踏遍高原探廊道
野外總行程122800公里，野外科考43次，取樣3500余件，野外工作718天……這些數(shù)字，見(jiàn)證與丈量著青藏地區(qū)高等級(jí)公路多年凍土段和特定交通廊道地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估科考隊(duì)在第二次青藏高原科考中的汗水與腳步。
青藏高原被譽(yù)為“世界屋脊”“亞洲水塔”和“地球第三極”，是國(guó)家重要的生態(tài)安全屏障，蘊(yùn)藏著地球生態(tài)環(huán)境的密碼。自參與第二次青藏高原綜合科學(xué)考察以來(lái)，在應(yīng)急任務(wù)負(fù)責(zé)人孟興民教授帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)一次次深入高原全域，用腳步丈量雪域、用科考探尋真相，肩負(fù)起查清青藏地區(qū)高等級(jí)公路多年凍土段和中尼交通廊道沿線災(zāi)害及生態(tài)本底、揭示成災(zāi)機(jī)制及道路工程影響、預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)變化等核心使命。
從積石山地震現(xiàn)場(chǎng)，到海拔5000米的唐古拉山；或從拉薩出發(fā)，沿雅魯藏布江河谷西行，翻越喜馬拉雅山脈到達(dá)吉隆口岸，蘭大科考人克服了高寒、缺氧、大風(fēng)、暴曬、極端天氣、野生動(dòng)物侵襲等惡劣情況，高質(zhì)量完成了青藏地區(qū)高等級(jí)公路多年凍土段、中尼交通廊道的地質(zhì)災(zāi)害與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等核心任務(wù)，并提出了這些地區(qū)的道路工程沿線地質(zhì)災(zāi)害和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)防控關(guān)鍵技術(shù)與對(duì)策。
一系列研究成果，為青藏高原可持續(xù)發(fā)展、重大工程建設(shè)安全及全球生態(tài)研究提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐，在雪域高原書(shū)寫(xiě)下了屬于蘭大人的科研答卷。
雪域高原上的毫米級(jí)“透視眼”
打開(kāi)地圖，我國(guó)高速公路網(wǎng)已經(jīng)延伸至祖國(guó)的每一處邊界。上世紀(jì)70年代，我國(guó)成功建設(shè)了多年凍土地區(qū)的全天候通車(chē)二級(jí)公路——青藏公路，使其成為全球服役年限最長(zhǎng)的多年凍土瀝青公路。2017年，世界上首條多年凍土區(qū)高速公路——共（和）玉（樹(shù)）高速公路建成通車(chē)，讓我國(guó)的凍土高速公路建設(shè)技術(shù)走在了國(guó)際前列。
而如今，氣候變化導(dǎo)致高原多年凍土不斷退化，誘發(fā)了一系列的地質(zhì)災(zāi)害和凍土工程病害，僅青藏公路工程病害率就超過(guò)30%，遠(yuǎn)超過(guò)了全球同類地區(qū)。對(duì)氣候更為敏感的熱融型地質(zhì)災(zāi)害，成為研究區(qū)過(guò)去十年中發(fā)育最為顯著的地質(zhì)災(zāi)害，也將成為青藏公路多年凍土段未來(lái)的主要威脅。
熱融滑塌地球物理勘查
“尤其是熱融滑塌在過(guò)去十年間增長(zhǎng)極為迅速，其數(shù)量與面積分別增加了約1.5倍與3倍?！眻F(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)未來(lái)氣候變化條件下地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)的陳冠教授介紹。
因此，查明青藏公路多年凍土段沿線地質(zhì)災(zāi)害的時(shí)空演化并預(yù)測(cè)其未來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)該路段的安全運(yùn)營(yíng)與維護(hù)就變得至關(guān)重要。
在本次科考中，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)查清了青藏地區(qū)高等級(jí)公路多年凍土段及中尼交通廊道的地質(zhì)災(zāi)害、孕災(zāi)因子、生態(tài)系統(tǒng)及生物多樣性的歷史與現(xiàn)狀，揭示了地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布與成災(zāi)機(jī)理，明確其對(duì)已建、未建、在建工程的具體影響，為后續(xù)防控工作奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
通常在出野外之前，地質(zhì)工作團(tuán)隊(duì)會(huì)先用InSAR技術(shù)和光學(xué)遙感當(dāng)“千里眼”，解譯識(shí)別影像中可監(jiān)測(cè)的災(zāi)害體及災(zāi)情信息，完成初步的災(zāi)害分布與范圍劃定，為野外科考錨定關(guān)鍵點(diǎn)。然而在青藏高原這片古老又神秘的土地上，監(jiān)測(cè)技術(shù)的適用性就給科考團(tuán)隊(duì)提出了第一個(gè)難題。
青藏地區(qū)高等級(jí)公路多年凍土段地質(zhì)災(zāi)害考察隊(duì)合影
“凍融作用讓青藏高原的山體‘脾氣’變得捉摸不透，時(shí)而凍脹隆起、時(shí)而融沉收縮，這種反復(fù)起伏的變形，讓該區(qū)域的地質(zhì)監(jiān)測(cè)工作尤為困難?！眻F(tuán)隊(duì)中負(fù)責(zé)利用InSAR做前期災(zāi)害識(shí)別與潛在災(zāi)害預(yù)測(cè)的張毅副教授說(shuō)。
擅長(zhǎng)捕捉毫米級(jí)變形的InSAR技術(shù)，本是地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的“得力干將”，但面對(duì)高原凍融型災(zāi)害卻出現(xiàn)“水土不服”。
面對(duì)從未經(jīng)歷過(guò)的技術(shù)瓶頸，團(tuán)隊(duì)沉下心來(lái)深耕高原凍融災(zāi)害的變形規(guī)律。通過(guò)長(zhǎng)期觀測(cè)區(qū)域?yàn)?zāi)害體的運(yùn)動(dòng)特征，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)想要識(shí)破凍融型災(zāi)害的“偽裝”，不能只看單一的變形速率，必須結(jié)合完整的持續(xù)時(shí)間序列運(yùn)動(dòng)規(guī)律，才能精準(zhǔn)鎖定隱患。
這一創(chuàng)新思路讓InSAR技術(shù)在高原“重獲新生”，成功實(shí)現(xiàn)了災(zāi)害隱患的高效早期識(shí)別。這項(xiàng)專為高原量身打造的識(shí)別技術(shù)，為高海拔復(fù)雜環(huán)境下的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)提供了全新的“蘭大方案”，也為野外工作打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
揭秘緩坡下的“隱形巨獸”
“青藏高原在長(zhǎng)期的地質(zhì)演變過(guò)程中形成了最復(fù)雜的地質(zhì)地貌。在青藏高原上開(kāi)展研究，是我們每一個(gè)地質(zhì)人的驕傲?！泵吓d民說(shuō)，團(tuán)隊(duì)聚焦青藏高原重大地質(zhì)災(zāi)害、凍融災(zāi)害成災(zāi)機(jī)制，厘清了災(zāi)害的變化規(guī)律、成災(zāi)條件，并揭示了其發(fā)育機(jī)理與潛在重大災(zāi)害活動(dòng)特征及變化趨勢(shì)。
科考過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)在青藏高原東北緣貴德盆地及周邊，即日月山倒淌河鎮(zhèn)清水湖一帶，鎖定了現(xiàn)今全球范圍規(guī)模最大的地震液化誘發(fā)側(cè)向擴(kuò)展滑坡。
“這個(gè)地方的坡度只有3-5度，肉眼幾乎難以察覺(jué)，按常識(shí)判斷根本不可能發(fā)生滑坡。”張毅回憶道。但就是在這樣的緩坡區(qū)域，卻出現(xiàn)了面積超5平方公里的巨型滑坡，如此規(guī)模的滑坡在緩坡地帶極為罕見(jiàn)。
時(shí)間回溯到2019年，在一次國(guó)際合作交流中，孟興民首次關(guān)注到這處特殊的滑坡區(qū)域，并提出核心科研假設(shè)：這絕非普通滑坡，其成因必然與地震液化相關(guān)。孟興民解釋，唯有地震液化才能讓巖土體強(qiáng)度瞬間喪失，進(jìn)而使物質(zhì)在極緩坡度下發(fā)生大規(guī)模側(cè)向運(yùn)動(dòng)。而地震液化導(dǎo)致的滑坡體積可達(dá)普通滑坡百倍以上，其傷害力也更驚人。
滑坡體的物質(zhì)調(diào)查與取樣
為驗(yàn)證這一假設(shè)，蘭大團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了艱辛的實(shí)地考察。團(tuán)隊(duì)成員4次奔赴研究區(qū)域。2025年春節(jié)剛過(guò)，張毅與團(tuán)隊(duì)成員便放棄休假，啟程前往現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展調(diào)查。通過(guò)長(zhǎng)期系統(tǒng)的野外勘測(cè)、樣本采集與實(shí)驗(yàn)室分析，結(jié)合年代學(xué)測(cè)試技術(shù)，團(tuán)隊(duì)最終厘清了滑坡的完整演化脈絡(luò)。
6000年前，青藏高原上的“穩(wěn)定鎖”——永久凍土，變成了季節(jié)性凍土。凍融循環(huán)改變了地下水分布，再加上深厚的砂礫石堆積層，一旦遭遇地震，飽水的砂礫石就會(huì)像稀泥一樣液化，最終形成了體積超5億立方米的巨型滑坡。
這一發(fā)現(xiàn)為當(dāng)下氣候變暖背景下的高原災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)敲響了警鐘。如今氣候變暖讓凍土持續(xù)退化，再加上板塊擠壓帶來(lái)的活躍地震，這樣的液化風(fēng)險(xiǎn)將越來(lái)越高。
青藏地區(qū)建設(shè)有高速公路、鐵路等關(guān)鍵交通設(shè)施，未來(lái)還將有更多民生與工程建設(shè)落地。這一結(jié)論為高原工程選址提供了剛性的科學(xué)依據(jù)，也為全球其他凍土分布區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防控提供了重要參考。
做災(zāi)害一線的逆行者
日月山巨型側(cè)向擴(kuò)離滑坡還不是個(gè)例。2023年積石山地震中的金田-草灘滑坡，更讓團(tuán)隊(duì)揭開(kāi)了另一種隱蔽的災(zāi)害真相，用科學(xué)力量為災(zāi)后防控提供了關(guān)鍵支撐。
在自然災(zāi)害面前，除了逆行而上的救援人員，科研團(tuán)隊(duì)也是守護(hù)安全的“逆行者”之一。2023年12月18日積石山地震剛發(fā)生，孟興民立刻召集團(tuán)隊(duì)能動(dòng)身的老師和學(xué)生第一時(shí)間奔赴災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)。12月的西北天寒地凍，滑坡后的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境更是惡劣，寒風(fēng)刺骨、積水遍布，腳下的道路泥濘難行?！拔覀?cè)诜e水中深一腳淺一腳蹚水前行。為了獲取最真實(shí)的第一手資料，大家頂著嚴(yán)寒，純靠人力完成現(xiàn)場(chǎng)取樣、物探測(cè)試等一系列基礎(chǔ)工作。”張毅回憶道。
這一滑坡起初被廣泛報(bào)道為由“砂涌”引發(fā)，經(jīng)蘭大團(tuán)隊(duì)現(xiàn)場(chǎng)勘察與深度研判，最終被糾正為地震觸發(fā)的“雙層液化型滑坡”。曾潤(rùn)強(qiáng)解釋道，這一結(jié)論不僅及時(shí)厘清了認(rèn)知偏差，更首次提出了河流階地滑坡的全新成災(zāi)機(jī)制。
滑坡體的物質(zhì)調(diào)查與取樣
團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，地處青藏高原邊緣與黃土高原過(guò)渡帶的金田-草灘滑坡因獨(dú)特的地貌單元、活躍的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，加上長(zhǎng)期人工灌溉帶來(lái)的地下水條件改變，共同為滑坡發(fā)生埋下伏筆。
很難想到，看似穩(wěn)固的河流階地，竟藏著這樣的隱患：地層里的砂土與黏土夾層，人工灌溉改變了地下水條件，在突發(fā)的地震震動(dòng)下會(huì)先后液化，最終形成破壞力極強(qiáng)的泥流。
這一發(fā)現(xiàn)，不僅填補(bǔ)了山前河流階地滑坡研究的空白，更像一聲敲響在黃土高原地區(qū)的警鐘。
“黃河上游的蘭州、西寧等城市，人們世代生活在土壤肥沃的黃河階地之上，長(zhǎng)期的人工灌溉讓松散的黃土早已打破了水鹽平衡，再遇上活躍的地震，極容易觸發(fā)大規(guī)模液化滑坡。”孟興民介紹。
在推進(jìn)黃河上游高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程中，必須兼顧工程建設(shè)安全與地質(zhì)環(huán)境承載能力。蘭大團(tuán)隊(duì)的研究，正是為這片土地的安全，筑牢了關(guān)鍵的科學(xué)防線。
摸清中尼交通廊道的生態(tài)“家底”
中尼交通廊道是共建“一帶一路”倡議下連接中國(guó)與尼泊爾的核心樞紐，以中尼公路、鐵路為骨干，串聯(lián)中國(guó)西藏拉薩、日喀則、吉隆口岸及尼泊爾加德滿都等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，堪稱區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。中尼廊道中國(guó)段大多地區(qū)地勢(shì)高亢，地形、土壤、水文、氣候條件非常復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境極為脆弱，同時(shí)又分布有豐富多樣、獨(dú)具特色的高寒生態(tài)系統(tǒng)類型和珍稀瀕危動(dòng)植物類群，是全球生物多樣性保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。
中尼公路自上世紀(jì)60年代末建成后，歷經(jīng)多次重建、翻修，擬建中尼鐵路工程也即將實(shí)施，無(wú)論是已建、在建還是擬建工程，以及其周邊發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害，無(wú)疑都會(huì)對(duì)路域生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響，成為區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境退化的主要驅(qū)動(dòng)因素。
青藏地區(qū)特定交通廊道生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估考察隊(duì)合影
在此背景下，承擔(dān)專題任務(wù)的岳東霞教授團(tuán)隊(duì)肩負(fù)起為中尼交通廊道（國(guó)內(nèi)段）做一場(chǎng)全方位“生態(tài)地質(zhì)體檢”的重任。他們的核心任務(wù)，是系統(tǒng)調(diào)查廊道沿線的生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)與地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，搭建起植物物種多樣性數(shù)據(jù)平臺(tái)，摸清沿線野生動(dòng)物的分布規(guī)律、食物網(wǎng)構(gòu)成及棲息地情況，讓這條跨境通道的生態(tài)地質(zhì)“家底”首次清晰呈現(xiàn)。同時(shí)評(píng)估廊道道路工程建設(shè)及地質(zhì)災(zāi)害對(duì)動(dòng)植物多樣性的影響。
團(tuán)隊(duì)黃德軍教授專攻中尼交通廊道的動(dòng)物生物多樣性調(diào)查和狹域動(dòng)物物種保護(hù)對(duì)策。曾潤(rùn)強(qiáng)副教授專注于中尼交通廊道地質(zhì)災(zāi)害的分布規(guī)律與特征，以及氣候變化對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的影響、地質(zhì)災(zāi)害對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)。李亞軍老師專注于中尼交通廊道的受損生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)策及關(guān)鍵修復(fù)技術(shù)。
隊(duì)員們?cè)谶M(jìn)行土壤取樣
中尼交通廊道道路通過(guò)區(qū)海拔介于2794m-5185m之間，平均海拔高達(dá)4497m，惡劣的自然環(huán)境給科考工作帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。3年內(nèi)團(tuán)隊(duì)共組織實(shí)施了11次野外科考，共計(jì)開(kāi)展野外工作286天，野外總行程超過(guò)55800公里，足跡遍布廊道沿線的山山水水。為了獲取道路工程對(duì)路域生態(tài)系統(tǒng)影響的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)在中尼公路、高速和鐵路沿線設(shè)置了39個(gè)植物樣地528個(gè)樣方，53個(gè)動(dòng)物樣地，采集各類動(dòng)植物及土壤樣本1300余件。
樣方調(diào)查
在1平方米見(jiàn)方的草本植物樣方中，科考隊(duì)員匍匐在地，仔細(xì)清點(diǎn)植物的數(shù)量與種類，用相機(jī)為它們拍下“證件照”。若是遇上植物茂密的河谷區(qū)域，這1平方米樣方內(nèi)的植物，有時(shí)需要一名隊(duì)員清點(diǎn)一整天。植物雖然繁多但幸好可見(jiàn)，但動(dòng)物們的蹤跡卻總是讓科考隊(duì)員們難以捉摸。守著高清攝像機(jī)的科考隊(duì)員們，只能在寒風(fēng)中等待動(dòng)物們的身影。
狹域物種，特指分布范圍狹窄、對(duì)生存環(huán)境要求苛刻的物種，這類物種往往面臨更高的滅絕風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察與科學(xué)核算，科考團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)中尼交通廊道沿線共分布著13種狹域植物物種，其中3種被列入《世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄》，密葉紅豆杉被同時(shí)納入《瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約》與《全國(guó)極小種群野生植物拯救保護(hù)工程規(guī)劃》。
動(dòng)物調(diào)查中，同樣有令人驚喜又揪心的發(fā)現(xiàn)：瀕危物種獵隼，僅在聶拉木捕捉到一只身影；易危物種中華斑羚，也僅在吉普大峽谷附近發(fā)現(xiàn)一頭蹤跡。兩種珍稀動(dòng)物的罕見(jiàn)現(xiàn)身，不僅印證了區(qū)域生態(tài)的獨(dú)特價(jià)值，也凸顯了中尼交通廊道沿線生物多樣性保護(hù)的迫切性。
在青藏高原的大地上，科考隊(duì)員要面對(duì)的不僅是高寒、缺氧、暴曬，還有肆虐的狂風(fēng)?！拔覀兝锩娲┯鸾q服，外面穿登山?jīng)_鋒衣，都防不住刺骨的風(fēng)吹進(jìn)來(lái)?！痹罇|霞說(shuō)。
雖然每次出野外之前，團(tuán)隊(duì)都會(huì)做充足且詳細(xì)的準(zhǔn)備，但惡劣的環(huán)境下總是會(huì)有意外發(fā)生。對(duì)科考任務(wù)的堅(jiān)定信念，讓岳東霞團(tuán)隊(duì)用勇氣和智慧迎接環(huán)境的挑戰(zhàn)，“我們想了一個(gè)方法，把雨衣圍在最外面，防風(fēng)效果居然會(huì)很好?！?/span>
但因?yàn)橛暌虏煌笟?，在開(kāi)展科考工作過(guò)程中里面的衣服會(huì)被汗水浸濕，非常容易感冒。這些在常人看來(lái)難以忍受的艱辛，卻是團(tuán)隊(duì)成員口中的“日?！薄?/span>
沉甸甸的成果見(jiàn)證著他們的堅(jiān)守。團(tuán)隊(duì)提出一種創(chuàng)新路域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法：通過(guò)建立已有道路與植被蓋度的冪函數(shù)關(guān)系，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)擬建工程沿線植被覆蓋變化，再結(jié)合“暴露度-脆弱性”原理，算出工程建設(shè)后的生態(tài)系統(tǒng)脆弱性與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為工程規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。
團(tuán)隊(duì)打造了一套全新的路域生態(tài)系統(tǒng)脆弱性評(píng)估框架，從生境條件、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與服務(wù)三個(gè)維度多方位呈現(xiàn)2000-2022年廊道生態(tài)脆弱性的時(shí)空變化，這套框架聚焦生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部屬性，易應(yīng)用、可擴(kuò)展。此外，團(tuán)隊(duì)李亞軍老師還開(kāi)展了青藏高原生態(tài)修復(fù)技術(shù)效應(yīng)評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)了廊道區(qū)的高效固沙植物，為廊道生態(tài)保護(hù)與修復(fù)提供了新思路。
“那些能快速?gòu)?fù)綠的物種很可能是外來(lái)物種，貿(mào)然引進(jìn)會(huì)造成對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的入侵。而本土的砂生槐、毛刺錦雞兒等擁有更好的環(huán)境適應(yīng)性與長(zhǎng)期生態(tài)價(jià)值?！痹罇|霞說(shuō)。
從毫米級(jí)災(zāi)害識(shí)別技術(shù)的創(chuàng)新突破，到全球最大地震液化滑坡的真相揭曉；從積石山地震后的逆行求證，到中尼交通廊道的全面“生態(tài)體檢”……蘭州大學(xué)團(tuán)隊(duì)以硬核的技術(shù)實(shí)力、踏遍高原的執(zhí)著堅(jiān)守，不僅填補(bǔ)了學(xué)術(shù)空白、規(guī)避了工程風(fēng)險(xiǎn)，更深刻呼應(yīng)著國(guó)家生態(tài)安全戰(zhàn)略的時(shí)代需求。
未來(lái)，團(tuán)隊(duì)的研究將持續(xù)聚焦高原生態(tài)地質(zhì)演化規(guī)律，進(jìn)一步深化技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化，為青藏高原可持續(xù)發(fā)展、國(guó)家生態(tài)安全屏障建設(shè)提供更堅(jiān)實(shí)的支撐。
來(lái)源：蘭州大學(xué) 黨委宣傳部（融媒體中心）