探索天山秘境: “雪域幽靈殺手”雪崩的威力

探索天山秘境: “雪域幽靈殺手”雪崩的威力
2018年07月18日 09:29 科學大家

  出品 | 新浪科技《科學大家》

  撰文 |

  李蘭海 中國科學院新疆生態與地理研究所 研究員,天山積雪雪崩研究站站長

  郝建盛 博士研究生 從事積雪雪崩方面研究

  導讀:在看似安靜如畫,白雪皚皚的雪域,其實暗流涌動,危機四伏。每一個路過在雪山的行者都可能會遇到一種號稱“白色恐怖”的幽靈殺手——雪崩,但是對這個幽靈我們知多少呢。雪崩的威力有多大?雪崩對我們的生活有影響嗎?雪崩都在何時何地以什么樣的姿態會出現在我們的面前?雪崩百變姿態是如何形成的?面對雪崩我們怎么辦?帶著這些問題我們帶你一起走入天山深處,直面雪崩,揭開它神秘的面紗。

  “雪域幽靈殺手”的威力和殺戮

  雪崩是一種高寒山區常見的地表流活動,它具有破壞力大、突發性、潛伏性等特征,是山區積雪在重力的驅動下沿山體滑塌形成的一種常見的自然現象。許多人從未涉步于雪山之中,也有許多人運氣頗佳很少直面雪崩,難以感受它的氣息,但我們從許多典籍和影視作品上依然可以感受到它令人窒息的強大威力。金庸先生著寫的《連城訣》中,一場雪崩幫助血刀老祖屠殺了武林群雄,也是這場雪崩讓主角狄云看清人間窮形盡相和看透世事人情,也成就了水笙和狄云一段讓人難以忘懷的愛情。

  電影《冰封俠》里賀英在去天竺國押運相傳可以預知未來的國寶“時空金球”,回來的路上,他和其他錦衣衛三大絕世高手在天山遭遇雪崩,瞬間灰飛煙滅,這個場景讓人記憶猶新。不論多么厲害的角色在雪崩面前猶如螻蟻一般?!短忑埌瞬俊防镥羞b派功夫中天山杖法里有一招式,名曰“天山雪崩”,出招間山崩地裂,萬物消匿。字里行間,我們可以依稀感受到雪崩那泰山壓頂般的氣勢。中國科學院天山積雪與雪崩研究站研究人員曾在國道G218旁一個雪崩頻發點人工爆破雪崩并測算雪崩沖擊壓力高達88.7Kpa,這就意味從該區域通過的所有車輛都面臨著可能被沖入河道并粉身碎骨的危險。

圖1 雪崩形如一頭怪獸一樣撲面而來圖1 雪崩形如一頭怪獸一樣撲面而來

  雪崩何以稱為幽靈殺手?雪崩不但威力驚人而且很難預料,突發性極強。早在公元600年古絲綢之路繁榮昌盛時,就有關于天山雪崩活動影響絲綢之路安全明確的文獻記載?!洞筇莆饔蛴洝肪硪恢行适?,辯機撰文道“山谷積雪,春夏含凍,由此路著,不得赭衣持瓠大叫。微有違犯,災禍立見”,這是對天山結木扎特河谷的雪崩的描述,讓人不寒而栗。白雪皚皚的山谷,恰似大戰前的靜悄悄的黎明,越是平靜,越是危機四伏。突發性和高威力也意味著它的破壞力也是撐霆裂月,被譽為“戰略之父”的軍事天才漢尼拔因為缺乏雪崩的知識,他的部隊在阿爾卑斯山上被雪崩多次沖擊的暈頭轉向,死亡一萬八千名士兵,戰馬和戰象不計其數,損失慘重。

  在第一次世界大戰的時候,阿爾卑斯山戰區交戰的意大利和奧地利雙方死于雪崩的人數不少于四萬,多于戰死人數。1970年的秘魯大雪崩將瓦斯卡蘭山峰下的容加依城全部摧毀,造成兩萬居民死亡,受災面積達23平方公里,讓其釘在20世紀十大自然災害之一的榜單上。由此可見雪崩的嗜血性和殺戮性可見一斑。

  環天山的亞洲中部和新疆地區以及昆侖山地區的雪崩災害十分嚴重,對該地區的交通、物流和基礎設施破壞十分嚴重。2017年2月6日在阿富汗雪崩造成超過200人死亡,其中在努爾斯坦省的一個村子被雪崩掩埋導致最少50人死亡。雪崩導致整個阿富汗交通網絡癱瘓,受災人群無法得到及時救援。這次雪崩摧毀了1000多公頃農田,牛羊無數。2017年02月18日哈薩克斯坦南部發生雪崩造成23人遇難。2015年3月阿富汗初連續發生大規模雪崩在成至少286人死亡,聯合國宣布為雪崩罹難者舉行三天哀悼。2012年4月7日巴基斯坦發生嚴重雪崩,導致135人被埋。在每年的春冬二季貫通新疆南北的G217和貫通新疆東西的G218的經濟命脈要道車毀人亡和公路封閉癱瘓是常有之事。由于雪崩災害中巴公路一般半年都處于癱瘓狀態。

  環天山的亞洲中部和新疆地區是“絲綢之路經濟帶”的核心區域。昆侖山地區的中巴經濟走廊振興區域經濟的發動機,這兩大區域的交通和其他公共設施受到雪崩的嚴重威脅。雪崩災害將對“絲綢之路經濟帶”的建設和發展產生明顯負面影響并嚴重阻礙該區域經濟可持續發展。2022年冬季奧運會將在北京進行,滑雪等各種雪上運動也逐漸受大眾所喜愛,但人們對山地積雪的危害依舊意識不足。雪崩這個幽靈一直縈繞在我們的身旁,可謂你我不曾見過,但彼此已相連。

圖2 雪崩發生時產生的氣浪,吹彎了周圍的樹木圖2 雪崩發生時產生的氣浪,吹彎了周圍的樹木
圖3 雪崩阻斷G218并阻擋行駛車輛圖3 雪崩阻斷G218并阻擋行駛車輛

  “雪域幽靈殺手”的活動時空規律

  雪崩的危害如此之大,對我們多次進行無情的傷害,為了好多悲劇不再重現,我們必須客觀和勇敢的去面對他,認識他。通過把握山區雪崩的分布區域和活動時間將有助于我們積極回避雪崩和山區道路和其他基礎設施建設選址提供幫助從而減少雪崩對我們的傷害。通過對中國天山西部地區的雪崩頻繁發生點勘察,雪崩發生的坡度分布在28°~45°,其中48%的雪崩發生在36°~40°。

  雪崩的釋放經歷三個階段,分別是外界因素導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力重新分布從而導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,在裂隙點應力的變化導致裂隙擴展最終導致山坡積雪滑塌。雪崩的釋放猶如多米諾骨牌一樣,在外力的誘推下,開始發生連鎖發應。雪崩釋放的外界推手有很多,降雪、地震、大風、溫度劇增、汽車鳴笛、動物踩踏、滾石等,根據天山雪崩研究團隊調查研究發現誘發雪崩的主要二大推手是強降雪和氣溫劇升,其中49%的雪崩是由強降雪誘發形成和27%的雪崩是由春季溫度劇升引起的。

  因此對于有經驗的登山者牢記“新雪后三日不出門”,然而新下雪后天朗氣清,風景如畫,部分登山者禁不住誘惑攀登雪山,殊不知雪后最美的雪山中,也是“幽靈殺手”離你最近的時候。美麗的溫柔背后往往存在最鋒利的利刃。一般認為當由于降雪導致新雪積累的深度超過29~36cm時,區域大規模雪崩極有可能發生。大規模雪崩也就是多處點位同一短時間內都發生雪崩。當春季溫度連續三天增高,并且第三天的平均溫度在0.5度左右,雪崩活動也非?;钴S。

圖4 天山山區各種誘發型雪崩的比例圖4 天山山區各種誘發型雪崩的比例

  在二大推手是強降雪和春季氣溫劇升事件分布的影響下和積雪自身的發育和變化共同作用下,大規模的雪崩發生的頻率呈現雙峰波狀同時呈現高-低-高的特征。第一個峰值出現在12月下旬,第二波峰出現3月上旬。波谷出現在1月上旬,該時間段雪崩發生的頻率最小。這也就意味著在12月下旬和3月下旬對雪崩要進行重點注意和防范。

  “雪域幽靈殺手”的各種形態和特點

  積雪是雪崩主要物質構成,根據積雪的含水量將雪崩分為濕雪崩和干雪崩。當積雪含水率小于1%時,發生的雪崩一般認為為干雪崩。其雪崩雪為粉末狀,積雪密度為0.15g/m3~0.30g/cm3,雪晶體粒徑為0.5mm~3mm。雪崩發生時產生沖擊力強大的氣浪,氣浪對樹木、房屋、公路基礎設施產生嚴重破壞。

  當含水率超過1%時,發生的雪崩一般認為為濕雪崩。濕雪崩雪呈現大小不等的塊狀構造,雪崩雪密度為0.45g/m3~0.60g/cm3,由于這時溫度升高,積雪含水量較大,積雪表面局部產生坍塌,積雪沿著斜坡產生滑落,其速度加快,逐漸形成雪球的形式滑落。雪球在下滑過程中體積不斷增加,攜帶地表融化的泥土,導致其塊狀雪崩雪呈現多層構造,表層為土黃褐色,而內部為潔白色。濕雪崩的塊狀雪崩雪平均直徑為20cm~30cm,,其中為潔白色內層的直徑為5cm~10cm。濕雪崩由于含水率較高,密度較大,沿途夾帶泥土、巖石等,其破壞性高于干雪崩,尤其一旦過往車輛遭遇,會產生致命后果。

圖5 2017年G218同一個地點冬季發生的干雪崩和春季發生的濕雪崩圖5 2017年G218同一個地點冬季發生的干雪崩和春季發生的濕雪崩

  雪崩在不同時間段以不同形態呈現,根據雪崩的雪層斷裂位置將雪崩分為全層雪崩和表層雪崩。全層雪崩是指滑動面為地面,這種雪崩發生前底部積雪受到剪切破壞,一般由于表層積雪融水下滲、降雨、地熱融化底部積雪等誘發形成。表層濕雪崩是指雪崩發生時積雪之間出現相對滑動,雪崩發生前中上部積雪滑落。積雪其實不是鐵板一塊,厚厚的積雪猶如一個聯邦,是由好多層性質不同的雪層構成。其中就有一層雪,外力一般最愛欺負它,外力作用下首先受傷的也是它,這層雪層被稱為積雪的脆弱層。由于積雪自身的發育和壓實作用造成脆弱層一般位于積雪中部而非底部。當在風、降雪等誘動下,脆弱層首先斷裂導致上層積雪坍塌產生連鎖反應,最后雪崩撲面而來。由于氣溫、地溫和積雪變質多重作用下,進入雪季我們首先會遇到全層干雪崩,然后隨著時間的推移依次浮現的是表層干雪崩,表層濕雪崩和全層濕雪崩。

圖6 積雪中的脆弱層圖6 積雪中的脆弱層

  對“雪域幽靈殺手”的防范

  對于登山者或者滑雪者來講,注意雪崩危險是頭等大事。雪崩只是一種很普通的自然現象,就像刮風下雨一樣正常。登山者不必過分畏懼,但也不要過于輕視,只要了解它,就可以避免。如何避免雪崩,不能僅僅靠運氣,靠了解一些對關于雪崩的知識更靠譜。一般登山者從天氣、地形地貌和積雪三方面判斷。降雪過后和強烈的陽光,加上薄薄的云的晴日以及溫度較高的暖和之日,這都是雪崩活動最為頻繁的期間,最好不要出行。

  登山后看地形和地貌,一些最容易攀登的地區也是雪崩最容易發生的地區。首先關注坡度,盡量避開28°~45°的山坡。多走樹木和植被茂盛的山坡,雖然相對不容易,但卻是相對最安全的路線。避開有雪崩發生過的地方,這些地方發生過雪崩但依然會發生雪崩并容易形成雪崩槽,雪崩槽就像山的排泄通道,頂端會不斷積雪,當達到一定當量時便會崩落。

  登山者也需要根據積雪判斷,首先根據雪層表面看起來像枕頭般光滑圓潤,緊密。但通常會有裂縫。尤其出現細微的自然裂縫,立即避開這一區域,它就等你下腳,然后吞沒你??梢酝趥€雪坑根據積雪結構判斷,觀察底部雪層,和地基一個道理,如果下面的雪比上面軟,雪就會崩落?;蛘哂檬峙拇蚩词欠袢菀姿?。登山者盡量走積雪風蝕區,被風壓實和搬運后的雪層較為安全,大部分雪已經被轉移剩下的多被壓實??梢酝ㄟ^表面辨識:風將雪磨成小的,致密的顆粒,留下均勻的線條。

  團隊登山時候,最好形成多組橫向組合,防止被雪崩一鍋燴,如果一組遭遇雪崩,其他組可以和容易繞開雪崩雪沉積區域從而迅速進行緊急救援。

  團隊人員要對以下幾種隊員要特別關注。第一種是新手,新手一般缺乏實情判斷力,并且缺乏雪崩危險意識,猶如剛上戰場的士兵,總覺得子彈怎么會偏偏打中我呢,其實是死亡率最高的人群。新手也會覺得我怎么會碰到雪崩,而往往新手最容易踩踏不穩定雪面觸發雪崩;另一種是性急之人,這種隊員在結束一天的路段時,急著沖回營地而忽略雪崩危險。在一天的開始,急著沖出營地而忽略雪崩危險。

  當有人不幸運遭遇雪崩怎么辦?雪崩搜救的原則是時間就是生命。注意監視受難者位置,緊緊地盯著遇難者不要跟丟。如果遇難者被完全掩埋,眼睛停在最后看到他的那個點上。觀察不會再有后續雪崩風險迅速展開營救,留下小部分人員繼續觀測和協調指揮。迅速的讓一個具有營救經驗的人發令協調,保持有組織地、系統地進行搜索。在監測區域區域周圍橫向搜索,用探桿探明并用雪鏟挖。找到遇難者后,快速將其挖出,清理他的呼吸氣道并立即展開急救并使其緩慢升溫,直至清醒后再給予熱飲讓其恢復體溫??傊?,雪山處處是美麗的陷阱,登山需謹慎。

圖7 考察隊被“幽靈殺手”伏擊圖7 考察隊被“幽靈殺手”伏擊

  以上是對登山者的安全建議,而對于區域雪崩危害我們的交通要道和破壞我們的基礎設施我們怎么辦呢?尤其目前人類活動也逐漸向山區擴展,雪崩災害防治迫在眉睫。目前我們通過衛星遙感技術和人工勘測結合確定區域的雪崩頻發點和雪崩災害嚴重地區,為公路、鐵路和其他基礎設施的選線和建設提供參考從而規避雪崩嚴重地區。對于無法規避的雪崩受災點,我們通過建設防雪崩欄、防雪走廊、導雪槽等工程設施盡量減少雪崩帶來的破壞和影響。而在實際情況中,有些山區公路許多路段會暴露在雪崩頻發點之下,因此對雪崩發生的提前預警不失為減少雪崩傷害的一種有效的方法。目前基于雪崩發生物理機理的預警系統也正在走向應用為雪崩的預警提供參考從而讓人們對雪崩提早有所預防。幽靈的面紗也在逐步揭開,殺手的利刃也不再神秘,未來我們將坦然面對它。

  《科學大家》專欄投稿郵箱:sciencetougao@sina.com  來稿請注明姓名、單位、職務

了解更多信息 歡迎關注科學探索微信公眾號及微博了解更多信息 歡迎關注科學探索微信公眾號及微博
新浪科技公眾號
新浪科技公眾號

“掌”握科技鮮聞 (微信搜索techsina或掃描左側二維碼關注)

創事記

科學探索

科學大家

蘋果匯

眾測

專題

官方微博

新浪科技 新浪數碼 新浪手機 科學探索 蘋果匯 新浪眾測

公眾號

新浪科技

新浪科技為你帶來最新鮮的科技資訊

蘋果匯

蘋果匯為你帶來最新鮮的蘋果產品新聞

新浪眾測

新酷產品第一時間免費試玩

新浪探索

提供最新的科學家新聞,精彩的震撼圖片