冬奧會(huì)的比賽用雪并不依賴自然，而是借助人工造雪技術(shù)。人造雪如何“批量生產(chǎn)”？我國(guó)克服的“卡脖子”技術(shù)“冰狀雪”又是什么？

采訪專家

蘇正軍（中國(guó)氣象局人工影響天氣中心正高級(jí)工程師）

提起冬季奧運(yùn)會(huì)，人們總會(huì)聯(lián)想到銀裝素裹、白雪皚皚的場(chǎng)景。雪不僅是冬季戶外運(yùn)動(dòng)的美麗背景和襯托，更是每一條賽道的最基本組成。

那么，開(kāi)展冬季奧運(yùn)會(huì)是否要依賴“天公作美”獲得合格的比賽用雪？尤其對(duì)于舉辦2022年冬奧會(huì)的北京來(lái)說(shuō)，盡管2月仍是春寒料峭，但之后召開(kāi)的冬殘奧會(huì)，會(huì)不會(huì)因?yàn)闅鉁氐幕嘏媾R用雪困境呢？

這樣的擔(dān)憂顯然是多余的。造雪科技取得的發(fā)展，已經(jīng)足夠讓本屆冬奧盛會(huì)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量“用雪自由”。

此雪非彼雪：人造雪更安全、更可控

記者了解到，為了保障賽事期間雪上項(xiàng)目能夠順利進(jìn)行，本屆北京冬奧會(huì)采用了高效率、高質(zhì)量、全自動(dòng)和可操控的人工造雪方案，并從“造雪、保雪、儲(chǔ)雪”三大方面來(lái)確保賽事期間的用雪不受影響。

△11月15日，張家口賽區(qū)國(guó)家越野滑雪中心利用自然降雪的有利時(shí)機(jī)，開(kāi)啟造雪機(jī)進(jìn)行造雪作業(yè)（來(lái)源：新華社）

考慮到自然界天氣過(guò)程尤其是降雪的不確定性，雪上競(jìng)技項(xiàng)目的國(guó)際賽事尤其是冬奧會(huì)，一般都會(huì)使用人工造雪來(lái)鋪設(shè)雪地賽道。究其原因，一方面是因?yàn)槿斯ぴ煅┘夹g(shù)是人為可控的，可以不用“靠天吃飯”；另一方面，這種技術(shù)的門檻相對(duì)較低——只要溫度低于0℃，造雪機(jī)就能工作。

“通常人工造雪都是使用‘雪炮’式造雪機(jī)，這種機(jī)器的原理分為兩種，一種是用制冰裝置生產(chǎn)出很小的‘片冰’，然后用片冰做原料來(lái)造雪；另外一種就是傳統(tǒng)的高壓水與空氣混合造雪?！敝袊?guó)氣象局人工影響天氣中心正高級(jí)工程師蘇正軍告訴記者。

傳統(tǒng)的人造雪是將水注入專用的噴嘴或噴槍，后者利用高壓空氣將水流分割成微小的粒子，這些水滴粒子遇到寒冷的外部空氣，就會(huì)在落地之前快速凝固成為冰晶，變成人們所熟知的雪花。

“人造雪形成的時(shí)間短、生長(zhǎng)快，雪花的形狀也基本一致。自然的天氣降雪，在第二天會(huì)有比較明顯的硬度上的變化。”蘇正軍解釋道。

在凌晨，戶外氣溫較低時(shí)形成的天然雪，凝固程度通常比較高，此時(shí)雪質(zhì)偏硬，類似“冰碴”。這種狀態(tài)的雪，雖然會(huì)讓滑雪選手達(dá)到比較快的滑行速度，但是也讓雪板的抓地效果欠佳。尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，如果松軟的天然雪沒(méi)有被壓實(shí)，雪板非常容易陷入雪中，造成側(cè)翻、急停等事故。

△平整的機(jī)壓雪道，也被愛(ài)好者們稱為“面條雪”，在機(jī)壓雪道上滑雪則被比喻為“吃面條”。圖為吉林長(zhǎng)白山國(guó)際度假區(qū)的機(jī)壓雪道（來(lái)源：新華社）

相比之下，人造雪的雪質(zhì)則更具可控性，尤其是優(yōu)質(zhì)的“冰狀雪”，在出太陽(yáng)后會(huì)逐漸由粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)榉蹱?，此時(shí)的雪質(zhì)最好、綿軟適中，最適合使用雪板的各項(xiàng)戶外比賽。

打造雪上“橡膠跑道”

人造雪能夠幫助我們擺脫對(duì)自然降雪的依賴，這個(gè)容易理解。那么為什么在常年有雪、降雪量極為充沛的地區(qū)，一些冬季項(xiàng)目的賽道依然采用人工造雪呢？

這就不得不提到人工造雪的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：可定制。根據(jù)不同賽事、不同場(chǎng)地的需求，人造雪是可以自由調(diào)整雪花的粒徑、含水量和硬度的。

例如，作為冬奧傳統(tǒng)賽事的高山滑雪，因?yàn)橛^賞性強(qiáng)一直被譽(yù)為“冬奧皇冠上的明珠”，但是該項(xiàng)目中參賽者的運(yùn)動(dòng)速度非?？欤ㄗ罡邥r(shí)速可達(dá)248公里），危險(xiǎn)性也非常大，因此對(duì)賽道的要求也更加嚴(yán)格。想要打造一條符合高山滑雪國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的雪道，所用之雪絕非一般的天然雪，而是由人工制成的“冰狀雪”。

所謂冰狀雪，是用來(lái)形容滑雪場(chǎng)上雪質(zhì)的一種狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，雪花的密度約為0.65克/立方厘米，雪道表面保持結(jié)晶狀態(tài)，仿若有著一層薄薄的“冰殼”，近似于冰面。這樣的雪道硬度大，不易被破壞，在運(yùn)動(dòng)員高速轉(zhuǎn)彎的情況下能保證雪道表面不變形，選手不論第幾個(gè)出場(chǎng)，雪道的狀態(tài)都是一樣相對(duì)完美。

△競(jìng)賽級(jí)別的雪道密度更高“更瓷實(shí)”，滑起來(lái)更快，但摔起來(lái)也更疼（來(lái)源：“柴知道”微信公眾號(hào)）

如果使用冰狀雪來(lái)為高山滑雪鋪壓道面，就仿佛在雪地建設(shè)了一條“塑膠跑道”，不僅能夠減小賽道表面對(duì)滑雪板的摩擦力、顯著提高運(yùn)動(dòng)員成績(jī)，同時(shí)還能提高運(yùn)動(dòng)員在滑雪時(shí)的舒適感、保護(hù)他們的身體關(guān)節(jié)，盡可能地延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)員的職業(yè)運(yùn)動(dòng)生涯。

保雪、儲(chǔ)雪技術(shù)確保賽道質(zhì)量

很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，打造高質(zhì)量的冰狀雪賽道都是我國(guó)冰雪產(chǎn)業(yè)的“卡脖子”技術(shù)難點(diǎn)。為了迎接北京冬奧會(huì)及冬殘奧會(huì)，科研工作者通過(guò)不懈的努力，建立了北京延慶、張家口賽區(qū)制造冰狀雪的屬地參數(shù)，同時(shí)借助注水和壓實(shí)成套的制雪工藝，最終成功造出了符合大陸性季風(fēng)區(qū)氣候條件的合格冰狀雪。當(dāng)?shù)厣絽^(qū)的冬季自然降雪，則成了裝點(diǎn)冬奧賽區(qū)的“景觀雪”。

其實(shí)對(duì)于高規(guī)格的冬奧賽道來(lái)說(shuō)，自然降雪反而是種“負(fù)擔(dān)”。如果遇上了下雪天氣，松軟的天然雪就會(huì)導(dǎo)致“光滑如鏡”的冰狀雪賽道功虧一簣。另外，由于北京冬奧及冬殘奧會(huì)處于冬春交替時(shí)期，可能遇上其他極端天氣，例如遇到突如其來(lái)的降雨，雨水會(huì)導(dǎo)致賽道表層結(jié)出薄冰，增加運(yùn)動(dòng)員在比賽中所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。

△今年2月23日，延慶賽區(qū)國(guó)家高山滑雪中心（“雪飛燕”）的工作人員正在檢查和修整賽道（來(lái)源：新華社）

經(jīng)過(guò)科研人員的規(guī)劃，如果真的遇到“天公不作美”時(shí)，工作人員會(huì)立即使用壓雪機(jī)重新壓實(shí)雪道，并對(duì)賽道進(jìn)行緊急整飾。同時(shí)，為了確保賽道的質(zhì)量，他們還會(huì)使用冰雪硬度儀、冰雪粒徑儀等自動(dòng)測(cè)量?jī)x進(jìn)行快捷檢測(cè)，從而切實(shí)保障雪質(zhì)合格，在最短的時(shí)間里恢復(fù)比賽的正常進(jìn)行。

據(jù)悉，為了保障賽事期間的用雪充足，本屆北京冬奧會(huì)在儲(chǔ)雪方面也做了大膽的嘗試：趁著冬天溫度較低的時(shí)候，提前先把合格的雪造好，然后再把這些雪儲(chǔ)存在一個(gè)平整的場(chǎng)地，等到次年再使用。

這個(gè)仿佛天方夜譚般的方案，早在2017年就已經(jīng)通過(guò)了可行性測(cè)試。北京冬奧組委會(huì)曾在延慶石京龍滑雪場(chǎng)順利開(kāi)展過(guò)儲(chǔ)雪試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)次年春夏的考驗(yàn)，最終有超過(guò)六成的人造雪被成功儲(chǔ)存了下來(lái)。

延伸閱讀：打造冰狀雪賽道分幾步？

打造可供奧運(yùn)賽事使用的國(guó)際化、高水準(zhǔn)的冰狀雪賽道，也不光是造雪機(jī)的功勞。目前，冰狀雪賽道可以分為競(jìng)速和競(jìng)技賽道兩大類。以鋪壓冰狀雪競(jìng)速賽道為例：

壓雪車首先需要將雪道翻開(kāi)，將雪塊破碎、讓雪面疏松；

根據(jù)賽道所處的地點(diǎn)以及當(dāng)時(shí)的氣溫，向雪地內(nèi)部進(jìn)行注水——只有這樣，才能保證賽道既有一定的強(qiáng)度，又有足夠的彈性；

通過(guò)不斷地翻壓、將濕雪一次次壓勻，一條冰狀雪賽道的雛形算是基本成型；

△與競(jìng)速賽道澆水方式不同，競(jìng)技賽道采用“Z字型注水器”注水方式（來(lái)源：北京日?qǐng)?bào)）

此后，工作人員要確保冰狀雪層厚度一致，雪道上沒(méi)有較大的孔洞，確認(rèn)一切無(wú)誤后再壓平賽道，讓雪層自下而上形成亮晶晶的“冰殼”；

在完成所有步驟后，工作人員還需要清理賽道上的浮雪。

至此，一條合格的“如鏡面般”的冰狀雪賽道才能投入使用。

撰文/記者 王雪瑩

編輯/丁林 新媒體編輯/呂冰心

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