北京冬奧會期間，運動員在國家高山滑雪中心展現了高難度動作的魅力，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”出自中科院西北生態環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20天，聯合北京冬奧組委等造出約7000立方米的雪，以應對本屆冬奧會期間首鋼大跳台和國家跳台滑雪中心場館可能出現的高温、沙塵和降雨等極端天氣事件，保證賽道雪質。
“與往屆冬奧會舉辦國不同，中國所處緯度較低，以往的造雪、儲雪技術不能照搬，必須研發一套適合中國國情和氣候特徵的新技術。”中科院院士秦大河告訴《中國科學報》。
臨危請命
2015年，中國剛成功申辦冬奧會的那個冬天，秦大河就帶領團隊對中國的滑雪場進行深入調研。
結果並不樂觀，中國沒有一條合格的冰狀雪賽道。由於商業原因，國際上對相關技術進行封鎖，我國無法拿到賽道雪質的參數標準。這可愁壞了秦大河。
國家需要，主動請纓。秦大河立即給北京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。
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。團隊集合了中科院西北生態環境資源研究院、中國氣象科學研究院、北京師範大學和哈爾濱體育學院等國內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，他像候鳥一樣“飛”向高山冰川，探索地球上的現代冰川變化；天氣轉冷時，他又飛向北京冬奧雪場，研製冬奧賽事專用的“冰狀雪”。
給雪穿上冰外衣
造雪、儲雪任務並不是“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，用於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於這一要求。
因此，冰雪專家就需要給“初雪”穿上一層冰衣，讓它變成冰狀雪，就像穿透明外殼的冰墩墩那樣。冰狀雪的製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。
為解決實際應用中的難題，連續3年，研究團隊輾轉哈爾濱、北京、張家口、阿勒泰等地的滑雪場，進行冰狀雪製作試驗。
讓雪穿上冰外衣有上百種方法，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。
最終，不同氣温條件的冰狀雪賽道製作技術被攻克，中國自主打造出冰狀雪賽道，從造雪到儲雪的技術全部達到國際賽事標準，擺脱了靠天比賽的侷限，實現用雪“自由”。
造一座雪山
面對逐漸變暖的天氣，團隊還研究了儲雪技術。到底儲存多少雪合適？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，雪質變化將對雪道造成致命影響。”中科院西北生態環境資源研究院在讀博士生王興説。
然而，國內外儲雪的研究非常少，涉及文獻不超過10篇，國內相關人才也匱乏。研究團隊要模擬雪質變化、估算儲雪量……可以説，儲雪研究在“零下”起步。
大陸性季風氣候、場館建設工期等的限制並不允許雪長期儲存，儲雪必須在賽事將近之時進行。隨着一座人工雪山屹立在賽道旁，團隊又根據不同的氣象條件，結合太陽光照射率等參數，選取經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。”王飛騰説。
“我國冰凍圈科學研究有很好的基礎和傳統，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，包括為各類冰上體育競技運動和羣眾活動提供技術支撐。”秦大河説。
編輯：王星
責任編輯：顧軍
轉載：中國科學報
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