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你知道嗎？北京冬奧會(huì)80%以上的雪都是人造的，你或許覺(jué)得奇怪，北京是一個(gè)冬季降雪量相對(duì)豐富的城市，為什么還要使用人工降雪呢？
首先來(lái)說(shuō)，使用人工造雪并非北京冬奧的專利，而是幾乎成了“國(guó)際慣例”，自從1980年美國(guó)普萊西德湖冬奧會(huì)上，第一次使用了人造雪之后，溫哥華、索契以及平昌冬奧會(huì)，也都開(kāi)始大量使用人造雪，特別是2018年的平昌冬奧會(huì)，人造雪使用比例更是達(dá)到驚人的90%。
而為了備戰(zhàn)北京冬奧會(huì)，很多冬奧滑雪場(chǎng)從2021 年 11 月底就開(kāi)始進(jìn)行人工造雪，造雪時(shí)間一直持續(xù)到 2022 年 1 月。
那么，為什么冬奧會(huì)需要這么多人造雪呢？
首先我們要了解人造雪相比自然雪，有什么好處？自然條件下產(chǎn)生的新降雪，融化后重新凝結(jié)的雪、以及長(zhǎng)期堆積的雪，在物理特性上都各不相同，從而影響到雪的性狀。而國(guó)際雪聯(lián)對(duì)不同項(xiàng)目的競(jìng)賽雪道都有相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，以保證比賽的公平性和安全性，因此雪的性狀穩(wěn)定對(duì)雪道而言，就顯得十分重要。
相比物理特性更為多變的天然雪，人工造雪顯然可控性更高，經(jīng)過(guò)擠壓、平整和注水后，更容易被制成可供比賽的雪道。
崇禮萬(wàn)龍滑雪場(chǎng)的 U 型槽場(chǎng)地
比如崇禮萬(wàn)龍滑雪場(chǎng)的 U 型槽場(chǎng)地，根據(jù)冬奧會(huì)的要求，雪槽的長(zhǎng)度要達(dá)到 150 至 170 米，寬度要達(dá)到 19 至 22 米，深度則要 6.7 米、坡度要達(dá)到 17 至 18 度。要想造出這樣一個(gè)場(chǎng)地，光靠天公作美顯然不現(xiàn)實(shí)，就算是人工造雪也都是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)活，不僅是用雪量，溫度、濕度也都要精準(zhǔn)把控，只有將含水量控制在合適的范圍內(nèi)，才能讓U型槽場(chǎng)地一直保持這個(gè)形狀不形變。
再比如被譽(yù)為“冬奧皇冠明珠”的高山滑雪，運(yùn)動(dòng)員的最高時(shí)速可達(dá)248公里，危險(xiǎn)性極大，一般的自然雪根本無(wú)法勝任，因此打造一條符合高山滑雪國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的雪道，只能使用人工制成的“冰狀雪”。
所謂“冰狀雪”，是指雪花的密度在 0.65 克/立方厘米,雪道表面保持結(jié)晶狀態(tài)，好比是敷上一層薄薄的“冰殼”,近似于冰面又不是冰面。這就相當(dāng)于在雪地上又鋪了一條“塑膠跑道”，不僅雪道硬度大,不易被破壞，而且在運(yùn)動(dòng)員高速轉(zhuǎn)彎的情況下，仍能保證雪道表面不變形，因此選手不論第幾個(gè)出場(chǎng),雪道的狀態(tài)都是一樣相對(duì)完美。
自然雪的特點(diǎn)是“雨露均沾”，鋪天蓋地到處都一樣，而冬奧比賽用地則需要短期大量積雪，比如國(guó)際雪聯(lián)規(guī)定，滑雪障礙追逐賽道需保證約71500 立方米的雪量，加上融化系數(shù)，這個(gè)數(shù)字將達(dá)到 107200 立方米。即使是面積較小的大跳臺(tái)賽道，也至少需要維持11000立方米的雪量。
這么大的用雪量，單靠運(yùn)輸，成本實(shí)在太高。如果全靠自然下雪，至少需要連續(xù)不間斷地下幾十天的大雪。而且滑雪場(chǎng)地每天都需要塑型維護(hù)，還需要大量的儲(chǔ)備雪，因此，別說(shuō)是冬奧會(huì)，就算是大多數(shù)的滑雪場(chǎng)，也都是采用人造雪和自然雪相結(jié)合的方式。
人造雪和自然雪本質(zhì)上沒(méi)有什么不同，都是由水或者水霧組成，區(qū)別在于人造雪一般相對(duì)密度更大，更接近粉末狀，自然雪每立方米328公斤，人造雪為每立方米856公斤，因此在相同氣象條件下，人造雪融化更慢。
北京冬奧會(huì)上使用雪炮造出的人工雪，分為9種型號(hào)，白天溫度較高時(shí)使用含水量少的小號(hào)雪，夜晚溫度更低則使用7號(hào)雪、8號(hào)雪，這樣造出來(lái)的雪質(zhì)更好。
人工造雪的關(guān)鍵設(shè)備是造雪機(jī)，用來(lái)模仿天然降雪的過(guò)程，將水變成雪，但和天然雪形成過(guò)程有所區(qū)別。
在自然條件下，天上的水汽變成雪必須具備兩個(gè)條件：一是要有一定的水汽飽和度，形成攝氏0度以下的冷云；二是必須有凝結(jié)核，當(dāng)冷云中的小水滴遇到空氣中的塵埃顆粒，此時(shí)便會(huì)形成冰晶；冰晶逐漸增大，當(dāng)重量達(dá)到一定程度就能克服空氣的浮力，從天空中飄落，小雪晶在漂浮的過(guò)程中，又通過(guò)繼續(xù)凝結(jié)和相互碰撞合并成較大的雪花。
人工造雪則是通過(guò)造雪機(jī)把攝氏5度以下的水霧打散成小粒子，再將這些粒子迅速冷凝結(jié)晶，然后再由風(fēng)筒把雪花噴射出去，以擴(kuò)大造雪面積。
目前來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的造雪機(jī)主要有兩類：炮筒式造雪機(jī)和風(fēng)扇型造雪機(jī)。
炮筒式造雪機(jī)的原理，就是把來(lái)自高壓水泵的高壓霧化水和來(lái)自空氣壓縮機(jī)的高壓空氣，在噴嘴處混合，利用霧滴自然蒸發(fā)和高壓氣體噴出噴嘴后，體積膨脹帶走熱量，迅速形成冰晶。
人造雪雖然可以制造出與自然界幾乎一樣的雪花，但自然的雪晶是從高空飄落，人工無(wú)法模擬，因此很多時(shí)候需要將造雪機(jī)安裝在炮塔上，從而延長(zhǎng)雪晶落地時(shí)間，形成更完整的雪花。
風(fēng)扇型造雪機(jī)只是使用了簡(jiǎn)單的噴嘴，使水成為細(xì)小的小水滴，再使用大功率風(fēng)扇高速將小水滴吹出，小水滴懸浮在空氣中，進(jìn)而有足夠的時(shí)間進(jìn)行冷卻和凝固。
風(fēng)扇型造雪機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，只需提供水和電。 但是由于沒(méi)有壓縮空氣膨脹吸熱，所以在應(yīng)用條件上，環(huán)境溫度需要比壓縮空氣型造雪機(jī)更低。
人造雪技術(shù)聽(tīng)起來(lái)并不復(fù)雜，但由于我國(guó)在這一領(lǐng)域起步較晚，國(guó)內(nèi)賽道雪務(wù)技術(shù)幾乎空白，甚至在 2016 年以前，中國(guó)連一條合格的“冰狀雪”賽道也造不出來(lái)。
人工造雪是高耗水工程，常見(jiàn)的滑雪場(chǎng)取水方式包括抽取地下水、收集地表徑流和雨雪水，中國(guó)滑雪協(xié)會(huì)的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表明，用于造雪的地下水回收率只有40%左右，因此收集地表徑流和雨雪水成為更被行業(yè)接受的取水方式。
公開(kāi)資料顯示，北京冬奧會(huì)人造雪計(jì)劃用水39萬(wàn)噸，基本來(lái)自地表徑流和雨雪水，為此有關(guān)部門在賽場(chǎng)附近建設(shè)兩個(gè)10萬(wàn)立方米的蓄水池，以支持人工造雪。
