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范宣梅:撬开地震灾害的“盲盒”

巾帼风采 2024-08-28 16:45:29

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范宣梅:成都理工大学教授,博士生导师,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室主任,获评中国科学探索奖、第十九届中国青年女科学家奖

范宣梅奔山野、赴雪山,逆行在地震、滑坡等地质灾害一线,建立地质灾害预测模型,服务我国震后应急救援、灾后重建、防灾减灾。

范宣梅身材娇小,看上去文弱,却时常与艰苦和危险相伴。她的办公室摆放着许多岩石样本,这些石块或滚在滑坡旁,或躺在泥石流边,或掩在高原白雪下,被范宣梅野外科考时采回来,与主人有了共同的故事。

5月12日,范宣梅发了条朋友圈:“汶川地震16周年,感觉已经离我们很远,但地震时的一幕幕又很近,这次地震改变了很多人的命运……”范宣梅的人生也是在那一年发生了转折。

危险也不能阻止前行的脚步

2008年5月,汶川大地震发生时,范宣梅正在成都理工大学攻读博士学位,震后第一时间随导师到震区作地质灾害调查,眼前的一切令她不忍卒视,山河破碎、满目疮痍,地震诱发的山体崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等各种次生灾害频频袭来。哪里受灾最严重?哪里次生灾害最集中?哪里道路受阻?地震导致的通信中断让现场成了一个巨大的“盲盒”,甚至连救援队该往哪儿增派都不知道,范宣梅感到一种窒息的痛。原本作四川红层滑坡研究的她,那一刻作出了果断决定:放弃之前的研究方向,转做地震诱发地质灾害预测,最大限度减少人员伤亡。

为了更好地开展新研究,地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室选派范宣梅远赴荷兰,由国内导师与荷兰教授联合培养。虽说在国外读书,但阵地还在汶川,范宣梅每年都要回国做近半年的野外考察。强震过后的汶川还处于地震活跃区,时常会遭遇落石、塌方、泥石流等意外。一次,她前往汶川大地震震中映秀考察,车沿317国道前行,山坡上突然滚下一块直径约6米的巨石,倘若车子快几秒必然在劫难逃。那一次,她与死神擦肩而过。

危险没有让范宣梅停下脚步。“相距很近的两个山坡,一个滑坡了,另一个却安然无恙,为什么?如果不去现场调查,就没法弄清其中的缘由。”读博四年,范宣梅跑遍了汶川震区,通过卫星遥感监测,建立了800多处地震诱发滑坡——堰塞湖灾害链数据库,在现场安装地震观测台站,一旦再有地震发生,台站会自动记录不同坡体、不同地震等级、不同地质条件下发生的变化。

记录下来的野外数据会在实验室做进一步分析,实验室里有一个巨大的振动台,科学家们模拟几米高的坡体,再输入天然地震波,就可以近距离观察地震滑坡的全过程。将实验数据与野外数据相互交叉印证,形成一套数据库,不仅有汶川灾害数据,也将全球50余次大地震诱发的近40万条灾害数据纳入其中。凭借着海量数据,团队建立了三大预测模型:地震诱发滑坡预测模型、震后地质灾害及灾害链数值模拟预测模型、震后泥石流预测模型。

2017年九寨沟地震,模型首次投入实战,预测准确率达到85%,景区游客得以安全疏散,挽救了上万人的生命。“只是计算速度较慢,还需进一步改进。”2023年泸定地震,模型实现了“分钟级”响应,哪里受灾最重,该去哪里救援,立刻就能知道,震区“盲盒”被打开了!

冰山上的“来客”

近几年,范宣梅将视线投向了青藏高原。地震和全球气候变化是诱发地质灾害的两个主要外部因素,气候变化最敏感的区域就是青藏高原,它的升温速度是全球同期升温速度的两倍,是研究气候变化背景下冰冻灾害链的天然实验场。数次发生冰岩崩塌的雅鲁藏布江色东普沟是范宣梅关注的焦点。色东普沟上游有个加拉村,每次冰岩崩塌,碎屑流或泥石流在与雅鲁藏布江交汇处形成堰塞湖,堵塞江道,上游水位上涨,大水漫灌,村里道路、桥梁、耕地等被大面积淹没,仓促之际,村民们只能靠直升机救援转移至安全地带。

自2019年起,加拉村村民发现有一群“奇怪的人”,“每年来好几次,带着各种装备,看样子也不像旅游的,因为游客不会选这么难走的路”。这群“奇怪的人”就是范宣梅团队,他们在山上露营,一待就是十几天,所有设备、帐篷、食物都从山下带上来,即使雇了马和骡子,每个人也要手提肩扛。与汶川震区相比,海拔高、气温低的冰山环境更具挑战性。没有路,需翻山越岭才能进入调查点。在冰川作业,每个人腰里都系着绳子,绳子将大家拴在一起,一旦有人不小心踏空,其他人合力拖回来。这些令人咋舌的场景,范宣梅谈起来却云淡风轻:“这就是我们的工作”。

监测设备也经常失灵,原因让人哭笑不得:无人机常被老鹰攻击,它觉得这个“乱飞”的“铁盒子”侵犯了它的“领空”;猴子喜欢恶作剧,总是把线缆咬得七零八碎……团队为此挂“经幡”、埋线缆,想尽办法与野生动物“周旋”,最终这些设备成了科学家的“千里眼”“顺风耳”。

今年5月14日,范宣梅手机上突然弹出一条预警信息:色东普沟上游再次发生冰崩-泥石流。泥石流产生的地震波与色东普沟的实时监测视频也同时传了回来。当时是晚上9时37分,正准备休息的范宣梅立刻召集团队编写情况简报,迅速把江水堵塞的消息传给当地。

与上游监测设备相配合的下游水位监测仪记录了江水上涨的全过程:不到24小时,水位上涨了10余米,加拉村又将面临一场水灾,但这次与以往不同,有了提前预警,村民们从容撤离,此时大家才知道,原来那些“冰山上的来客”是研究冰川灾害的科学家。

这是范宣梅团队首次成功预警青藏高原冰川泥石流灾害,兴奋之余她依然保持冷静:“冰岩崩塌、冰雪泥石流、冰湖溃决等地质灾害是世界性难题,一次成功不代表完成了突破,预警模型仍须不断完善。”

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范宣梅(左四)带领团队开展山野考察

要做“有用”的研究

范宣梅性格沉稳,清楚地知道自己想要什么,该做什么。2013年博士毕业时,瑞士日内瓦联合国培训研究所向她抛出了橄榄枝,但她在联合国培训研究所卫星应用中心只工作了一年便提交了辞呈,“我觉得祖国更需要我”。

山野考察充满变数,范宣梅却很笃定。2005年,她曾与导师许强教授参加了“丹巴县城保卫战”,当时县城后山出现了滑坡,不时有巨石从坡上滚落,必须尽快在坡前堆放沙袋,增加坡脚的抗滑力,否则整个县城都将面临危险。负责现场应急处置的人员没见过这种阵仗,不敢施工,许教授挺身站在坡前:“没事!我都站这儿了,你们还怕什么?干!”

事后范宣梅问导师:“您真的不怕吗?”许教授答:“不怕!要相信专业,我心里有数。”原来根据监测数据,许教授断定坡体短期内不会突然下滑,当时是安全的。既有专业知识,又有责任担当,不给模棱两可的答案,这是范宣梅从导师身上学到的。

范宣梅追着地震跑了16年,脚步从四川盆地迈向青藏高原。受地质构造、地震及全球气候变化等影响,青藏高原变得越来越“危险”,成为最容易酿成巨型地质灾害的地区。关注青藏高原,认识冰雪消融引发的冰岩崩-碎屑流、冰湖溃决等重大灾害链机理,探索有效的灾害链风险预警机制,对保护川藏公路、雅下水电站等国家重大工程意义重大。范宣梅说:“我和团队会进一步研发、完善灾害链预警模型,尽可能将灾害风险防控关口前移,将‘灾后救助’变为‘灾前预防’,做到科学防控,最大限度地降低人员伤亡。”