2023-03-23 21:10:16
随着帮助将阿尔卑斯山的岩壁粘合在一起的冰冻“胶水”开始解冻,登山者面临着越来越大的突然落石的风险。
这座雄伟的山峰顶部雕刻着火箭形结构,配有人造隧道和平台,让游客惊叹于勃朗峰的壮丽景色。它还是世界上最不寻常的天然实验室之一。
这个地方是独一无二的,因为它让我们很容易进入非常极端的环境,当我们穿过隧道到达东面上方的平台时。在那里,设置了三根静态绳索,将另一端扔到平台下方 30 米处的陡峭岩石斜坡上。两名研究人员无视众多好奇地观看这一过程的游客,戴上头盔和攀登安全带,将钻头和笔记本电脑装入背包,然后垂降进入空隙。
在接下来的几个小时里,他们将在冰川上方约 200 米处悬挂在绳索上,维护通过深钻孔安装在岩壁上的传感器网络的一部分。他们的任务之一是修复连接电阻率测量设备电极的破损电缆。这种昂贵的仪器通常用于检测土壤中的水和矿物质,但无法承受缆车站下方岩面的冰冻温度和频繁的雷击。
然而,保持它的运行是一项至关重要的任务。在云层之中,科学家们正在将其部署用于创新目的——监测岩壁中的永久冻土层。
永久冻土最常见于极地地区,是持续冻结至少两年的土壤和岩石材料。通常它位于一个“活动层”之下,该层会根据季节融化和冻结。鲜为人知的是,在陡峭的山壁上也可以找到永冻土。
在欧洲阿尔卑斯山,每年都有越来越多的冰块融化——它正在威胁着它所在的山脉。
阿尔卑斯山的永久冻土往往位于 2,500 米以上,深入坚硬岩石的裂缝中,有助于将它们粘合在一起。没有它,山腰会变得不稳定。
融化发生在两个不同的时间尺度上,他是实验室的一名成员,也是研究阿尔卑斯永久冻土如何受气候变化影响的最著名研究人员之一。每年夏天都会出现短期解冻,但自 2015 年以来在阿尔卑斯山的这一地区更为频繁的热浪正在造成损失。
如果夏天更暖和,活动层,也就是永久冻土层上方总是在夏天融化的层,每年都会变得更深。这意味着该层的一部分现在有史以来第一次解冻,这会引起岩石的不稳定。
另一个时间尺度可以通过嵌入岩面的传感器网络收集的长期数据看到——它表明每 10 年岩石深处的平均温度增加 1C (1.8F) ,由于逐渐加深夏天解冻。这种稳定而缓慢的变暖也会引发落石。
2011 年的另一次大规模落石揭示了可能的罪魁祸首——潜伏在裂缝下方的冰残骸。它只是证实了科学家们已经很清楚的事情,即异常大的落石的主要原因是古老的永冻土退化,填满了墙壁深处的裂缝。
这种永久冻土通常无法到达,但落石让我们有机会确定冰的年代。它的历史在 800 到 4,500 年之间。 然而,尽管年代久远,它似乎正在融化。
我们已经清楚地确定,永久冻土层退化是更大落石增加的主要原因之一
作为一名地貌学家和经验丰富的登山向导,在引发多次落石之后,他开始关注永久冻土。两年后,他和他的同事们利用人类观察者和摄像机在勃朗峰地块建立了一个监测网络,这使他们能够从迄今为止的 1,500 多个较大的落石中收集数据。
在过去的几年里,阿尔卑斯山许多地区发生的重大事件的数量正在迅速增加。
人们担心,在未来几十年里,更大的落石将彻底改变该地区山脉的景观。
有了它,徒步旅行者和登山者的危险也随之增加。2017 年发生大块落石,引发了沿山谷移动的岩石和泥土雪崩,造成 8 人死亡。
去年夏天,危险事件继续肆虐。受影响最严重的路线恰好是最受欢迎的路线——通往勃朗峰山顶最简单的路线。
这条上升路线每年吸引大约20,000 人,但在上升的过程中,他们都必须穿越臭名昭著的“死亡峡谷”。自 1990 年代开始以来,这段所谓的上山路线极易落石,已发生一百多起死亡事故。直到最近,登山者在岩石坠落的确切时刻穿越 20 米宽的山肩还得有点不走运,但在过去的几个夏天,飞石几乎经常发生,登山向导说。2022 年 7 月,为经验不足的登山者有效地关闭了这座山。
我们已经清楚地确定,永久冻土层退化是导致较大落石增加的主要原因之一,研究表明,山肩上部的地面温度以每十年 2C (3.6F) 的速度增加。
世界上可能没有这样的地方,你可以直接走进永久冻土层。作为奖励,尖峰形状和连接平台使研究人员能够在不同方向的岩面之间轻松移动。
第一个温度传感器科学家们花了几天时间在坚硬陡峭的花岗岩墙上钻了三个 10 米深的钻孔。现在,来自各种类型传感器的十多年数据让我们更清楚地了解随着气候变暖,这层深层永久冻土层是如何受到温度升高的影响的。
他们的分析表明,由于夏季热浪导致那里的温度升至-2 到 0C(28-32F)之间,永久冻土最具破坏性的变化通常发生在岩石表面以下 6 米或更多米处。对 209 次落石的热模型显示,在岩面崩塌之前的两个月零一到五天,地表的气温比平时要高。
冰的融化可以通过几种方式导致大量岩石分离。最常见的是,现有裂缝中积聚的水会产生足够强大的静水压力,从而扩大或破坏裂缝。在其他地方,永久冻土可能是唯一将两个岩层粘在一起的东西。
我们可以在实验室中看到,如果你将两个岩石层与冰连接起来,即使在 -3C [27F] 时也已经开始分离。
科学家们现在正试图更多地了解岩面崩塌所涉及的物理过程。
水还可以有效地将地表的热量带入裂缝,因此我们想知道有多少水进入了岩石,又是从哪里来的。 方便的是,在迷笛高站黑暗的隧道中,水从裂缝中渗出,更容易采集样本。为了了解融雪中有多少水,科学家们使用了一个古老的简单技巧——用荧光色给不同的积雪染色。
通过这种方式,我们已经确定了三个不同的来源,但在2022年8 月,雪融化了,水仍然来自某个地方。在某些日子里,收集桶比平时更满,没有明显的原因。这一切都可能指向永久冻土融化,因此科学家们正在采用不同的方法来了解他们收集的水在岩石中停留了多少时间。如果它非常古老,则可能表明古老的永久冻土层正在融化。
与此同时,在 69 公里外,另一组科学家正在从另一个非凡的永久冻土野外实验室收集数据。4,478 米高的马特洪峰,被广泛认为是世界上最美丽的山脉之一。受到2003 年热浪之后发生的落石事件的启发,科学家于 2006 年开始建立无线传感器网络。任务困难,主要是因为没有通往马特宏峰山顶的缆车,只有艰难的攀登路线。然而,在接下来的 10 年里,他们设法建立了一个由 17 种不同类型的传感器组成的网络,这使他们能够收集超过 1.54 亿个数据点。
该网络围绕落石最严重的位置而建,包括温度传感器、摄像机、测量裂缝加宽的“裂缝计”、倾斜仪、GPS 传感器和地震传感器,帮助他们测量裂缝深处冰的形成和融化岩石。
所有这些现场测量和实验室实验都有助于建立计算机模型,以帮助预测山区永久冻土在温度升高时的行为。研究人员希望这将使他们能够在相似海拔的任何山脉中识别出最危险的位置。
但可能还需要 20 年的时间和更多的数据,直到这样的模型能够足够好地预测大型落石。
与此同时,一些调查结果已经直接帮助保护登山者的安全。例如,众所周知,阿尔卑斯山北面最频繁的落石发生在海拔较低的地方,但发生频率高于南面。更具体地说,由于传感器网络,科学家们已经确定了夏季穿越山沟的最不危险时间——早上 9 点到 10 点,尽管仍然鼓励登山者在出发前检查条件。
最热衷于实践这一知识的是登山向导,他们中的许多人每年在山上度过多达 200 天,并且亲眼目睹了气候变化的影响。在 7 月初,我们现在遇到了通常在 8 月看到的情况。作为回应,向导选择在较冷的条件下攀登某些路线,而完全避开其他路线。他们为客户提供低海拔和风险较小地区的山地探险。
我们学会了发现令人担忧的迹象——水从裂缝中倾泻而出、墙壁发出奇怪的声音或特定裂缝每年都在变宽的证据。
由于没有意识到这些威胁,许多不熟悉当地情况的登山者仍然选择在危险的条件下攀登。
在阿尔卑斯山,永冻土地区有947 个基础设施要素,从山间小屋到滑雪胜地的缆车。其中一些已经受到解冻的影响。他认为,确保阿尔卑斯山和许多游客的安全只会是一个越来越大的挑战。
十年前,我还没有完全意识到我们将看到的巨大变化。所以现在我可能无法想象我们在未来十年可能面临的进程速度。
源:BBC
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