从1974年到1976年,我们对巴基斯坦巴托拉冰川进行考察取得的成果,使被冰川洪水冲毁的中巴公路又快又好地得到修复,是既具有重大的政治经济价值,又有重要学术理论意义的大事。它是中国冰川学成长的一个标志。同时,在我的冰川事业生涯中,也是我能较好地发挥创造性,收获最大的一个时期。
1973年春夏之交,在距中巴边境不远巴基斯坦境内的冰峰雪峰中,一股凶猛的冰川洪水突然爆发,将连接中巴两国的交通要道喀喇昆仑公路跨越冰川主排水道上的一一座桥梁冲毁,紧接着,主排水道又突然改道,冲毁了另一座桥梁和路基。这条重要的中巴友谊之路受到严重毁坏,一时难以通车,在政治经济等各方面都造成了巨大的损失,引起中巴双方深深的焦虑。必须尽快修复,无疑这是一致的要求,但是,如此严重的损毁,到底如何修复?是临时权宜之计,还是长治久安之策,是彻底改道,还是原址修复,一时众说纷纭,莫衰一是。
经过中巴双方有关人员的周密细致的协商,一致认为这条公路必须尽快修复,但又必须避免同类事件再次发生,以求公路能长期畅通无阻。一致同意,由中国派出专门的冰川考察组,对公路通过地区的喀喇昆仑山巴托拉冰川进行实地考察,摸清它的底细,特别是对它是否有再次兴风作浪的可能性等规模特征,必须彻底弄清楚。然后,在科学的基础上,提出切实可靠的既安全又经济的公路修复方案。
1974年初,我奉命组织考察队,要求在两年内完成任务,提出有科学根据的最佳公路修复方案。这项关系重大、时间紧迫的任务,一时真使我寝不安枕、食不甘味。应该如何完成这项只许成功,不许失败的重要任务,心中无数。
经过一段时间的反复思考,在我的思想中逐渐形成一个工作原则:必须遵循实践论的认识论,扣紧目标,步步深入,把计划中的对巴托拉冰川实地考察所得的实际情况,和当时国际上冰川研究中已经提炼出来的理论知识结合起来,进行多途径探索,摸着石头过河,一定要避免主观片面性。作为领导,我自己对问题的考虑要先走一步,然后必须充分发挥考察队同志们的集体智慧,共同得出一致结论,解决问题。这样,思想上逐渐明确,心里也慢慢有了底。
经过查阅文献,得知喀喇昆仑山有许多破坏力巨大的跃动性川。巴托拉冰川书上有名,在世界的中纬度地带内,长度超过50公里的八大冰川之一。它曲折蜿蜓在异常险峻的冰峰雪岭之间,要完成对它的全面考察,任务显然是十分艰巨的。
1974年4月,考察队经过长途跋涉,到达巴托拉冰川现场。这时,考察队的全体同志已获得了一项共识,一致认为这次重大的考察研究任务的核心是预报,必须能正确预报未来数十年的冰川进退变化、冰川融水的最大水量、冰川融水通道的可能变化、地下埋藏冰的分布情况,以及它们对公路的可能危害,等等。没有这些科学准确的预报,切实可靠的公路修复方案,便是无本之木、一切都无从谈起。为了准确预报未来,又必须对过去的历史和现状有全面的了解,摸清它的变化特征和转化机制。
我们的调查研究工作,是自下而上,由近及远地开始的。首先在巴托拉冰川的末端地区进行广泛深入的调查了解,同当地居住的老人进行座谈,他们讲述了他们当时目击冰川洪水爆发时惊心动魄的情景,提供了许多第一手资料。我们把这些材料和事先调查到的情况,同以往考察者零星的文献记录相结合对照,经过大家讨论研究,得出结论,认为公路受冰川洪水破坏,有两个主要原因,一个是冰川融水的通道在冰川内部突然改道。以前这条冰川的融水都是在冰川的末端部位向外流泻,公路的主排水道上的桥梁原来就是根据这个情况设计的。但是,巴托拉冰川这一次却一反常态,大量的冰川融水突然从冰川南侧的颈部另辟蹊径,汹涌倾泻,使人们猝不及防,冲毁公路。另一个原因是,被冲毁的桥梁的跨度孔径大小,它是当时的勘测人员按他们在冬季探测到的冰川融水量设计的,一到夏季,冰川强烈消融,融水量大增,比冬季时大几十倍之多,原来的桥梁孔径染色容纳不了而被冲毁。
摸清冰川未端的情况比较容易,但是,这只解决问题的一小部分。而巴托拉冰川的变化特征,它的发展趋势是前进还是退缩,前进的最大数量是多少,会不会前进到公路上把那一段公路葬身川腹,它的夏季最大融水量到底能到什么程度,等等,还都是未知数,如果这些情况不彻底摸清,问题便不能最后解决,切实可靠的公路修复方案仍然无从谈起。
59公里长、蜿蜒盘绕在喀喇昆仑山冰峰雪岭中的巴托拉冰川,在向我们挑战。我们必须征服它。摸清这条神秘莫测而又性格暴躁多变的冰川上游情况,便成为我们当时的主攻方向。
经过深入的讨论和研究,我们制定了一个工作方案:在冰川区布设两个水文观测断面,建立一处气象观测站,以冰川下游20公里一段为主,开展精密的地面摄影测量,和对冰川消融与运动的观测,从此一直往上,要考察到冰川上游的雪线以上,了解冰川的基本特征和可能积累状态。并且还要较广泛地搜集巴托拉冰川邻近地区的水文、气象和冰川的历史变化等资料。
经过几个月地在冰川上艰苦的工作,我们发现,巴托拉冰川并不属于快速进退的跃动性冰川,而是一条常态的积极活动冰川,但也不同于我国西部地区的大陆型冰川。根据地貌形态、气象分析和其他探测到的资料来判断,巴托拉冰川已显示出若干衰萎的现象。但是,它的末端目前又处于发展前进状态。据观测统计,从1966年至1974年的8月间,它前进了90米。而且根据历史文献记载,巴托拉冰川于本世纪初,曾经前进到中巴公路旁的洪扎河床,后来又退缩了。现在如果巴托拉冰川末端继续恢复前进,再次出现本世纪初的情况,那么,中巴公路的这一区段便必须改道,这样,修复工作就要既费时间,又耗资巨大。不过,如果能确有把握地肯定,我们费了几个月的努力探测到的巴托拉冰川已经显示出来的若干衰萎现象将继续发展,那么,它末端的前进就会推动后劲,很快就会停止,甚至出现退缩。问题是:在它推动前进的劲头之前,还能继续前进多少距离。这样,准确地预报巴托拉冰川的最大前进值,便成为我们当时工作的关键。因为如果前进的距离短,不会出现本世纪初的情况,那就万事大吉,公路的修复工作就要简单得多,万一前进的距离长,威胁到公路的路基,那就必须考虑改道的问题了。
问题既已明确,如何解决?这方面我们既无经验,可供参考的国外文献也不多。这就迫使我们必须创造性地解决这个问题。
这时已到了1974年的年底。考察队经过周密讨论,决定留一部分同志在冰川现场,继续维持各种观测;一部分同志回国查阅有关国际文献,并绘制巴托拉冰川末端地形图,计划第二年的工作方案。
我们在国际文献中只找到两个冰川进退预测的先例:一个是原苏联学者使用重复摄影测量和重复重力测厚的方法,经过8年的研究考察,得出了帕米尔熊冰川将于3年后再次前进的预报;另一个是西方学者用测制地形图的方法,在连续3年的冰川积累和运动数据的基础上,经过较严密的理论计算,得出了加拿大贝化敦冰川将于20年后出现冰面高涨,危及附近一个铜矿的预报。这两个成功的预报,都以冰川物质平衡计算为基础,对我们颇有启发作用。但是,巴托拉冰川的面积,几乎10倍于上述两条冰川,支流又多,而且它的发源地粒雪盆高达5000米以上,要对它进行全面的物质平衡观测,几乎是不可能的,而且两年的期限已经过去一半,时间不容许那样精雕细琢,怎么办?
考察队经过反复充分的讨论研究,决定了1975年的工作方针:增加冰川重力法测厚内容,要求队员能一次就较准确地测定冰川下游段各剖面上的厚度;进行重复的冰流速和消融测量,观测短期内的变化;对冰川全流域进行摄影测量。同时,进行树木年轮气候研究,以摸清冰川进退变化的气候原因。
经过几个月的努力,在充分实践的基础上,我们的思想认识也获得了飞跃,悟出了两种预报方法,一种是冰川末端运动速度递减法:当冰川下游消融加剧,厚度变薄,冰川运动速度减慢,上游运动来的冰量与消融掉的冰量相等时,冰川即停止前进。根据这个原理,按照1974~1975年对巴托拉冰川实测到的冰流速和冰面消融速度,我们计算出,巴托拉冰川还将继续前进到末端的冰崖以下240米处终止。
这种预报方法简单易行,但不尽完善。因为冰流速是个变数,我们于1974年在冰崖处测到的冰流速只有每年10到20米,但根据记录,在最近200年内,它的冰流速最快时可达每年61米至73米。冰川前进时流速大,后退时流速小。在沿巴托拉冰川上下游12个断面探测到的数据,表明冰流速也不相同,高速区和低速区相互交替出现。在冰川的消融值方面,也随着气温、辐射和冰川表面岩屑覆盖的不同而发生相当的变化。整个看来,在时间和空间上都呈现波动变化的现象,而且错综复杂。由此,我们悟出了第二种预报方法,即波动冰量平衡法:必须较准确地计算出变化着的冰的流速、流量、消融量、运动波的传递速度,以及冰川前进必须具备的坡度和厚度等参数,才能准确地预报冰川的前进值。我们的思想认识经过了这样一段发展过程,才到达了这个比较符合实际的境界,这种预报方法应该说是比较完善的。
根据这个预报方法的大原理,我们进行了一套较复杂的计算,最后科学地断定:巴托拉冰川近年来在继续前进,但它的极限前进值只有180米,最终将在距中巴公路300米左右处停止前进。巴托拉冰川前进的年限从1975年算起为16年。16年以后,它将转入退缩,而且这个退缩将会延续到2030年以后。
此外,我们还根据探测和计算的结果,确定巴托拉冰川的融水1973年突然改道后,目前的水道是稳定的,在相当长的时期内不会再次改道,因而也排除了这方面的担扰。对于巴托拉冰川的融水量,我们也进行了计算。它的百年一遇的最大融水量为每秒570多立方米,而目前的融水排泄水道能容纳融水的百年一遇的极限可达每秒690多立方米。两相比较,绰绰有余,不会发生问题。
我们还对现在的公路路基进行了探坑调查、钻孔测温和地面形态观测,断定公路下不存在埋藏大片地下冰的隐患,从而排除了是否要改变路线的最后一个疑虑。
根据以上对巴托拉冰川考察两年后得出的科学结论,考察队如期向有关方面提出了中巴公路无需改道、加大桥梁孔么等安全、合理、经济、可靠的修复方案,迅速为筑路工程指挥部接受。1978年,这条连结中巴两国的友谊纽带终于修复通车。
十多年过去了。现在这段公路经过考验复核,两次现场验证,证明巴托拉冰川的进退、冰面的增减、冰川的运动速度和消融等,都与考察队的预报基本一致。而且由于地球近年来气候的转暖,巴托拉冰川消融增加,没有前进180米就开始退缩了。
我们在对巴托拉冰川考察的同时,还获得了一项有重要意义的“副产品”成果。那就是对巴托拉冰川附近地区的泥石流研究。巴托拉冰川以南18公里处的帕提巴尔沟,1974年春夏之交发生了一次特大泥石流,洪水夹带着千万吨石块像一条巨大的泥龙,从山顶上势不可挡地倾泻下来,堵塞了山下的洪扎河,把中巴公路上的另一座大桥也淹没了。这样的灾害是不是会在这个地区再次发生?被淹的大桥应如何修复才能避免再次受害?这些问题对修路施工部门是很大的困扰。
我们在不影响巴托拉冰川考察的情况下,对这次特大泥石流的源头部分进行了两次深入的考察,发现这次泥石流是一条跃进性冰川造成的。由于地形特殊等原因,这次泥石流已经把这条冰川的固体物质“洗劫一空”,因此可以肯定在近数十年内,这条冰川不会再爆发这样规模巨大的泥石流。我们的考察结论,给修路施工部门提供了重要的科学依据,他们很快就把被淹大桥经济合理地修复了。
在历时两年的巴托拉冰川考察中,考察队全体同志上下一心,团结一致,的确打了一个漂亮的胜仗。每个同志都长时期起早贪黑,勤奋地工作着。我当时已近花甲,两鬃起霜,但仍干劲十足,和同志们一起轮班站岗,一起挥锹抡镐,一起进行水文气象观测,常常清晨五时起床,冒着雪山上刮下来的刺骨寒风,到冰川气象站进行第一班观测,有时又要在漆黑的洪峰水文,几乎一刻不停地工作着。在这整整两年的时间里,考察队的同志们表现出高度的工作责任感和爱国光荣感,全身心地投入艰苦的工作。我们的目标明确一致,就是要尽一切力量,为又快又好地修复这条重要的友谊公路,提供最好的方案,为国家争得荣誉。
考察队的同志在工作中取得优秀成果的同时,在各方面都得到了很好的锻炼,思想境界和业务水平等都得到了明显的提高。他们在困难的环境中苦干学习,摸索前进,真是被重大的任务担子“压出来了”。作为考察队的业务领导人,我觉得这两年是我1947年参加革命以来,收获最大的两年。我在这时期中,能全力以赴地进行科学考察研究,冰川业务知识得到较快较大的增长,因而工作创造性也得到了较好的发挥。
当然,巴托拉冰川考察的巨大成果,也是和巴基斯坦朋友和筑路指挥部同志的热情帮助和全力支持分不开的。巴方领导向我们提供了直升飞机等现代化运输工作,我们可以根据工作需要,随时调动它们,如运送科学考察仪器材料和生活用品等。在自然条件极端严峻,无法前往的地方,我们有时还乘直升飞机进行空中考察,以补不足。巴基斯坦当时的布托总理还在百忙中到指挥部看望我们,给我们很大的鼓舞。
1976年,我和全队同志联合撰写了《喀喇昆仑山巴托拉冰川考察与研究》的科学总结,于1980年出版,其中主要部分在《中国科学》杂志上用中英文发表,并在国际学术讨论会上进行交流,受到了中外冰川学者的重视和好评。美国著名冰川学家迈尔对我们群策群力、蚂蚁啃骨头的精神表示赞扬。他说,中国冰川学者在野外工作期间,没有利用计算机等先进设备,而能作出如此精确的冰川预报,这是非常出色的成就。1982年,中国国家自然科学奖励委员会经过评选,授予这部著作自然科学奖三等奖。这是我国冰川学建立以来,所获得的最高荣誉,也是我国冰川学发展的一个里程碑。