珠穆朗玛峰,这座世界最高峰,不仅是登山者心中的圣地,更是地球科学领域至关重要的天然实验室。多年来,科学家们将一个又一个研究课题带上珠峰,从测量其精确高度,到钻取冰芯以还原数十万年前的气候状况,再到架设自动气象站观测高空大气,不断拓展着人类对地球的认知边界。
在很多人眼中,珠峰的重要意义源于其令人敬畏的高度。然而,对于研究大气环境的科学家而言,高度仅仅是表象,珠峰独特的地理位置才是关键所在。如果把地球的大气层想象成一间巨大的房间,那么珠穆朗玛峰就如同那扇最高且最特殊的“窗”,它不仅连接着我们日常呼吸的近地空气,还与更高空的大气紧密相连。
珠峰北坡大本营海拔约5000米,处于行星边界层与自由对流层之间的过渡区域。这里宛如一扇半开的“窗”,不同高度、不同地区的空气团在此不断交换、混合,使其成为观察地球大气运动的理想之地。众多科学家在此长期驻守,发现了一个令人费解的现象:按常理,珠峰人迹罕至,空气应极为纯净,但海拔5000米附近测得的臭氧浓度却并不低,且其变化规律与城市截然不同。城市中的臭氧通常在中午光照最强时快速生成,午后达到峰值;而珠峰的臭氧峰值却多出现在下午,甚至深夜。
这一现象引发了科学家们的深入思考:仪器所测得的臭氧,很可能并非当地生成。在高海拔的珠峰区域,不同高度的空气持续交换,这些臭氧或许来自数百公里之外。那么,污染物究竟是如何翻越喜马拉雅山脉,抵达“世界之巅”的呢?为了解开这些谜团,科学家们一次次走进珠峰,探寻地球大气循环留下的线索。
经过多年的观测和数值模拟,科学家们将目光聚焦于珠峰特有的一种局地环流——冰川风。珠峰北坡常年被大面积冰雪覆盖,白天阳光充足,但冰川表面升温缓慢,贴近冰面的空气始终保持低温。这些冷而重的空气会顺着山坡缓缓下滑,形成稳定的下坡气流,即冰川风。在珠峰北坡的山谷中,冰川风与其他气流相互作用,如同一个缓慢运转的“滚筒洗衣机”,持续推动空气的循环交换。冷空气沿坡下沉,较暖空气在侧壁上升,不同高度的空气不断被卷入这一循环,并在过程中重新分布。在这种持续的空气循环作用下,部分高空空气与低层空气发生交换,使得人们在5000米附近更容易观测到高空的臭氧特征,从而呈现出与城市完全不同的臭氧变化节律。
理解冰川风与大气循环的这套机制,意义远不止于破解臭氧之谜。珠峰位于青藏高原南缘,毗邻南亚污染源区。工业排放、燃烧产生的臭氧前体物和黑碳,是否能够跨越喜马拉雅山脉?它们又是沿着怎样的路径进入青藏高原,进而影响冰川消融、区域水循环甚至气候变化?这些问题,都需要更直接的观测证据来解答。然而,困难重重。地面监测站只能提供某一高度的数据,无法揭示污染物在不同高度之间的分布和输送情况。真正缺失的,是一条从地面延伸到8000米以上的大气垂直剖面。
要在8000米以上连续获取不同高度的大气数据,同时又不影响空气本身,这无疑是一项巨大的挑战。这就好比要评价一锅蛋花汤的口味,却不能把勺子、筷子伸进去影响蛋花的形状。科学家们需要到达8000米以上,按照要求反复采样,不能排放尾气,更不能搅乱原本层层分布的大气。过去几十年,科学家们尝试了多种方法。探空气球虽能飞到高空,但只能随风飘移,难以重复同一路径采样;直升机和油动固定翼飞机虽有航程优势,但发动机排放含有臭氧前体物和黑碳,相当于一边取样一边“污染样品”;普通多旋翼无人机起降方便,但会持续产生较强的下洗气流,扰乱不同高度空气的分层结构。
在2026年的“巅峰使命”珠峰科考中,大疆全新垂直起降运载无人机DJI EV50成为了科研团队的新选择。它采用复合翼构型,起飞和降落阶段依靠8个垂直动力模块,无需跑道,在海拔5200米的珠峰大本营即可完成起降;进入巡航后,由3台推进电机驱动固定翼飞行,完成约3700米爬升后,成功飞越8861米高度。相比持续依赖旋翼提供升力的无人机,固定翼巡航对周围气流的扰动更小,纯电驱动也避免了尾气排放对臭氧和颗粒物采样的影响。真正的挑战出现在飞行过程中。珠峰峰顶附近的大气密度仅为海平面的约四成,低温最低可达零下20℃,还伴随着剧烈的垂直风切变。空气变稀导致升力下降,低温使电池性能迅速衰减,风向和风速的瞬间变化可能让飞行器面临失速风险。为此,DJI EV50配备了电池自加热系统、空速管加热装置,以及能够实时感知空气密度、自动调整推力和飞行姿态的飞控系统,在极端环境下仍能保持稳定飞行,为连续获取高空大气数据提供了保障。
对于无人机而言,珠峰一直是最严苛的考场。稀薄的空气、极低的气温、复杂的风场,任何一项都足以让飞行性能大打折扣。大疆与珠峰的故事,并非始于这次大气科考,而是已经持续了17年。2009年,大疆创始人汪滔首次在珠峰地区验证飞控系统能否适应高海拔环境;随后几年,从ACE ONE飞控到Phantom系列,无人机不断刷新高原飞行能力。2022年,Mavic 3完成珠峰峰顶航拍,无人机第一次以影像记录下世界之巅;2024年开始,FlyCart系列又将无人机带入物资运输和应急救援场景,完成高海拔物资补给、垃圾清运、医疗物资投送等任务。到了2026年,除了运输平台,运载无人机FC100和测绘无人机M4E又参与到珠峰登山保障和昆布冰川三维建模等过程中。短短几年间,无人机在珠峰完成了从记录者到高原作业和科学考察一部分的角色转换。









