燕趙河山

我這輩子算是和雪結(jié)下了不解之緣。喜也罷，怨也罷，總是與雪有關(guān)。

小時候家境不濟(jì)，父親被下放，食不果腹、衣不遮寒。可那時的燕趙大地上，冬日偏偏大雪不斷，在個人的強(qiáng)化記憶中，每日都不得不踏著雪去上學(xué)，腳趾和手指年年被凍傷，通紅通紅的，整個冬天癢痛不止。由于是聽話的好學(xué)生，每年都被老師安排為教室維護(hù)火爐，每日必起四五更，孤單單一個人，在肅寂、寒冷、鋪滿厚厚積雪的大街上走著去學(xué)校。但這樣的經(jīng)歷也產(chǎn)生些許微妙的感覺，雖然是凌晨，卻并不覺得周圍漆黑一片，所有景物均朦朧可見，雪未被踩過，依然保留著原始狀態(tài)，朦朧之中不免覺得萬物皆美。可惜這樣的美好感覺是短暫的，天剛亮，村部的大喇叭就開始響了，心情頃刻掉底，頭會不自覺地低下去。知道父母他們又得被喚去做義務(wù)勞動，清掃大街上的積雪了。羞辱感自不必說，我的父母那時都是五十來歲的人了，一掃就是一整天，連春節(jié)都不會被放過，可以想象他們生活的痛苦與艱難。在我小小的心靈里，雪成了我所痛恨的東西之一。

不承想，后來雪成了我的工作飯碗的一部分。當(dāng)年報考大學(xué)時，第一、二志愿填的是物理和數(shù)學(xué)，但也選了“服從安排”一項，結(jié)果被地質(zhì)地理系錄取。不過，一路上一直在想，既然系別已定，無更改可能，那么最希望自己被分配到水文專業(yè)而不是其他專業(yè)。至于為什么期盼水文專業(yè)，是與個人從小生活的環(huán)境有關(guān)，燕趙之地相對干旱少雨，水在自己心目中至關(guān)重要。同時，在上高中期間，或多或少已經(jīng)意識到水對人類未來的重要意義。在這一點上上天倒是眷顧了我，報到時發(fā)現(xiàn)，果不其然自己就是水文地質(zhì)專業(yè)。上大學(xué)時所在城市污染嚴(yán)重，特別是冬日，傍晚出去轉(zhuǎn)一圈兒，回來鼻孔必被染黑，手指一摸，如墨般。偶爾下場雪，一般不太大，遠(yuǎn)觀樹上的雪掛，倒也顯得美麗壯觀，可是一旦靠近，卻發(fā)現(xiàn)雪有些黑不拉幾的，明顯被黑灰粉塵污染，美感頓失。雖然學(xué)的是水文，但是那時，還沒有想到雪會和我的職業(yè)有什么關(guān)系。

我的大學(xué)所在城市有一國際著名研究所，是研究冰寒世界的。一畢業(yè)，我便被該所錄取為碩士研究生，從事旱區(qū)水文研究，研究對象是新疆低海拔地區(qū)的河流與湖泊。見其他研究生同學(xué)研究冰川，上高山、住帳篷，幾周下來，人人都有紅二團(tuán)。他們來訪我們駐地，見我們每日傍晚伴著夕陽湖邊踱步，床底下堆滿了西瓜，十分羨慕我們天堂般的野外生活，我也頗感幸運。后來隨著個人研究不斷深入，深刻意識到，我所研究的水不正是從高山和冰川上來的嗎？要深化我的研究，我必須依山而上，非得研究冰川和積雪不可。果不其然，一畢業(yè)我的研究項目立馬包含了冰川和積雪，而且從此一上此船，就再也沒有下得來，甚至年輕的生命差一點兒被雪奪去。

故事發(fā)生在1993 年的夏天，某著名的冰川上。早晨，我隨一隊人員（多為年輕的臨時工）一同上冰川，他們做冰川蠕動觀測，而我一個人做另外一個項目，采集河水、冰川和積雪樣品。他們的觀測點在冰川上部，而我的采樣點很分散，我則邊走邊采，所以很快就被他們甩在后面。等我攀到冰川中部的時候已近中午，雪愈來愈厚，走起來很不容易，雖是晴天，但氣溫依然遠(yuǎn)在冰點之下。好在測冰的朋友們已經(jīng)踏出很多雪坑，我便循著他們的足跡，一手把著鋼制雪尺，一步一步小心翼翼地前行。赫然間，感覺有陣兒暖風(fēng)從冰川上方吹來，怪怪的，怎么這么寒冷的地方還會有暖風(fēng)呢？還沒有緩過神來，突然又感覺離世一年的母親似乎就在我的旁邊，越發(fā)納悶兒起來。尚未多想，緊接著一聲巨響，腳下的雪塊脆斷，立馬意識到：“不好！遇到冰裂隙了！”而我是如何應(yīng)對的，手中的鋼尺是否起了作用，一概不知，當(dāng)時有昏去的感覺。清醒以后的我，發(fā)現(xiàn)身體上半部分腹臥在了雪面上，雙腳卻騰空。猛地向后望去，一個巨大的冰裂隙就在我的腳下，有一米多寬、十幾米長，深不見底。當(dāng)時，驚得一身冷汗，便不敢前行，決定取消冰川上的后續(xù)工作。一米多寬的裂隙是無法直接跳越過去的，我不得不全身趴在雪上，增加表面積，像游泳一樣，手爬腳蹬，順著裂隙的走向爬，爬行一段距離后再繞過去。因為不知道裂隙到底有多長，雖然謹(jǐn)慎，卻依然膽戰(zhàn)心驚。折騰了約莫一個鐘頭的時間，終于繞了過去，才長長地舒了一口氣。向身后的裂隙望去，好是后怕?。∨R近太陽落山，測冰的人們返回時，見一巨大冰裂隙，且雪上有掙扎過的痕跡，他們以為我掉進(jìn)了冰窟窿，便大聲喊叫多時，見未有反應(yīng)，便急急地趕回了營地，見我完好無損，大家才松了口氣。這些好奇的年輕人，閑來無事時，用一根長繩將一位瘦小的小伙子送到了冰窟窿里探險。據(jù)這位進(jìn)去的小伙子講，冰窟深有百來米，底部完全是另外一個世界，視線模糊，但并非漆黑一片，冰洞很大，但并不寂靜，潺潺的流水聲不斷，原來冰下有河流。他說，底部不可怕，可怕的是冰壁，曲曲折折，或窄或?qū)挘ň拖耖L出的樹杈到處都是，每個冰楔如刀，一不小心是會要命的。在冰面上走，冰裂隙是致命危險之一。冰裂隙的形成與冰川的蠕動有關(guān)，不均勻的張力拉扯造成冰裂痕，加上天長日久的消融，縫隙不斷變寬、變長，但上面始終被常年積雪覆蓋，不易發(fā)現(xiàn)，猶如森林中俘捉大動物的陷阱。這讓我想起上世紀(jì)80 年代末，當(dāng)時我們在烏魯木齊和達(dá)坂城之間的某地做湖泊研究，一隊日本人到博格達(dá)峰探險，其中一人掉進(jìn)冰窟窿，隊員花了好幾天時間也未能把他拯救出來，冰窟太深、冰壁上冰楔太多，最后不得不放棄。他的女友若干年后又來攀峰，祭吊死去的前男友。

雪、冰、水以及水汽本質(zhì)上差別不大，均是氫二氧一，只是形態(tài)不同。在氣溫0.01℃和0.06 個大氣壓條件下，蒸汽、液態(tài)水和冰（雪）同時存在，它們的形態(tài)是無法區(qū)分的。常溫常壓下，雪和冰更像是親兄弟，只是一個臃腫些，另一個健瘦些，一般情況下，冰的比重是水的十分之九，而雪的比重是水的十分之一到十分之四。然而，水與冰的結(jié)構(gòu)還是有些差別，水分子中兩個氫原子相隔104.5°，而冰結(jié)構(gòu)中它們的角度卻是109.5°。就是這點兒差別造成了液態(tài)水的自由散漫與固態(tài)冰的堅韌結(jié)構(gòu)。雪在大氣形成的過程要比雨滴復(fù)雜得多，是在超飽和和超低溫狀態(tài)下形成的。水蒸氣凝結(jié)到大氣粉塵顆粒上，形成冰晶，而冰晶的生長是很有趣的，它不像水滴主要靠機(jī)械碰撞來成長，而雪顆粒是不斷吸收凝結(jié)冰晶，新的冰晶在附在舊的上面時，不是隨機(jī)的，而是按照氫鏈有規(guī)則地排列，形成六棱體，冰晶臨近的水蒸氣也是沿著冰體凹處向突兀處輸送，使冰晶不斷生長，最后呈六肢星狀體。六肢星狀體是最常見的雪片形狀，卻不是唯一的，在極其特殊的氣溫和大氣壓力組合條件下，可以形成柱狀體、帽子狀、盤子狀等等幾十種類型，不過，這些類型或許我們終生不得見。不管何種形狀，雪片在降落過程中，原始形狀都會受損，到達(dá)地面大都缺胳膊斷腿。即便六肢星狀保存完好，雪片堆在一起，愈堆愈多，在重力和溫度差的雙重影響下，逐漸變質(zhì)，最終變成渾圓狀。莫小看這一變質(zhì)過程，可恰是我學(xué)術(shù)生涯最初研究的重點，有兩個極其有趣的現(xiàn)象與此有關(guān)，一是化學(xué)離子的分餾過程，即雪在變質(zhì)過程中會重新安排離子的分布，使其集中在雪粒的邊緣，一旦融雪水產(chǎn)生并流出積雪，它們會在短時間內(nèi)集中排泄到徑流中，形成“離子脈沖”現(xiàn)象。二是水的同位素的分餾，即輕水水分子會優(yōu)先于重水水分子排出到徑流中。這兩項成果奠定了我在美國從事水文研究的堅實基礎(chǔ)。在高山上，一般4000 米以上的地區(qū)，雪終年不融化，常年變質(zhì)終于使雪完全變成冰，這便是冰川。雪的變質(zhì)也是造成雪崩的主要原因。雪本來是有一定彈性和韌性的，盡管比較弱，一旦變質(zhì)，其強(qiáng)度就會大大降低。當(dāng)積雪中溫度梯度達(dá)到每米正10℃時（由雪面至地面算起），雪粒就會變質(zhì)為霰石一樣的顆粒，松散不相連，形成極其脆弱的潤滑層。在一定坡度條件下，一個滑雪者或大動物的力量就可以摧毀大片積雪的穩(wěn)定性。

獲得博士學(xué)位后，我的研究項目重點是季節(jié)積雪地區(qū)的水文和生物地球化學(xué)過程，從落基山到西海岸的西野拉，再到五大湖地區(qū)，始終與雪打交道。博士論文中，最重要的一項發(fā)現(xiàn)是，大部分的融雪水離開積雪后，并不會馬上進(jìn)入河流，而是轉(zhuǎn)入地下，首先成為地下水，儲存一定時間后，才進(jìn)入河流系統(tǒng)，即所謂的地下水主導(dǎo)河流流量論。此研究所依靠的技術(shù)正是氫氧的同位素以及地球化學(xué)。這一發(fā)現(xiàn)不僅對河流水的來源產(chǎn)生了顛覆性認(rèn)識，更重要的是打破了高山積雪地區(qū)河水的“不粘鍋”的傳統(tǒng)理論，即積雪中的污染物和細(xì)菌大多不會直接進(jìn)入河流，而是會得到土壤和巖石一定程度的凈化。當(dāng)時得出這一論斷，并沒有其他人的研究成果來佐證，自己頗疑惑是否能經(jīng)得起時間的考驗，論文發(fā)表的第二年被美國地質(zhì)調(diào)查局邀請作報告時，其實心里是忐忑不安的。今年正好是論文發(fā)表20 周年，回頭看，已經(jīng)有很多人反反復(fù)復(fù)地印證了我的發(fā)現(xiàn)，不管是積雪徑流還是降雨徑流，不管是大河還是小河，除了洪水峰期，均以地下水占主導(dǎo)成分。我的學(xué)涯從學(xué)習(xí)水文地質(zhì)開始，繞了一圈兒，最后又回到了地下水的研究。而為什么地下水如此重要，為什么地下水會在雨后和雪融后才大量進(jìn)入河流，依然是個謎，尚未有人能解釋其機(jī)理。廉頗老矣，吾恐無力再跨前一步，只能期盼下一代水文學(xué)家來回答此問題了。

每年春天，我都要給本科生講授物理水文課程。每每講到積雪和融雪過程一章時，未開篇，我先給他們講三個故事，讓他們討論可能的原因和答案。故事一，1969年的春夏之交，挪威一湖泊里的魚大部分死去，而那一年并沒有什么特別的，只是冬季降雪偏多。是什么因素害死了魚？故事二，“文革”期間，中國西部某省革委會主任要求科學(xué)家想方設(shè)法增加河流流量，以便有足夠的水來灌溉農(nóng)田?？茖W(xué)家違其良心，終于找到了增加河流流量的快速辦法，極其經(jīng)濟(jì)但應(yīng)不為的辦法。猜猜這個辦法是什么？故事三，如果降雪減少、融雪時間提前，美國哪些州最為懼怕這些變化？我只是抖了三個包袱，讓他們注意聽講，在我講解的過程中尋找答案。故事一與離子脈沖有關(guān)，60 年代的挪威大氣污染嚴(yán)重，雪中的酸物質(zhì)短時間內(nèi)被集中排放到湖中，酸化了湖水，殺死了魚，而并不是人們一下子就能想到的水溫可能降低。故事二則與雪的反射率有關(guān)，在冰雪表面上涂上黑炭，將大大地降低陽光反射，使冰雪吸收大量太陽能，加速融化。雪剛剛降到地表時，它的反射率是很高的，可達(dá)90%。講到新雪的反射率時，我常會給學(xué)生們開玩笑，告訴他們?nèi)绻卵┖笤谘┟嫔献?，又是陽光天氣，你會同時受到兩個太陽的照射，一個來自天上，另一個則來自你的腳下。說是玩笑，其實是非常接近事實的。第三個故事的答案是顯然的，那就是加利福尼亞及至整個美國西部地區(qū)會首當(dāng)其沖。其實，中國西部又何嘗不是如此呢？

有雪的地方，人們的抱怨多。下雪時，太冷，交通不便，摔傷驟增，車禍大大增加，航班延誤，生活成本也提高。我現(xiàn)在居住的這個地方，是個如火炬形的半島，最厚積雪記錄是10 米，發(fā)生在1979 年的冬天，恐怕不是世界上最高的紀(jì)錄，但一定名列前茅。之所以雪多，是大湖效應(yīng)造成的。2017 年未搬來之前，我們來考察房屋購買情況，在一處公寓發(fā)現(xiàn)一家門上貼著年畫，知其是華裔，便敲門擾詢，問他們?yōu)槭裁床毁I房而是住在公寓？女主人好大情緒，滿臉不高興地說，我們是南京人，在這破地方工作，雪這么多，本來買了房子，后來我們賣掉了，我們不會在這兒常待。

不過，隨著氣候變暖的持續(xù)，將來這樣的冬天氣溫只會增加，是喜是憂？恐怕不同的人有不同的感受，但對滑雪愛好者和生態(tài)環(huán)境保護(hù)者來講，肯定不是好消息。