遥感科学国家重点实验室组织完成青藏高原五道梁地区土壤温湿度监测网络建设
来源: 杨晴晴 赵天杰
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2019-12-02

        2019年9月5日至18日,第二次青藏高原综合科学考察研究“亚洲水塔区水循环动态监测与模拟”专题科考分队,带着习近平总书记对第二次青藏科考的期盼和指示,在实验室赵天杰和李睿博士带领下,联合中国科学院青藏高原冰冻圈观测研究站邹德富博士、格尔木市气象局张国玲等共10人奔赴青藏高原五道梁地区,历经14个日夜的奋战,圆满完成了多年冻土区土壤温湿度监测网络的布设任务,发扬了老一辈科学家艰苦奋斗、团结奋进、勇攀高峰的精神,用胜利的答卷证明青年科学家们的奉献与担当。

科考队员在青藏高原冰冻圈观测研究站前合影

        青藏高原被称为世界屋脊、亚洲水塔,更被誉为地球“第三极”,这里是只有平原50%氧气的“生命禁区”,是世界上最后一方净土。为保护好这方净土,保护好我们生命的家园,一批又一批勇敢无畏的科考队员踏上了征途。一路西行,踏上这片地高天寒、浩瀚辽阔的雪域高原。

高原牧场

        五道梁,被认为是青藏线上最难的地段,海拔4665米,以高寒缺氧、气候恶劣多变著称。自然条件极为恶劣,故民间有“到了五道梁,哭爹又喊娘”,“纳赤台得了病,五道梁要了命”等谚语流传,更有货车司机夫妇在五道梁过夜被高原反应夺去生命。这对大多数都是初上青藏高原的科考队员无形地增添了几分心理压力。为尽量减小高原反应的概率,科考队采用逐步上高原的方式,北京、西宁、格尔木、五道梁,从海拔100多米到2780米到4665米,队员们身上的衣物从到短袖体恤到长袖外套到厚衣棉袄,历经四季,一步至冬。即便做好了高原反应的预防与心理准备,上了五道梁高反还是不期而至,头上犹如卡着孙悟空的紧箍咒,步伐也变得缓慢而沉重,本着轻伤不下火线的精神,科考队员们仍然坚持工作。用强大的意志力以及心中的梦想来激励自己,克服高反对身体带来的挑战,这时才真正体会到高原工作的艰辛和不易。

赵天杰和邹德富博士在确定测量深度并安装探头

安装数据采集器和太阳能板

土样采集与称重

        随着全球气候变暖的加剧,可可西里地区多年冻土退化日益严重,本次科考任务是在沿青藏公路五道梁段,选择代表性地点埋设土壤温湿度测量仪器,并在地表设置数据采集传输设备,以构建长期监测网络系统,进一步加深对可可西里地区多年冻土未来变化的认识。五道梁地区位于高原连续多年冻土区,青藏高原冰冻圈观测研究站在五道梁布设有多年冻土综合观测场并在过去三十年间已开展大量多年冻土相关研究。在此基础上,该监测网络的布设主要针对微波遥感产品(地表土壤水分和冻融过程等)的地面验证及其降尺度研究,以及多年冻土区活动层水热特性、空间分异规律及变化模拟研究。最终,科考队在以五道梁气象站为中心的约20 km半径范围内共布设了10套土壤温湿度监测仪器,监测点总体呈“一纵两横”形式:一纵为青藏公路沿线(楚玛尔河大桥至红梁河段)、两横分别沿楚玛尔河北岸和白马山(据当地人翻译)北麓展开,俯视整个监测网络分布仿佛呈字母“π”的形状。监测点平均海拔4613.8m,最高海拔4719m。

五道梁监测站点分布

        此次布设的五道梁多年冻土区土壤温湿度监测网络共包括3层站点(5/10/20 cm)4个、4层站点(5/10/20/40 cm)5个、10层站点(5-160 cm)1个。每个监测场点均配备自动数据采集器及无线传输系统,实现数据实时接收,与此同时科考队员对每个监测点进行土样采集以验证数据正确性。此外,在土壤表面埋设了30个HOBO MX2203型号纽扣式温度计用于获取近地表土壤温度。

布设完成的监测点

        在紧张的监测网络布设的间隙,科考队员又同时进行实地考察,观察到许多典型冻土地貌。

热融滑塌

        热融滑塌:这种现象最早发现于青藏高原风火山。养路工人取土修路,使路边斜坡的地下冰层暴露,夏天暴露的冰层融化,使上覆草皮和土层失去支撑而塌落下来。冰层融水稀释塌落物质呈流塑状态,在重力作用下缓缓下滑。地下冰层继续融化,上边土层再次塌落,并使新的冰层继续露出。如此往复,经过几个夏天的滑塌,就滑塌到坡顶。热融滑塌垮落的土体呈流塑状态,顺坡向下蠕动,土流常常覆盖路面,阻塞行车,严重地段需采取工程措施进行拦截。

冻胀草环

        冻胀草环:在地表面构成草皮的多边形或近似圆形,其间裸露,布满岩屑碎石。中间赤黄,周边碧绿,是冻土区少见的一种冰缘地貌形态。对它的形成机制和过程还不十分清楚。人们认为,在草皮破裂处或老鼠洞地点,草皮下部泥土碎石经反复冻融拥出地表形成斑土,斑土继续发展扩大,多个相邻斑土如此发展扩大,最后草皮呈环状排列成草环。

热融湖

        热融洼地、热融湖:由于天然或人为因素(铲除草皮、砍伐森林等)的影响,地下冰层融化,使地表沉陷成的负地形,被称为热融洼地;地下冰层融化,融水渗浸进入或地表水汇聚于洼地,便形成了热融湖。图中的多年冻土消融,冰层融化在地表面形成小范围水体,阻断了原有的道路。

        “在高原上工作,最稀缺的是氧气,最宝贵的是精神。”正是无数先辈们不畏艰辛、团结奋斗的精神,才能将天路变坦途;正是老一辈科学家们不惧艰险、勇攀高峰的精神,才能揭开青藏高原的神秘面纱。我辈应当继往开来,砥砺前行,为建设美丽的青藏高原作出新贡献,让青藏高原各族群众生活更加幸福安康。

        特别感谢青海省青藏科考服务和成果转化中心、三江源国家公园管理局、可可西里国家级自然保护区、格尔木市气象局的大力支持。