瀑布。直至2021年10月,崔教授在欣赏海螺沟冰川时忽然意识到:那条落差1080米的巨大冰瀑布竟然断了

“我太痛心了,这可是冰川史上的大事件!”崔教授对本刊编辑部如是说。

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1957年崔教授一行人攀登贡嘎山时遭遇大雪崩

他幸运逃出生天

而四位战友却再也没能回来

图源:《中国国家地理》2010年12期

绘图 / 萧关

历时一年时间,崔教授团队对海螺沟冰川冰瀑布发生断裂的演化阶段和深层原因进行了分析。正是这一年间,海螺沟冰川可谓是波谲云诡。2022年5月2日,海螺沟冰瀑布发生了大规模崩塌,这是鲜有的被记录下来的冰瀑布大型崩塌事件。9月5日,海螺沟更是发生了6.8级的地震。

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海螺沟冰川发源于“蜀山之王”贡嘎雪山东坡

在贡嘎山东坡数条冰川中长度最长

是世界上仅存的低海拔冰川之一

全长13.1公里,由粒雪盆、冰瀑布、冰舌三部分组成

回顾过去,海螺沟冰川大冰瀑布一定早就出现了断开的迹象,然而,积雪、冰崩体等假象让崔教授都没能及时发觉。本文是迄今对海螺沟冰川冰瀑布断裂过程及原因分析的首份科学性报告,文中科学示意图采用崔教授为研究海螺沟大冰瀑布断开机制所写的论文手稿照片

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手稿的纸张大多为各种废纸粘贴而成:

医院处方笺、挂历、小区广告、外孙的草稿纸等

条条缕缕,如同打满了补丁的旧衣服

崔教授在手稿中所画的几十幅科学说明图示

全部是手绘作品,连图例都不马虎

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海螺沟冰瀑布的收支危机

冰川的“收入”指的是冰川冰的补给,“支出”指的是冰川冰的消融。“收入”大于“支出”指的是冰川处于旺盛的成长期,此时的冰川从外表上看,是一个冰量充沛的冰川。同时,虽然此时冰瀑布表面发育有裂隙,但并没有发育大型的冰崩,冰瀑布底部也缺乏冰崩扇形堆积体。

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1987年海螺沟粒雪盆、冰瀑布的全景照片

“上天窗”没有出露(左边照片黑色箭头指示处)

此时的冰瀑布相当的饱满、完美,如同一个神圣的舌头

摄影 / 林强

摄影师林强先生于1987年拍摄的海螺沟粒雪盆和冰瀑布彩色正面照片,让我们看到了海螺沟冰川大冰瀑布相对“原始”的状态:很饱满。照片中的粒雪盆陡坎——也就是雪线位置(海拔约4900米处)——的冰层整体划一。这说明此时海螺沟冰川是“收入”大于“支出”,或者是“收支平衡”的。因此,可以判断这时候的海螺沟冰川并没有断开

而1999年崔教授在海螺沟冰瀑布所摄照片以及摄影家杨桦于2000年所摄照片中,我们可以清晰看到冰瀑布的上部和下部分别出现了灰黑色的基岩面,分别叫做“上天窗”和“下天窗”。这说明,至迟到2000年初,海螺沟大冰瀑布已经发生变化了。源自“上天窗”的冰崩体倾倒到冰坎以下,形成了典型的冰崩锥,并且冰崩锥相互连接形成的裾(裙)几乎蔓延了整个冰坎处的基部。值得注意的是,此时“下天窗”所在的基岩陡坎已依稀大规模出露

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海螺沟冰川大冰瀑布演变至断开的三个阶段

绘图/宋翰笛

2021年10月,崔教授所见到的海螺沟冰瀑布的变化十分震惊:“下天窗”所在的基岩陡坎已完全出露,海螺沟冰川大冰瀑布彻底一分为二,分别形成了“上海螺沟冰川”和“下海螺沟冰川”

“上海螺沟冰川”仍是一条“青春焕发”的冰川,因为它有着巨大的供给区——原冰川粒雪盆和一条短小的冰舌——残留的原冰瀑布,其末端止步在了海拔4600米。而“下天窗”以下即为“下海螺沟冰川”,它由来自“上海螺沟冰川”的冰崩物质补给,构成了“再生冰川”,它的冰体性质(密度、冰温)和“上海螺沟冰川”已具有了显著差异。“上、下海螺沟冰川”的中间是巨大的冰崩流通区。

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海螺沟冰川峡谷的俯视图

冰川峡谷的全长约2公里

冰瀑布上部的冰舌有着密集的冰裂隙

“上天窗”呈现出了半圆形

而冰瀑布上雪白、发亮的部分是冰崩流通区

它们是冰崩物质向下滚落磨蚀了冰体表面的结果

地球上有不少冰川断开事件,然而,它们与海螺沟冰川都不可相提并论

首先,海螺沟如此大规模且陡峻的冰川冰瀑布世间少见,物以稀为贵,而且极具观赏性。其次,海螺沟冰川断开的位置很特殊,一般来说冰川断尾多发育在冰川下段远离雪线的区域,但海螺沟冰川断在粒雪盆出口也即雪线附近,这个地段在一般情况下是无论如何也不可能有冰川断开的事件发生的。

海螺沟大冰瀑布的断开,可以说是冰川史上的一个大事件——因为迄今全球未有过类似的报道

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海螺沟冰川一分为二

海螺沟冰川整体外形就像一把弯把儿的蒲扇,而冰舌部分则像一张弯曲的“弓”。其中,冰舌长度达到了8公里。这张“弓”的顶部就是大冰瀑布,从粒雪盆出口处开始,1080米的落差,世间罕见。大冰瀑布正好位于一个巨大的冰坎处,这是一个构造和岩性都发生了变化的区域。

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这幅手绘图是“海螺沟冰川'一分为二’图示”

像一把弯巴蒲扇,

一分为二的海螺沟冰川以冰瀑布为界

“上天窗”以上为“上海螺沟冰川”

海螺沟冰川给人的印象是粒雪盆大,用更专业的描述来说是:冰川补给区域面积大且所处海拔位置高。测量的数据表明,海螺沟冰川的供给区(粒雪盆)面积是消融区(冰舌)面积的3.5倍。正是因为海螺沟冰川供给区的规模大,我们才认为这是一个有充足补给的大型山谷冰川,因此,几乎没有人会意识到它会出现“供销失衡”的危机

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2019年12月拍摄的海螺沟冰川基岩陡坎以下的冰舌

对应崔教授图示

照片中的这条冰舌已经成为了“下海螺沟冰川”

贡嘎山地区发育冰崩、雪崩是一个不争的事实。据说“一天可发生几百次”(此为已故地貌学家杨逸畴于2005年发表论文所说的观点),有时一次可崩塌百万方,其时,山谷中蓝光闪烁,大地震颤,山谷中会扬起漫天雪雾,这就是为什么有人说“冰崩是大地的心跳”

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2017年12月上海螺沟冰川大冰瀑布冰崩

冰瀑布“上天窗”附近的巨型冰崩

始发区已经逐渐由西向东

冰崩或将愈演愈烈,海螺沟冰瀑布将千疮百孔

贡嘎山地区频繁发生冰崩、雪崩事件和地貌形态有着密切的因果联系。

贡嘎山地区的冰川都发育在海拔5000米左右的高夷平面上,而且这里的雪线在海拔4900米左右,夷平面和雪线这两者海拔高度的接近,使得贡嘎山地区冰川的冰雪补给量特别丰厚。同时海拔5000米的夷平面的四周都是陡崖,致使冰川一离开粒雪盆就不得不跌下陡崖形成冰瀑布,也就容易形成冰崩、雪崩

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贡嘎山5000m夷平面与冰瀑布关系示意剖面图

海螺沟冰川主流线到粒雪盆出口处呈现出从西北向东南顶托的态势,这就导致了冰瀑布的西南侧冰体形成一系列的裂隙,使得冰川更加破碎,更容易形成冰崩。海螺沟冰川的“上天窗”、“下天窗”都出现在冰瀑布的南侧亦与此有关。

海螺沟冰川的“上天窗”是海螺沟冰川粒雪盆的基岩冰坎外侧面露出冰川的一部分,它的形成说明深埋在冰下的冰川粒雪盆(水平)出口处的基岩露出了冰面——这是世上少有的奇迹!

“上天窗”好似一块伤疤,出现在海拔4600米左右的位置,它是最早也是最直观反映出冰川厚度减薄的标志之一。

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2022年7月7日海螺沟冰川“上天窗”

“上天窗”大小形状会随环境因素变化而变化

此时出现了上天窗被表层冰雪遮盖住

可以料想,海螺沟冰川以“上天窗”的出现为契机,将连续不断地发生冰崩,而且规模也会愈来愈大。更可怕的是,一旦“上天窗”横向蔓延开来,我们将来或许连一点冰瀑布的踪迹都无法找到了

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插画绘制的是一个高空视角下的海螺沟冰川

冰瀑布上的“上天窗”、“下天窗”

以及“下天窗”下面的“冰崩堆积扇”

被插画师着意绘制得很清楚

绘图/宋翰笛

海螺沟冰瀑布发生巨变的另一个重要标志,是“下天窗”出现并逐渐扩展为完整的基岩陡坎的出露。在摄影师杨桦老师2000年所拍摄的照片上,“下天窗”已经非常明显了,而且范围较大

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从四号营地遥望大冰瀑布

摄影 / 杨桦

图源:《中国国家地理》2005年10期

如今,“下天窗”更是已横向扩展开来,光秃秃的基岩磨光面清晰可见。同时,在“下天窗”的下方,冰崩扇形堆积体广泛发育,成为了“下海螺沟冰川”的重要补给来源。

完全出露的“下天窗”与其下广泛发育的冰崩扇形堆积体,这两个特征被崔之久教授视为了海螺沟冰川一分为二成为两条冰川的标志。前者代表了上、下两条冰川已经实现了物理层面上的分离,而后者代表了下海螺沟冰川仍旧具有补给来源,是一条活冰川。

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气候变暖不足以致此

必另有隐情

海螺沟冰川冰瀑布的断开并不是一蹴而就的,这件生死存亡的大事,需要长时间的积累。海螺沟冰川断开的原因既简单又复杂,简单之处在于其必与全球变暖有关

1957年3月,在参加贡嘎山登山活动之前,时任中国科学院副院长的竺可桢先生向崔之久教授仔细说明了冰川研究和气候变化的关系,即冰川是大自然的温度计

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相比于大陆性冰川

海洋性冰川一大特点就是它的底床有水膜

基岩陡坎处的流水瀑布正是从冰体底部流出的

而其下方的白色斜坡堆积物

正是冰崩和岩崩形成的锥状堆积体

贡嘎山冰川作为我国南部的低海拔海洋性冰川,其作为温度计的重要性不言而喻。贡嘎山冰川对气候变化的反映具有滞后性,但时间一般不超过10年。上世纪80年代末正是全球气候变暖加剧的时间段,按滞后10年来算,贡嘎山冰川对气候变暖开始响应恰好应是在2000年前后。目前所收集到的影像资料、气象资料和冰川研究资料,也都指向了海螺沟冰川大冰瀑布断开或许就是在2000年前后发生的。

张文敬教授就曾指出海螺沟冰川的降水虽然丰富,但其对气温更加敏感。自1989年到2009年的20年间,海螺沟冰川的冰层厚度减薄超过了百米

但我们不禁要问,为什么只有海螺沟冰川断开了,而燕子沟冰川和贡巴冰川源区都未断开呢?这就是海螺沟冰川断开原因的复杂之处了,为何只有它断开了,又为何断在了如此高海拔的位置?

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9.5泸定地震海螺沟冰川形变

雷达卫星遥感监测图

地震期间探测到的冰川流动(形变)

应属正常范围

这说明9.5泸定地震对海螺沟冰瀑布的影响

不是很明显

供图/李为乐

这两个复杂问题需要围绕海螺沟冰川的特殊之处展开。

海螺沟大冰瀑布处的陡坎地形必然是重要的内因之一,但倘若海螺沟冰川厚度足够,陡坎的地形是无法引起冰川断开的。因此,归根结底,海螺沟冰川断开仍旧是冰川厚度快速减薄引起的,那么到底是什么原因导致了海拔4600米距离粒雪盆出口如此近的位置出现了如此强烈的冰川收支不平衡呢?

冰川的最大消融带一般在冰川末端,因为末端海拔低、温度高。但实际情况很复杂,最大消融带的位置会受到冰川表碛的影响,有可能不处在冰川末端,但也很少会到冰舌的上部。而冰川的最大流速带一般位于冰舌的中上部。

海螺沟冰川的罕见与非常规之处,在于其冰川最大流速带与最大消融带完全重合,并高出冰川末端700米左右。所以,必然有极特殊的因素导致海螺沟冰川在如此高海拔的位置快速消融——这才是引发海螺沟冰瀑布断开的主要原因。

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海螺沟冰川大冰瀑布崩毁的烟囱效应

在海螺沟冰川峡谷中,热空气顺着海螺沟的峡谷通道向上扬升,这和烟囱中的热烟顺着烟囱往上爬一样。而此时冰瀑布的陡峭地形就如同一面墙,挡住了热空气的去路,因此这面墙的任何位置都经历了比较强的消融。与此同时,因为“墙面”较陡,并不是所有热空气都能爬到粒雪盆的高度,一些热空气被滞留在了冰瀑布的下部,也就是“下天窗”附近。这就是为什么“下天窗”处冰川消融的现象特别明显,同时,也解释了位于粒雪盆出口附近的“上天窗”处也出现了冰川超常规消融现象的原因。

所以,海螺沟冰川的断开是在全球变暖的大背景下进行的,在持续高温的影响下,受到峡谷烟囱效应和冰瀑布处冰坎地形的控制,冰川的自适应反馈机制不足以消减外界变化,因此它的整体性被摧毁,这是一个内外因耦合、由外因逐渐演变为内因的冰川解体过程。

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海螺沟冰瀑布的未来

将何去何从

这篇文章倾注了崔教授对贡嘎山的情感,也想让世人注意到海螺沟冰川的变化。正如前文所说,当“上天窗”蔓延开来之时,海螺沟冰瀑布或将了无踪迹

“上、下海螺沟冰川”是否有重新连接之日?这只能听天由命了。但就2021年观察,现存冰瀑布表面的流水瀑布已经形成一定规模,那么料想破碎的冰川冰碎块在流水作用下在基岩陡坎下再重新汇聚成冰川冰体也将会更费时日,这也就意味着,“下海螺沟冰川”消亡成为死冰川的可能性甚至比“上、下海螺沟冰川再续前缘”的可能性还要大

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冰瀑布表面可见明显的流线(槽)

其蜿蜒而连续的走向是冰崩体难以形成的

其实是流水的结果

它们加剧冰川的进一步消融

但换言之,或许正如单之蔷主编2006年所言,假如有一天海螺沟的大冰瀑布忽然由冰变成水……这一定不是江西庐山三叠泉瀑布可比拟的景象。只是可惜了这冠绝天下的海螺沟大冰瀑布!

本文选摘自《中国国家地理》2022年11月文章:

可疑的冰川断裂

下落三千尺的海螺沟冰瀑布巨变探因

撰文/崔之久 陈瑞琛 谢又予 陈剑 摄影/林强 等

责任编辑/刘晶 图片编辑/吴敬

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