冬奧會的比賽用雪並不依賴自然，而是藉助人工造雪技術。人造雪如何“批次生產”？我國克服的“卡脖子”技術“冰狀雪”又是什麼？
撰文/記者 王雪瑩
編輯/丁林 新媒體編輯/呂冰心
採訪專家
蘇正軍（中國氣象局人工影響天氣中心正高階工程師）
提起冬季奧運會，人們總會聯想到銀裝素裹、白雪皚皚的場景。雪不僅是冬季戶外運動的美麗背景和襯托，更是每一條賽道的最基本組成。
那麼，開展冬季奧運會是否要依賴“天公作美”獲得合格的比賽用雪？尤其對於舉辦2022年冬奧會的北京來說，儘管2月仍是春寒料峭，但之後召開的冬殘奧會，會不會因為氣溫的回暖而面臨用雪困境呢？
這樣的擔憂顯然是多餘的。造雪科技取得的發展，已經足夠讓本屆冬奧盛會實現高質量“用雪自由”。
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此雪非彼雪：人造雪更安全、更可控
記者瞭解到，為了保障賽事期間雪上專案能夠順利進行，本屆北京冬奧會採用了高效率、高質量、全自動和可操控的人工造雪方案，並從“造雪、保雪、儲雪”三大方面來確保賽事期間的用雪不受影響。
△11月15日，張家口賽區國家越野滑雪中心利用自然降雪的有利時機，開啟造雪機進行造雪作業（來源：新華社）
考慮到自然界天氣過程尤其是降雪的不確定性，雪上競技專案的國際賽事尤其是冬奧會，一般都會使用人工造雪來鋪設雪地賽道。究其原因，一方面是因為人工造雪技術是人為可控的，可以不用“靠天吃飯”；另一方面，這種技術的門檻相對較低——只要溫度低於0℃，造雪機就能工作。
“通常人工造雪都是使用‘雪炮’式造雪機，這種機器的原理分為兩種，一種是用製冰裝置生產出很小的‘片冰’，然後用片冰做原料來造雪；另外一種就是傳統的高壓水與空氣混合造雪。”中國氣象局人工影響天氣中心正高階工程師蘇正軍告訴記者。
傳統的人造雪是將水注入專用的噴嘴或噴槍，後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。
“人造雪形成的時間短、生長快，雪花的形狀也基本一致。自然的天氣降雪，在第二天會有比較明顯的硬度上的變化。”蘇正軍解釋道。
在凌晨，戶外氣溫較低時形成的天然雪，凝固程度通常比較高，此時雪質偏硬，類似“冰碴”。這種狀態的雪，雖然會讓滑雪選手達到比較快的滑行速度，但是也讓雪板的抓地效果欠佳。尤其對於新手來說，如果松軟的天然雪沒有被壓實，雪板非常容易陷入雪中，造成側翻、急停等事故。
△平整的機壓雪道，也被愛好者們稱為“麵條雪”，在機壓雪道上滑雪則被比喻為“吃麵條”。圖為吉林長白山國際度假區的機壓雪道（來源：新華社）
相比之下，人造雪的雪質則更具可控性，尤其是優質的“冰狀雪”，在出太陽後會逐漸由粒狀轉變為粉狀，此時的雪質最好、綿軟適中，最適合使用雪板的各項戶外比賽。
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打造雪上“橡膠跑道”
人造雪能夠幫助我們擺脫對自然降雪的依賴，這個容易理解。那麼為什麼在常年有雪、降雪量極為充沛的地區，一些冬季專案的賽道依然採用人工造雪呢？
這就不得不提到人工造雪的另一個優點：可定製。根據不同賽事、不同場地的需求，人造雪是可以自由調整雪花的粒徑、含水量和硬度的。
例如，作為冬奧傳統賽事的高山滑雪，因為觀賞性強一直被譽為“冬奧皇冠上的明珠”，但是該專案中參賽者的運動速度非常快（最高時速可達248公里），危險性也非常大，因此對賽道的要求也更加嚴格。想要打造一條符合高山滑雪國際標準的雪道，所用之雪絕非一般的天然雪，而是由人工製成的“冰狀雪”。
所謂冰狀雪，是用來形容滑雪場上雪質的一種狀態。在這種狀態下，雪花的密度約為0。65克/立方厘米，雪道表面保持結晶狀態，仿若有著一層薄薄的“冰殼”，近似於冰面。這樣的雪道硬度大，不易被破壞，在運動員高速轉彎的情況下能保證雪道表面不變形，選手不論第幾個出場，雪道的狀態都是一樣相對完美。
△競賽級別的雪道密度更高“更瓷實”，滑起來更快，但摔起來也更疼（來源：“柴知道”微信公眾號）
如果使用冰狀雪來為高山滑雪鋪壓道面，就彷彿在雪地建設了一條“塑膠跑道”，不僅能夠減小賽道表面對滑雪板的摩擦力、顯著提高運動員成績，同時還能提高運動員在滑雪時的舒適感、保護他們的身體關節，儘可能地延長運動員的職業運動生涯。
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保雪、儲雪技術確保賽道質量
很長時間以來，打造高質量的冰狀雪賽道都是我國冰雪產業的“卡脖子”技術難點。為了迎接北京冬奧會及冬殘奧會，科研工作者透過不懈的努力，建立了北京延慶、張家口賽區製造冰狀雪的屬地引數，同時藉助注水和壓實成套的制雪工藝，最終成功造出了符合大陸性季風區氣候條件的合格冰狀雪。當地山區的冬季自然降雪，則成了裝點冬奧賽區的“景觀雪”。
其實對於高規格的冬奧賽道來說，自然降雪反而是種“負擔”。如果遇上了下雪天氣，鬆軟的天然雪就會導致“光滑如鏡”的冰狀雪賽道功虧一簣。另外，由於北京冬奧及冬殘奧會處於冬春交替時期，可能遇上其他極端天氣，例如遇到突如其來的降雨，雨水會導致賽道表層結出薄冰，增加運動員在比賽中所面臨的風險。
△今年2月23日，延慶賽區國家高山滑雪中心（“雪飛燕”）的工作人員正在檢查和修整賽道（來源：新華社）
經過科研人員的規劃，如果真的遇到“天公不作美”時，工作人員會立即使用壓雪機重新壓實雪道，並對賽道進行緊急整飾。同時，為了確保賽道的質量，他們還會使用冰雪硬度儀、冰雪粒徑儀等自動測量儀進行快捷檢測，從而切實保障雪質合格，在最短的時間裡恢復比賽的正常進行。
據悉，為了保障賽事期間的用雪充足，本屆北京冬奧會在儲雪方面也做了大膽的嘗試：趁著冬天溫度較低的時候，提前先把合格的雪造好，然後再把這些雪儲存在一個平整的場地，等到次年再使用。
這個彷彿天方夜譚般的方案，早在2017年就已經通過了可行性測試。北京冬奧組委會曾在延慶石京龍滑雪場順利開展過儲雪試驗。經過次年春夏的考驗，最終有超過六成的人造雪被成功儲存了下來。
延伸閱讀：打造冰狀雪賽道分幾步？
打造可供奧運賽事使用的國際化、高水準的冰狀雪賽道，也不光是造雪機的功勞。目前，冰狀雪賽道可以分為競速和競技賽道兩大類。以鋪壓冰狀雪競速賽道為例：
壓雪車首先需要將雪道翻開，將雪塊破碎、讓雪面疏鬆；
根據賽道所處的地點以及當時的氣溫，向雪地內部進行注水——只有這樣，才能保證賽道既有一定的強度，又有足夠的彈性；
透過不斷地翻壓、將溼雪一次次壓勻，一條冰狀雪賽道的雛形算是基本成型；
△與競速賽道澆水方式不同，競技賽道採用“Z字型注水器”注水方式（來源：北京日報）
此後，工作人員要確保冰狀雪層厚度一致，雪道上沒有較大的孔洞，確認一切無誤後再壓平賽道，讓雪層自下而上形成亮晶晶的“冰殼”；
在完成所有步驟後，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。
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監製：
北京科技報 | 科學加客戶端
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