“來自天上的海嘯”：能預測和規避嗎？
數百萬人正面臨著冰湖潰堤突發性洪水的威脅。目前，全球各地的科學家們正紛紛加快對該自然災害風險及潛在預防措施的研究進程，以期最大程度地減輕其造成的危害，然而說起來容易、做起來難。
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由瑞士德語廣播電視台SRF科普節目《愛因斯坦》(Einstein)製作的紀錄片中所呈現的一段駭人場景，引發了來自中國的冰川學家侯書貴的共鳴。在這段拍攝於2018年盛夏時節的畫面中，座落在瓦萊州和伯恩高地邊界處的“死亡平原”冰川(Plaine Morte glacier)因近年來加速消融而積聚的天然冰川湖突發崩塌潰堤，肆虐的冰川融水傾瀉而出形成洪水，轉瞬之間便席捲下游的伯恩山谷地區，導致倫克村(Lenk)局部地區被淹沒。
這一幕讓他想起了發生在中國西藏的一樁相似災害事件：2020年6月26日，生活在西藏念青唐古拉山(Nyainqêntanglha)東部嘉黎縣尼屋鄉金烏措的村民在高處採集藥材時，忽然看見眼前大量的水、冰體和石塊以驚人的速度向下游傾瀉奔騰而去。
由於氣候變化和冰川消融，冰川融水會在冰川附近匯集成湖泊。然而這些通常由冰塊或鬆散的岩石碎片沉積物所形成的天然水壩圍成的冰川湖，不穩定性極高。一旦周邊冰川的大面積崩塌、暴雨、甚至大量融雪，都可能會讓冰川湖的水位驟然上升，從而導致冰湖壩體崩塌潰壩，而引發洪水，這便是村民所親眼見證的“冰湖潰堤洪水”現象。
這種現象雖鮮為人知，卻是潛伏在高山地區破壞力最大的危險之一，侯書貴解釋道。他於近日剛剛親赴瑞士巴塞爾參加了第五屆國際科學電影節(Global Science Film Festival)外部链接，並在現場觀看了由瑞士德語廣播電視台製作的紀錄片《深入冰川探險之旅》(Expedition Deep Into The Glacier)。
在2020年夏季發生於西藏的那場冰湖潰堤洪水事件現場，洪水以令人難以置信的速度向下游奔流直下。據科學家鄭國雄事後估計外部链接，當時的潰堤洪水平均峰值排量，已經達到了每秒鐘排出5602立方米的水-相當於2.3個奧運會標準游泳池能容納的水量。幸運的是，那次事件發生在白天，而且採藥的目擊村民及時通知下游人員疏散，因此並未造成傷亡，但洶湧的洪水依然沖毀了下游多座村莊的民房、農田、道路、鋼架橋等基礎設施，同時也淹沒了總投資高達840萬元、已完工45%的依噶景區重要建設。
“這足以讓我們反思，這種自然災害已經存在數個世紀之久，但近年來卻以一種災難性-甚至可以說戲劇性-的方式吸引了越來越多的公眾和科學家的注意，”侯書貴評價道。他目前在上海交通大學擔任特聘教授，研究重點聚焦於冰芯、冰凍圈和氣候變化。
儘管當前這類突發自然災害已經對全球各地數百萬人構成了威脅，但人們對它的認識還停留在一知半解、了解有限的階段，而且對這種災害的預測依然在很大程度上依賴於推測和猜想。不過，瑞士和其他國家的研究人員正致力於一層層解開它神秘的面紗，愈發深入地了解它潛藏的危險。
“來自天上的海嘯”
引發冰湖潰堤洪水的原因已經很明確：近年來隨著氣候暖化的加劇和冰川的加速消融，越來越多的冰川融水在冰川附近匯集成湖泊，這些天然水壩隨時都可能破裂乃至崩塌，在毫無徵兆、無從戒備的情況下湧出大量的冰川融水。鑑於冰川湖都位於高山地區，而且該現象破壞潛力驚人，因此，聯合國開發計畫署將其稱為“來自天上的海嘯外部链接”。
不過，為什麼預測冰湖潰堤洪水會如此困難呢？在英國紐卡斯爾大學(Newcastle University)博士生卡洛琳·泰勒(Caroline Taylor)看來，想要準確預測這種災害事件，涉及的變量實在太多，換而言之，“沒有兩次冰湖潰堤洪水的爆發是相同的”，因此和其他自然災害一樣，想要針對冰湖潰堤洪水建立一個單一、通用的標準預測模型，是極其困難的，幾乎是不可能完成的任務。泰勒近期和同僚們剛對冰湖潰堤洪水在全球所構成的威脅進行了系統評估。她坦言，在設計預測模型時，如果科學家們採納或重視某些變量、卻捨棄或忽視另一些變量，那麼勢必會錯過一部分冰湖潰堤洪水事件，從而無法作出事先預警。
在今年2月發表於權威科學期刊《自然-通訊》上的研究論文外部链接中，泰勒和她的同事們繪製了全球冰湖現狀、人群暴露程度和脆弱性地圖，並為世界各地區冰湖潰堤洪水的潛在威脅程度和破壞潛力進行了量化和排序。他們經由研究發現，全球約1500萬人正面臨潛在冰湖潰堤洪水的威脅，其中超半數集中在印度、巴基斯坦、秘魯和中國這四個國家。亞洲(印度、巴基斯坦、中國)高山地區喜馬拉雅山脈和安第斯山脈(秘魯和玻利維亞)的人口面臨的威脅最大。在納入評估的30個國家中，紐西蘭面臨的風險最低，而瑞士僅高於紐西蘭，位居第二低。儘管如此，瑞士境內仍約有70萬名居民或受到冰湖潰堤洪水的波及。
最早有零星記載的冰湖潰堤洪水災害可追溯至數百年以前外部链接。然而即便是瑞士-這個在冰川動力學領域擁有大批頂尖科學家、以及在冰湖潰堤洪水建模和監測方面積累了豐富專業知識的國家，也無法做到完全準確預測災難的發生。
“想找到一套精準的、放之四海而皆準的解決方案，純粹是一種幻想，”蘇黎世聯邦理工學院(ETHZ)的冰川學家毛羅·韋爾德(Mauro Werder)表示，談到冰湖潰堤洪水的預測，科學家們所面臨的最大的挑戰，就是現有技術無法精準地觀測到冰川下方因冰融形成的通道和洞穴內部的細微變化。
按照韋爾德的解釋，在冰川下方、或者冰塊和基岩之間的接口處有無數道非常細小的裂縫，這些裂縫處於永久的動態過程中，不斷地發生變化和位移，從而促成了冰川湖的形成和演化。然而，科學家們只能經由監測把握一個裂縫和冰川湖變化的大致趨勢，但他們不知道這些目前寬度只有幾厘米的裂縫是否以及在未來多長時間內演變為多大，冰川融水是否會通過這些裂縫緩慢排出，還是會在短時間內迅速積聚、以至於達到一個臨界水平從而引發洪水災難。 “我們無法預測，(因此導致的冰湖潰堤洪水)也許永遠都不會發生，也許會一次、甚至多次發生，”他說。
下列照片集展現了研究人員深入“死亡平原”冰川評估通道和洞穴情況的場景：
昂貴的試驗
2008年，伯恩當地政府決定耗資1500萬瑞郎啟動一套應急項目：在伯恩州阿爾卑斯山區的梅騰山(Mättenberg)側翼建造一條2.1公里長的排水渠道，藉此將下格林德爾瓦爾德冰川(Lower Grindelwald Glacier)融水積聚而成的冰川湖適量排放、降低水位，以解除其長久以來給坐落於下游山谷的呂茨納塔爾村(Lütschental)帶來的威脅。遺憾的是，據韋爾德稱，該隧道只運作了短短幾年就失效了，原因就在於，近些年下格林德爾瓦爾德冰川退縮消融的速度比預期的還要快得多。
瑞士德語廣播電視台SRF科普節目《愛因斯坦》所拍攝的紀錄片則呈現了另一項雄心勃勃的瑞士試驗：2019年，伯恩當地政府再度斥資200萬瑞郎開鑿出一條長達1.3公里的人工排水溝渠。
“死亡平原”冰川綿延在伯恩州和瓦萊州之間，每年夏季積聚的水量都會超過10億升-這些水很可能會突然衝破冰壩、導致洪水爆發。修建這條人工排水溝，就是為了減輕“死亡平原”冰川融水形成的冰湖連年發生潰堤洪水的風險，以及對下游倫克村構成的持續威脅。該項目得到了瑞士聯邦森林、雪與景觀研究所(WSL)專家團隊提供的科學支持外部链接。
截至目前，這條排水渠的效果究竟能持續多久，依然懸而未知。但它已經相繼受到了不少尖銳批評和質疑，比如，“死亡平原”冰川附近冰湖所構成的潰堤洪水風險，是否存在高估和誇大的成分外部链接？在無法預測使用年限的前提下，耗資如此龐大去挖鑿一條人工排水溝渠，是否真的物有所值？
來自中國的冰川學家侯書貴認為，這種針對冰湖潰堤洪水災害的預防性措施，絕不應該在成本效益的基礎上去進行評估和驗證，因為根本就不存在長久的解決辦法。 “任何緩解措施的效力都可能是暫時性的，但卻是必要的，”他補充道。
可在下方觀看紀錄片《深入冰川探險之旅》，跟隨科普節目《愛因斯坦》記者深入“死亡平原”冰川腹地100米深度、迷宮一般的洞穴系統內體驗一次驚心動魄的科學之旅。
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許多冰湖尚處於“監測盲區”
侯書貴強調指出，科學家們已達成共識：在氣候暖化、變濕日益加劇的情況下，無論是現有冰湖的規模、還是未來新增冰湖的數量，都很有可能呈現增長之勢，冰湖潰堤洪水的爆發也會愈發頻繁。
卡洛琳·泰勒則表示，如果在冰湖附近定居人口持續增長的同時，不針對冰湖水位上升採取人工排放等任何緩解措施，那麼未來幾年，世界各地將會有更多的人面臨冰湖潰堤洪水災難的威脅。
從歷史角度來看，冰島和北美科迪勒拉山脈地區被視為冰湖潰堤洪水頻發的“活躍地區”。
然而英國紐卡斯爾大學的卡洛琳·泰勒認為，這一結論很難說是某些國家長期如實記錄、而有些國家則無據可查的結果，還是全球各地爆發的冰湖潰堤洪水事件在頻率和規模方面的真實反映。
許多冰湖潰堤洪水災害因發生在高海拔地區，或未被察覺，或無準確記錄，因此截至目前，科學界仍然沒有形成一個完整、詳實的歷史盤點性冰湖潰堤洪水事件數據庫。
泰勒和她的同事們在最新刊登的全球冰湖潰堤洪水災害評估論文中強調稱，從需要監測的潛在冰湖潰堤洪水爆發地點來看，亞洲高山地區和安第斯山脈的此類災害事件記錄不完整，且研究不足，數據稀疏。當地作為冰湖潰堤洪水危險性較高的“熱點地區”，有必要展開更詳細的研究。
和中國、印度這種幅員遼闊的大國相比，瑞士對冰湖的監測要相對容易得多。得益於瑞士旅遊開發程度高，即便是人跡罕至的冰湖也很容易抵達。反觀中國或印度，很多冰湖所在地幾乎與世隔絕，無論是研究人員實地探測、還是常設監測站點，成本都會很高。此外，亞洲高山地區地緣政治的緊張局勢，也對冰湖監測構成了阻礙。
不過，泰勒對未來的冰湖監測持樂觀態度。在她看來，目前的冰湖監測已實現了跨越國界，譬如印度和不丹之間就做到了順暢溝通和數據共享-這在過去是無法想像的。 “我們正朝著正確的方向前進。”
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(編輯：Sabrina Weiss和Veronica DeVore）
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