為什么要在世界之巔“捕捉”空氣？

從測量珠峰究竟有多高，到鉆取冰芯還原幾十萬年前的氣候，再到架設自動氣象站、觀測高空大氣……幾十年來，科學家不斷把新的研究課題帶上珠峰，也讓這里成為地球科學最重要的天然實驗室之一。

珠峰與建筑的高度對比丨swotahtravel.com

很多人覺得，珠峰之所以重要，是因為它足夠高。

但對于研究大氣的人來說，高度只是結果，真正重要的是位置。如果把地球的大氣層比作一間巨大的房間，珠穆朗瑪峰恰好就是那扇最高、最特殊的“窗”，連接著我們每天呼吸的近地空氣，也連接著更高空的大氣。

珠峰，為什么是研究

地球空氣的"最佳窗口"

珠峰北坡大本營海拔5000米左右，恰好位于行星邊界層與自由對流層之間的過渡區域。這里像是一扇半開著的“窗”，一邊連接著我們每天呼吸的近地空氣，另一邊連接著更高空的大氣。來自不同高度、不同地區的空氣團在這里不斷交換、混合，也讓珠峰成為觀察地球大氣運動最理想的天然實驗室之一。

正因為如此，很多科學家在這里一待就是很多年，也發現了一個耐人尋味的現象：按理說，珠峰人跡罕至，空氣應該十分純凈，似乎沒有“雜質”，但海拔5000米附近測到的臭氧濃度卻并不低，而且變化規律和城市完全不同——城市里的臭氧通常在中午光照最強時快速生成，峰值多出現在午后；而珠峰的臭氧峰值，卻大概率會出現在下午，甚至深夜。1

這意味著，儀器測到的很可能不是當地生成的臭氧，在珠峰這樣的高海拔區域，不同高度空氣持續發生交換，儀器測到的，有可能甚至跨越數百公里輸送而來的空氣。這些臭氧究竟來自哪里？污染物又是如何翻越喜馬拉雅山脈，來到“世界之巔”的？

也正是為了回答這些問題，科學家一次次走進珠峰，在這里尋找地球大氣循環留下的線索。

珠峰有一部

看不見的“滾筒洗衣機”

空氣影響，下意識就會想到是不是跟風有關？

經過多年觀測和數值模擬，科學家終于把目光鎖定在珠峰特有的一種局地環流——冰川風。

它的形成其實并不神秘。珠峰北坡終年覆蓋著大面積冰雪，白天雖然陽光充足，但冰川表面升溫緩慢，貼近冰面的空氣始終保持較低溫度。這些冷而重的空氣會順著山坡緩緩下滑，形成穩定的下坡氣流，也就是冰川風。

高考地理丨源自網絡

真正特別的是它的“混合能力”。在珠峰北坡的山谷中，冰川風與其他氣流共同作用，仿佛一個緩慢運轉的“滾筒洗衣機”，持續推動空氣的循環交換。冷空氣沿坡下沉，較暖空氣在側壁上升，不同高度的空氣因此不斷被卷入這一循環之中，并在過程中發生再分布。

在這種持續的空氣循環下，部分高空空氣會與低層空氣發生交換，使得人們在5000米附近更容易觀測到高空的臭氧特征，從而使這里的臭氧變化呈現出與城市完全不同的節律。2

理解這套機制，意義遠不止破解臭氧之謎本身。珠峰位于青藏高原南緣，毗鄰南亞污染源區。工業排放、燃燒產生的臭氧前體物和黑碳，是否能夠跨越喜馬拉雅山脈？又是沿著怎樣的路徑進入青藏高原，并進一步影響冰川消融、區域水循環甚至氣候變化？這些問題，都需要更直接的觀測證據。

而困難也恰恰在這里。地面監測站只能告訴科學家某一個高度的數據，卻無法揭示污染物在不同高度之間如何分布、如何輸送。真正缺失的，是一條從地面延伸到8000米以上的大氣垂直剖面。

飛上珠峰只是第一步，

“不打擾”空氣更難

那么，一個新的問題來了：怎樣才能在8000米以上，連續獲取不同高度的大氣數據，同時又不影響空氣本身？這就像是要求你評價一鍋蛋花湯的口味如何，但又不能把勺子、筷子伸進去影響蛋花的形狀。

你得要能夠到達8000米以上，按照要求反復采樣，還不能排放尾氣，更不能把原本層層分布的大氣攪成一團。

過去幾十年，科學家嘗試過不少辦法。探空氣球雖然能飛到高空，卻只能隨風飄移，難以重復同一路徑采樣；直升機和油動固定翼擁有航程優勢，但發動機排放本身就含有臭氧前體物和黑碳，對大氣觀測來說，相當于一邊取樣一邊“污染樣品”。而普通多旋翼無人機雖然起降方便，卻會持續產生較強的下洗氣流，擾亂不同高度空氣原本的分層結構。

這也是為什么，在2026年的“巔峰使命”珠峰科考中，大疆全新垂直起降運載無人機 DJI EV50 成為了科研團隊選擇的新平臺。

它采用復合翼構型：起飛和降落階段依靠8個垂直動力模塊，不需要跑道，在海拔5200米的珠峰大本營即可完成起降；進入巡航后，則由3臺推進電機驅動固定翼飛行，在完成約3700米爬升后，成功飛越8861米高度。相比持續依賴旋翼提供升力的無人機，固定翼巡航對周圍氣流的擾動更小，而純電驅動也避免了尾氣排放對臭氧和顆粒物采樣的影響。

采樣過程

真正的挑戰，其實發生在飛行過程中。珠峰峰頂附近的大氣密度只有海平面的約四成，低溫最低可達零下20℃，還伴隨著劇烈的垂直風切變。空氣變稀，意味著升力下降；低溫會讓電池性能迅速衰減；風向和風速的瞬間變化，則可能讓飛行器面臨失速風險。為此，DJI EV50配備了電池自加熱系統、空速管加熱裝置，以及能夠實時感知空氣密度、自動調整推力和飛行姿態的飛控系統，在極端環境下仍保持穩定飛行，為連續獲取高空大氣數據提供了保障。

對于這次珠峰科考而言，無人機的意義已經不僅僅是“飛得更高”。它更像是一座移動的大氣觀測平臺，把過去難以獲取的垂直剖面數據帶回地面，也讓人類第一次能夠以更低干擾、更高精度的方式，觀察珠峰上空那片不斷流動的空氣。

從“飛得起來”到“讀懂珠峰”

對于無人機來說，珠峰一直都是最嚴苛的考場。

這里有稀薄的空氣、極低的氣溫、復雜的風場，任何一項都足以讓飛行性能大打折扣。因此，大疆與珠峰的故事，并不是從這次大氣科考開始的，而是已經持續了17年。

2009年，大疆創始人汪滔首次在珠峰地區驗證飛控系統能否適應高海拔環境；隨后幾年，從ACE ONE飛控到Phantom系列，無人機不斷刷新高原飛行能力。

2009 年 9 月，大疆創始人汪滔在李澤湘教授指導下研發的小型無人直升機，在珠穆朗瑪峰地區完成飛行測試。這架被命名為“珠峰號”的無人直升機，搭載了DJI（大疆）XP3.1自動控制系統，可以進行控制半徑約1公里的半首動遙控飛行，也可以進行控制范圍達10公里的導航點全自主飛行。

2022年，Mavic 3完成珠峰峰頂航拍，無人機第一次以影像記錄下世界之巔；2024年開始，FlyCart系列又將無人機帶入物資運輸和應急救援場景，完成高海拔物資補給、垃圾清運、醫療物資投送等任務。

2024年，6000米海拔15公斤載重，FC30完成全球首次無人機珠峰運輸測試

到了2026年，除了運輸平臺，運載無人機FC100和測繪無人機M4E又參與到珠峰登山保障和昆布冰川三維建模等過程中。短短幾年間，無人機在珠峰完成了一次角色轉換——從記錄者，逐漸成為高原作業和科學考察的一部分。

這種變化，其實也折射出無人機技術的發展方向。過去，人們更關注它能飛多高、飛多遠；如今，它開始承擔越來越多過去只能依賴人力完成的任務：運輸物資、輔助救援、測繪冰川、采集大氣數據。飛行本身，正在成為一種服務于科學探索的能力，而不是最終目的。

回到最初那個問題：為什么科學家要去珠峰測臭氧？

答案或許并不僅僅是為了弄清一種氣體的來源，而是為了更準確地理解地球的大氣如何流動、污染物如何跨越山脈、氣候又如何影響冰川和生態。而像無人機這樣的新工具，則讓人類能夠以更安全、更高效的方式，觸及那些過去難以抵達、也難以持續觀測的地方。

真正被突破的，從來不只是飛行高度，而是人類認識這顆星球的邊界。

參考文獻

[1] Downward transport of ozone-rich air near Mt. Everest:

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2006gl027726

[2] Glacier winds in the Rongbuk Valley, north of Mount Everest: 2. Their role in vertical exchange processes https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2007JGRD..11211102C/abstract

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