雪界“冰墩墩”，冬奧會的雪道保障！
王飛騰（中）在首鋼大跳臺儲雪堆監(jiān)測雪質(zhì)變化。中科院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院供圖
北京2022年冬奧會期間，國家高山滑雪中心為世界展現(xiàn)了超級大回轉(zhuǎn)、滑降等高難度動作的魅力，冰狀雪賽道功不可沒。冰狀雪賽道用的可不是普通的雪，它們是雪界的“冰墩墩”——被一層薄薄冰殼包裹住的雪，以減小賽道對滑雪板的摩擦。
雪界“冰墩墩”出自中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學國家重點實驗室雪務保障關鍵技術攻關團隊。同時，他們還歷經(jīng)20天，聯(lián)和北京冬奧組委場館運行中心等造出約7000立方米的雪，以應對本屆冬奧會期間首鋼大跳臺和國家跳臺滑雪中心場館可能出現(xiàn)的高溫、沙塵和降雨等極端天氣事件，保證賽道雪質(zhì)。
“與往屆冬奧會舉辦國不同，中國所處緯度較低，以往的造雪、儲雪技術并不能照搬，必須研發(fā)一套適合中國國情和氣候特征的新技術?！敝袊茖W院院士秦大河告訴《中國科學報》。
臨危請命
2015年，中國剛申辦成功冬奧會的那個冬天，秦大河就帶領團隊一批冰凍圈科學的新生力量，對中國的滑雪場進行了深入調(diào)研。結(jié)果并不樂觀，中國沒有一條合格的冰狀雪賽道，由于商業(yè)原因，國際上對相關技術進行封鎖，我國無法拿到賽道雪質(zhì)的參數(shù)標準。
國外專家在賽道上踩一踩、捏一捏，就判斷出合格或不合格。至于為什么，核心技術我們從未掌握。這可愁壞了秦大河。
國家需要，主動請纓。秦大河立即給北京市冬奧組委和國家體育總局寫信，希望能夠參與此次冬奧會雪冰實用技術的研發(fā)。2017年，在秦大河帶領下，北京冬奧會賽事用雪保障關鍵技術研究團隊正式組建。這個團隊集合了中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、中國氣象科學研究院、北京師范大學和哈爾濱體育學院等國內(nèi)有一定冰雪研究基礎的科研力量。
接到雪務保障攻關任務時，冰凍圈科學國家重點實驗室副主任王飛騰還在野外冰川上工作。這項攻關任務，也改變了他的科研和生活軌跡，夏季來臨時像候鳥一樣“飛”向高山冰川，探索地球上的現(xiàn)代冰川變化，天氣轉(zhuǎn)冷時，飛向北京冬奧雪場，研制適合奧林匹克賽事專用的“冰狀雪”。跟候鳥遷徙不同，這群“冰雪候鳥”逆溫而上，哪里寒冷就去哪里，哪里艱苦就在哪里安家！
給雪穿上冰外衣
造雪、儲雪任務并不是“用造雪機把雪造出來，往雪道上一鋪”那樣簡單，賽事用雪有彈性、濕度、密度要求。以雪道“高速公路”——冰狀雪賽道為例，王飛騰介紹，冰狀雪賽道的表面有一層薄薄的冰殼，用于減小賽道對滑雪板的摩擦力，冰狀雪密度需達到0.65克/立方厘米，而造雪機造出來的雪密度小于0.65克/立方厘米這一要求。
因此，冰雪專家就需要給“初雪”穿上一層冰衣，變成冰狀雪，外型就像冰墩墩那樣。冰狀雪的制作過程需要鋪雪注水，鋪多少雪，隔多長時間注水，是王飛騰的攻關關鍵所在。這可是一項技術活，稍不留神雪就會變成冰而不符合標準！
盡管有一定冰川學理論基礎，但為了解決實際應用中的難題，研究團隊壓力如山。連續(xù)3年，研究團隊輾轉(zhuǎn)哈爾濱、北京、張家口、阿勒泰等地的滑雪場，進行冰狀雪制作試驗。
讓雪穿上冰外衣有上百種方法，不同水壓、注射幾秒、停滯幾秒再注射……團隊一遍又一遍檢測冰雪硬度是否達標、冰雪顆粒是否均勻。
造雪機只能在零攝氏度以下工作，滑雪場氣溫零下20攝氏度是常事，野外奮戰(zhàn)的王飛騰和隊員們，不一會渾身就掛滿了冰碴。為了節(jié)約時間，隊員們帶干糧上山，中午啃一口，一干就是十多個小時。
最終，不同氣溫條件的冰狀雪賽道制作技術被攻克，中國自主打造出冰狀雪賽道，中國從造雪到儲雪的技術全部達到國際賽事標準，擺脫了靠天比賽的局限，實現(xiàn)用雪自由。
造一座雪山
面對逐漸變暖的天氣，團隊馬不停蹄研究儲雪技術。到底儲存多少雪，存多了浪費，存少了不夠用。“從落地那一刻，雪粒粒徑、形狀等就時刻變化著，雪質(zhì)變化將對雪道造成致命打擊?！敝袊茖W院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院在讀博士生王興說。
如果說冰川研究是科學問題，那儲雪更像工程問題。但國內(nèi)外儲雪的研究非常少，涉及文獻不超過10篇。加之國內(nèi)人才的匱乏，模擬雪質(zhì)變化、估算儲雪量，可以說儲雪是在“零下”起步的。
大陸季風型氣候、場館建設工期等的限制并不允許雪長期儲存，儲雪必須在賽事將近之時進行。隨著一座人工雪山矗立在賽道旁，團隊又根據(jù)不同的氣象條件，結(jié)合太陽光照射率等參數(shù)，選取經(jīng)濟性和實用性俱佳的土工布方案，給雪山蓋上“被子”，阻隔熱量交換，延長雪的使用壽命。
“以前團隊研究給冰川蓋被子，防止冰川消融，如今給雪山蓋被子，保障國家和賽事需要?！蓖躏w騰說。
幾年間，冰雪候鳥之旅多了一程，夏季冰凍圈之行告一段落后，王飛騰便帶領團隊前往滑雪場從事雪務工作，全年近2/3的時間與冰雪為伍。
“我國冰凍圈科學的研究有很好的基礎和傳統(tǒng)，雪務研究為冰凍圈科學的應用研究撕開了一道口子。下一步，團隊應當向“應用冰學”進發(fā)，包括為各類冰上體育競技運動和群眾活動等提供技術支撐。青年一代冰凍圈科學工作者們肩上的任務艱巨而光榮，但他們一定會成功！”秦大河說。
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