冬奥会即将开幕，如何实现用雪自由？

　　导语：还有2个礼拜，2022年冬奥会就将在北京市和张家口市开幕。为了保障冬奥会的顺利召开，多个行业的无数工作人员正紧锣密鼓地筹备着。
　　不少朋友们会好奇，冬奥会需要大量的冰与雪打造完美的赛场，这些雪从哪里来？冬奥会召开的二月份天气回暖，冰雪消融，如何保证赛事期间有足够的雪来满足这些赛场的需要呢？
　　冬奥会崇礼滑雪场馆 图源：新浪网
　　大家也许会想，不管是北京还是张家口都不是缺少降雪的城市，这些雪是不是就足够供应冬奥会场的需求呢？
　　答案并非如此，实际上，用于赛事的雪绝大多数都是人造雪，自然降雪的多少并不会影响冬奥会赛事用雪的充足与否。而要保障赛事有足够的人造雪来使用，就需要靠造雪机和往年储存的雪。
　　自然降雪和造雪机生产的人造雪 图源：百度百科
　　为什么冬奥赛事偏爱人造雪，它有什么优点？
　　自从1980年美国首次在冬奥会上使用人造雪，人造雪就成了冬奥会的宠儿。比起天然降落的，呈现精致完美六角形的雪花，人造雪在美感上望尘莫及，因为它实际上是被打成碎末的不规则小冰粒，尽管不好看，但它的密度是自然降雪的两倍多，融化慢，铺成的雪道也更结实，和滑雪板的摩擦力更小。
　　现在使用的人造雪中可以掺入某些化学成分，提高人造雪的融点，让造出的雪在接近20 的高温下仍能保存一段时间。此外，人造雪的冰粒大小可以根据赛事不同的需要设计，既可以让它的直径接近自然雪的0.3mm，保证冰粒容易融合，雪道适合滑雪者做出旋转等花样动作，又可以增大人造雪冰粒直径，减小雪道摩擦力，帮助速滑选手再创佳绩。集这么多优点于一身，无怪乎人造雪被冬奥会所偏爱。
　　人造雪和＂雪花＂沾不上边 图源：网易博客
　　而制造人造雪最大的功臣就是造雪机。造雪机主要可以分为两类：粉碎式和炮筒式。粉碎式造雪机就如其名，先把水在零下20 的制冰板上冻成2mm左右厚度的冰片，刮取下来保存，在需要造雪时，再利用特殊的粉碎腔把冰片粉碎成冰沫，用鼓风机吹出。这种造雪方法能够充分利用水资源，短时间内能制造大量雪，而且不受环境温度、湿度的影响，即使在温暖的南方也能造出雪。
　　工作中的＂雪炮＂ 图源：网易新闻
　　粉碎式造雪机最大的问题就是制造、储存冰片相对成本较高，既耗能又占用空间。相比之下，炮筒式造雪机造雪取材方便许多。炮筒式造雪机别名＂雪炮＂，其中的高压水泵和压缩空气在喷嘴处一同喷出，在压缩空气膨胀吸收热量的作用下，水泵喷出的雾化的小水滴迅速凝结成冰晶，也就是我们所要的人造雪。
　　通过改变喷嘴喷出的小水滴直径，可以很方便地改变得到人造雪的直径。但＂雪炮＂工作要求环境温度在0 以下，湿度也要适合，而且由于喷出的小水滴有一部分没有凝结成冰粒，效率上有些不足。不过＂雪炮＂的轻便、就地取材等优势，仍然让它成为了我国冬奥会造雪的主力军。目前，数以百计的造雪机正在为冬奥会的成功举办而不断地造雪，成了赛场上一道靓丽的风景线。
　　尽管现在的造雪机效率高，功率大，造雪速度快，但比起每次临近赛事再抱佛脚式地大量造雪，将往年造的雪保存下来，尽量减少已经建造雪道的融化，显然是更为经济环保的做法。
　　10月19日，云顶滑雪公园正在进行赛道造雪。图/武殿森
　　早在2017年，冬奥会＂赛事用雪保障关键技术研究与应用示范＂就已经开始了相关的研究探索。而在今年变幻莫测的气候条件下，为了应对可能迎来的＂暖冬＂，对雪道的保护和对预备用雪的储存就显得更为重要。
　　大家都有这样的经验：下雪后松散的积雪会很快融化，而在路上被来往车辆反复压实的雪，融化速度就慢得多，往往需要工人铲开才能不影响交通。同样的道理，一条合格的冰状雪雪道，要经历反复的铺雪、压实、注水结冰的步骤，100cm的雪要被压雪车压到10cm以下。可想而知，这样的雪道融化速度远远比自然降雪要慢。此外，前面提到过，赛事所用人造雪中加入了特殊的化学成分，使我们使用的人造雪更难以融化。在这基础上，工作人员还会定期用雪硬度计、冰雪粒径检测仪等检测赛道状况，并重新造雪、压雪，保证赛道始终处于良好状态之下。定期的赛道维护和增强铺设，加上雪道往往位于较高海拔的山上，气温也相对较低，保障了赛事器件赛道雪的良好状态。
　　正在工作的压雪车 图源：腾讯网
　　预备用雪的储存同样是赛事用雪保障的关键一环
　　2014年俄罗斯为筹备索契冬奥会就曾储存了数十万立方米的积雪，我国在筹备冬奥会时同样吸取了这一经验。要保证雪不融化，就要保证雪所处的环境温度始终在0 以下，要储存雪，也就是要在赛事场地附近建立冷库。
　　采用人工电制冷的方法制造的冷库不仅建立复杂、成本高、能耗高，而且储雪量远远不够供应赛事所需，只能作为应急手段少量储存。而真正保证赛事用雪无后顾之忧的，是自然储雪技术和天然冷库。这项技术的核心包括两点：选址与隔热。要保证储存量大，就需要选取开阔平坦的空地堆放雪，而要保证雪融化速度慢，则需要选取靠近赛场的背阴处。堆放之后，采用性能极高的隔热材料包裹雪堆，隔绝内外的热量传递和外界的太阳辐射，使雪堆处于全密封状态。
　　位于延庆的储雪实验 图源：腾讯新闻
　　对此，＂科技冬奥＂重点专项赛事用雪保障关键技术研究与应用示范项目负责团队提出的办法是，构建物理能量平衡模型进行 ＂储雪＂——即在冬季温度较低时， 把雪提前造好，并储存起来，待次年初冬再次使用。
　　据了解，2017年，团队全程参与北京冬奥组委在延庆区的滑雪场开展储雪试验，经过整个夏季考验，约有 60%的雪被完好储存下来。
　　结语：
　　冰雪是冬奥会的灵魂，赛事用雪保障是冬奥会筹备重要的一环，但也只是方方面面准备工作的一个小小的缩影。这次冬奥会是一次冰雪的盛会，是我们国家在国际舞台上浓墨重彩的又一笔，也是我们向世界开放交流的一个平台。让我们一起为冬奥会倒计时，一起感恩千千万万的为冬奥会默默奉献的工作人员，一起期待冬奥会的圆满开幕。