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范宣梅:撬開地震災害的“盲盒”

巾幗風采 2024-08-28 16:45:29

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范宣梅:成都理工大學教授,博士生導師,地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室主任,獲評中國科學探索獎、第十九屆中國青年女科學家獎

范宣梅奔山野、赴雪山,逆行在地震、滑坡等地質(zhì)災害一線,建立地質(zhì)災害預測模型,服務我國震后應急救援、災后重建、防災減災。

范宣梅身材嬌小,看上去文弱,卻時常與艱苦和危險相伴。她的辦公室擺放著許多巖石樣本,這些石塊或滾在滑坡旁,或躺在泥石流邊,或掩在高原白雪下,被范宣梅野外科考時采回來,與主人有了共同的故事。

5月12日,范宣梅發(fā)了條朋友圈:“汶川地震16周年,感覺已經(jīng)離我們很遠,但地震時的一幕幕又很近,這次地震改變了很多人的命運……”范宣梅的人生也是在那一年發(fā)生了轉折。

危險也不能阻止前行的腳步

2008年5月,汶川大地震發(fā)生時,范宣梅正在成都理工大學攻讀博士學位,震后第一時間隨導師到震區(qū)作地質(zhì)災害調(diào)查,眼前的一切令她不忍卒視,山河破碎、滿目瘡痍,地震誘發(fā)的山體崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等各種次生災害頻頻襲來。哪里受災最嚴重?哪里次生災害最集中?哪里道路受阻?地震導致的通信中斷讓現(xiàn)場成了一個巨大的“盲盒”,甚至連救援隊該往哪兒增派都不知道,范宣梅感到一種窒息的痛。原本作四川紅層滑坡研究的她,那一刻作出了果斷決定:放棄之前的研究方向,轉做地震誘發(fā)地質(zhì)災害預測,最大限度減少人員傷亡。

為了更好地開展新研究,地質(zhì)災害防治與地質(zhì)環(huán)境保護國家重點實驗室選派范宣梅遠赴荷蘭,由國內(nèi)導師與荷蘭教授聯(lián)合培養(yǎng)。雖說在國外讀書,但陣地還在汶川,范宣梅每年都要回國做近半年的野外考察。強震過后的汶川還處于地震活躍區(qū),時常會遭遇落石、塌方、泥石流等意外。一次,她前往汶川大地震震中映秀考察,車沿317國道前行,山坡上突然滾下一塊直徑約6米的巨石,倘若車子快幾秒必然在劫難逃。那一次,她與死神擦肩而過。

危險沒有讓范宣梅停下腳步。“相距很近的兩個山坡,一個滑坡了,另一個卻安然無恙,為什么?如果不去現(xiàn)場調(diào)查,就沒法弄清其中的緣由。”讀博四年,范宣梅跑遍了汶川震區(qū),通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測,建立了800多處地震誘發(fā)滑坡——堰塞湖災害鏈數(shù)據(jù)庫,在現(xiàn)場安裝地震觀測臺站,一旦再有地震發(fā)生,臺站會自動記錄不同坡體、不同地震等級、不同地質(zhì)條件下發(fā)生的變化。

記錄下來的野外數(shù)據(jù)會在實驗室做進一步分析,實驗室里有一個巨大的振動臺,科學家們模擬幾米高的坡體,再輸入天然地震波,就可以近距離觀察地震滑坡的全過程。將實驗數(shù)據(jù)與野外數(shù)據(jù)相互交叉印證,形成一套數(shù)據(jù)庫,不僅有汶川災害數(shù)據(jù),也將全球50余次大地震誘發(fā)的近40萬條災害數(shù)據(jù)納入其中。憑借著海量數(shù)據(jù),團隊建立了三大預測模型:地震誘發(fā)滑坡預測模型、震后地質(zhì)災害及災害鏈數(shù)值模擬預測模型、震后泥石流預測模型。

2017年九寨溝地震,模型首次投入實戰(zhàn),預測準確率達到85%,景區(qū)游客得以安全疏散,挽救了上萬人的生命。“只是計算速度較慢,還需進一步改進。”2023年瀘定地震,模型實現(xiàn)了“分鐘級”響應,哪里受災最重,該去哪里救援,立刻就能知道,震區(qū)“盲盒”被打開了!

冰山上的“來客”

近幾年,范宣梅將視線投向了青藏高原。地震和全球氣候變化是誘發(fā)地質(zhì)災害的兩個主要外部因素,氣候變化最敏感的區(qū)域就是青藏高原,它的升溫速度是全球同期升溫速度的兩倍,是研究氣候變化背景下冰凍災害鏈的天然實驗場。數(shù)次發(fā)生冰巖崩塌的雅魯藏布江色東普溝是范宣梅關注的焦點。色東普溝上游有個加拉村,每次冰巖崩塌,碎屑流或泥石流在與雅魯藏布江交匯處形成堰塞湖,堵塞江道,上游水位上漲,大水漫灌,村里道路、橋梁、耕地等被大面積淹沒,倉促之際,村民們只能靠直升機救援轉移至安全地帶。

自2019年起,加拉村村民發(fā)現(xiàn)有一群“奇怪的人”,“每年來好幾次,帶著各種裝備,看樣子也不像旅游的,因為游客不會選這么難走的路”。這群“奇怪的人”就是范宣梅團隊,他們在山上露營,一待就是十幾天,所有設備、帳篷、食物都從山下帶上來,即使雇了馬和騾子,每個人也要手提肩扛。與汶川震區(qū)相比,海拔高、氣溫低的冰山環(huán)境更具挑戰(zhàn)性。沒有路,需翻山越嶺才能進入調(diào)查點。在冰川作業(yè),每個人腰里都系著繩子,繩子將大家拴在一起,一旦有人不小心踏空,其他人合力拖回來。這些令人咋舌的場景,范宣梅談起來卻云淡風輕:“這就是我們的工作”。

監(jiān)測設備也經(jīng)常失靈,原因讓人哭笑不得:無人機常被老鷹攻擊,它覺得這個“亂飛”的“鐵盒子”侵犯了它的“領空”;猴子喜歡惡作劇,總是把線纜咬得七零八碎……團隊為此掛“經(jīng)幡”、埋線纜,想盡辦法與野生動物“周旋”,最終這些設備成了科學家的“千里眼”“順風耳”。

今年5月14日,范宣梅手機上突然彈出一條預警信息:色東普溝上游再次發(fā)生冰崩-泥石流。泥石流產(chǎn)生的地震波與色東普溝的實時監(jiān)測視頻也同時傳了回來。當時是晚上9時37分,正準備休息的范宣梅立刻召集團隊編寫情況簡報,迅速把江水堵塞的消息傳給當?shù)亍?br/>

與上游監(jiān)測設備相配合的下游水位監(jiān)測儀記錄了江水上漲的全過程:不到24小時,水位上漲了10余米,加拉村又將面臨一場水災,但這次與以往不同,有了提前預警,村民們從容撤離,此時大家才知道,原來那些“冰山上的來客”是研究冰川災害的科學家。

這是范宣梅團隊首次成功預警青藏高原冰川泥石流災害,興奮之余她依然保持冷靜:“冰巖崩塌、冰雪泥石流、冰湖潰決等地質(zhì)災害是世界性難題,一次成功不代表完成了突破,預警模型仍須不斷完善。”

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范宣梅(左四)帶領團隊開展山野考察

要做“有用”的研究

范宣梅性格沉穩(wěn),清楚地知道自己想要什么,該做什么。2013年博士畢業(yè)時,瑞士日內(nèi)瓦聯(lián)合國培訓研究所向她拋出了橄欖枝,但她在聯(lián)合國培訓研究所衛(wèi)星應用中心只工作了一年便提交了辭呈,“我覺得祖國更需要我”。

山野考察充滿變數(shù),范宣梅卻很篤定。2005年,她曾與導師許強教授參加了“丹巴縣城保衛(wèi)戰(zhàn)”,當時縣城后山出現(xiàn)了滑坡,不時有巨石從坡上滾落,必須盡快在坡前堆放沙袋,增加坡腳的抗滑力,否則整個縣城都將面臨危險。負責現(xiàn)場應急處置的人員沒見過這種陣仗,不敢施工,許教授挺身站在坡前:“沒事!我都站這兒了,你們還怕什么?干!”

事后范宣梅問導師:“您真的不怕嗎?”許教授答:“不怕!要相信專業(yè),我心里有數(shù)。”原來根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),許教授斷定坡體短期內(nèi)不會突然下滑,當時是安全的。既有專業(yè)知識,又有責任擔當,不給模棱兩可的答案,這是范宣梅從導師身上學到的。

范宣梅追著地震跑了16年,腳步從四川盆地邁向青藏高原。受地質(zhì)構造、地震及全球氣候變化等影響,青藏高原變得越來越“危險”,成為最容易釀成巨型地質(zhì)災害的地區(qū)。關注青藏高原,認識冰雪消融引發(fā)的冰巖崩-碎屑流、冰湖潰決等重大災害鏈機理,探索有效的災害鏈風險預警機制,對保護川藏公路、雅下水電站等國家重大工程意義重大。范宣梅說:“我和團隊會進一步研發(fā)、完善災害鏈預警模型,盡可能將災害風險防控關口前移,將‘災后救助’變?yōu)椤疄那邦A防’,做到科學防控,最大限度地降低人員傷亡。”