踏雪逐夢，我國如何實現“用雪自由”

作為一支特殊的“無名英雄”團隊——北京冬奧會雪務保障攻關團隊，在2021年的奧運測試賽中，利用賽道雪質等級判別模型，發布一系列雪質分析報告。

賽事啟動后，為應對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的高溫、沙塵和降雨等極端天氣事件，保障賽道雪質，科研團隊歷經20天，聯合北京冬奧組委場館運行中心等造出約7 000立方米的雪，做到有備無患。

然而，很少有人知道，由于我國在人造雪方面的研究起步較晚，國內賽道雪務技術幾乎空白，同時國外在這方面對中國進行技術封鎖，使得中國無法拿到賽道用雪的參數標準。在2016年以前，中國不僅造不出一條合格的冰狀雪賽道，甚至連賽道的一些參數標準都無從得知。

2017年，在中國科學院院士、中國科學院冰凍圈科學國家重點實驗室名譽主任秦大河的帶領下，北京冬奧會雪務保障攻關團隊正式組建，誓要制造出中國人自己的冰狀雪。

5年前接到冬奧會雪務保障攻關的科研任務時，團隊主要成員、中國科學院西北生態環境資源研究院研究員王飛騰還在野外開展冰川研究工作。對于冬奧會雪務保障這個全新領域，他只有“這很重要”的模糊認知，了解并不多，所有嘗試都要從“零”做起。

“這里面的奧秘，需要我們花大力氣去破解。”王飛騰坦言，我國冰雪科研起步晚，像他這樣長期從事冰川研究和保護的科技工作者，都鮮少聽說“冰狀雪賽道”一類的概念，而國外專家只需在賽道上踩一踩、捏一捏，就能判斷出合格或不合格。

隨著北京冬奧會籌備工作的有序推進，各方的期待讓雪務保障攻關團隊感受到了沉甸甸的壓力，他們選擇迎難而上。

經過綜合調研后，“雪質的判定、監測和預報技術”“冰狀雪賽道制作技術”“高效儲雪技術”“智能化造雪集成技術”成為雪務保障攻關團隊率先攻克的“堡壘”。

科研人員的第一步，首先要和冰雪親密接觸起來。2017年末，王飛騰和團隊成員在瑞士考察學習時，當地研究人員踩在滑雪板上自由穿梭的身影，給他們留下了深刻印象。回國后，他和團隊不少成員主動學起了滑雪，“既方便去一些纜車到不了的地方采集數據，又能親身感受運動員在不同雪道上的體驗”。

每天早出晚歸，足跡遍及國內大大小小的滑雪場，經歷了一次次的跌打損傷，科研人員很快就練就了一身拿得出手的滑雪技術，“有人都能背著設備、倒著滑雪”。

和雪親密接觸，培養良好“雪感”是基礎，可要服務冬奧，雪質硬度、密度和含水量等關鍵參數，不能完全依靠人工觀測，需要探索一套科學有效的應用方案。

為此，雪務保障攻關團隊在北京冬奧會張家口賽區云頂滑雪公園利用高分辨率的氣象觀測數據，結合研發了雪質監測和預報技術，構建了賽道雪質等級判別模型。

依過去的傳統，滑雪場一般到了下午或晚上就要補雪，這樣耗時耗力且不夠精確。經過科研團隊大膽探索，通過新技術應用，能對未來72小時百米級雪道不同位置的氣象條件，如風和溫度，進行準確預報，也可以模擬和預報賽道雪質隨時間動態演變的過程，獲取數據的同時幫助精準補雪。

首戰告捷，大伙兒信心倍增，又向冰狀雪賽道制作技術發起挑戰。

冰狀雪是滑雪場雪質的一種形態，顧名思義，雪道表面上部雪的密度較大、硬度高，有助于減小賽道表面對于滑雪板的摩擦力，使高山滑雪等項目運動員的滑行速度大大提升。此外，這種雪道不易被破壞，選手不論第幾個出場，雪道的狀態都是一樣相對完美，類似于一條雪上“高速公路”。

研究團隊輾轉在哈爾濱、北京、張家口、阿勒泰等地的滑雪場，兼備朝陽與背陰的賽道段，選擇不同高度、厚度、水量、時間、水壓，一次次做試驗，精心打磨。為了讓雪道的各項條件與國際接軌，他們還特意請來一些運動員、冰雪專家進行測試，確保雪道雪質、含水密度、表面平整度及坡度比全面合格。

在不計其數的實驗中，低于-20 ℃的氣溫，高達20米/秒的風速，讓奮戰一線的隊員吃盡苦頭。一些去過南極科考的隊員都忍不住感慨：“這比南極環境都惡劣，南極好歹有避風港、雪地車。”

盡管條件艱苦，研究團隊還是咬牙堅持了下來。在普通人正常站立都非常困難的環境中，他們一連工作10多個小時；為了節約時間，他們還自帶干糧上山，餓了就簡單應付一下；周身寒風凜冽，雪大如席，研究人員經常身上掛滿了冰碴，一個個像冰雪世界的“野人”。

經歷了成百上千次的試驗后，冰狀雪制作試驗在亞布力滑雪場成功，在云頂滑雪公園成功，在國家高山滑雪中心成功……一套屬地化的冰狀雪賽道制作技術趨于成熟，這讓大伙兒吃下了“定心丸”。

其間，科研團隊還制定出雪質判定量化標準，研發的冰狀雪賽道專業監測設備、冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀等，相較進口儀器，成本更是大大降低。

之后，大伙兒又將目光投向儲雪工藝，在張家口萬龍滑雪場和崇禮滑雪場、哈爾濱帽兒山滑雪場和延慶石京龍滑雪場啟動儲雪試驗。

按照以往歐洲的做法，在春天的時候，把雪盡可能地堆到一起，然后覆蓋起來，這樣可以把上一個雪季30%～50%的雪保留下來，提前用于下一個雪季。這顯然不夠經濟，雪務保障攻關團隊希望得到一個性價比更高的方案。

經過反復研究，科研人員發現，儲雪地點要選在遮陽、低風速的位置，以降低外界氣象條件對雪堆融化的影響。在符合經濟性原則的基礎上，可以選擇導熱系數較小的材料，或增加各材料層的厚度來降低雪堆融化的速率。當外界氣象條件一定時，相同體積下，越小的雪堆表面積意味著越少的雪堆熱量，即雪堆表面積與體積的比例越小，雪堆的融化速率越小。

有了科學原理支撐，儲雪方案應運而生。科研人員舉一反三，設計出儲雪堆智能設計系統，根據場地的地貌屬性，以影響雪堆設計的主要要素和當地的氣象條件為輸入參數，模擬預測雪堆的形態、質量和雪質（密度、溫度、粒徑、含水量等）等變化，想出一套屬地化的儲雪堆最優化設計方案。北京延慶石京龍滑雪場室外試驗表明，采用該套儲雪技術，大雪堆度過一個夏天后，儲雪率在60%左右。

雪務保障攻關團隊還開發了智能造雪集成技術，并在哈爾濱帽兒山滑雪場進行了示范。通過在滑雪場建立蓄水池，造雪用蓄水池里的水，夏天雪融化后水又流進了水庫，實現了水平衡，確保冰雪產業綠色可持續發展。

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