大别山人造雪滑雪场选址气象条件分析及风险评估

刘中新，陶 列

(1.湖北省浠水县气象局，湖北 浠水 438200；2.湖北省黄石市气象局，湖北 黄石 435000)

1 引言

随着北京—张家口申办2022冬奥获得成功，雪上运动将在我国不断得到人们的喜爱，冬季滑雪运动将得到蓬勃发展。由于气候变暖的原因，我国南方降雪越来越少，这就依赖于建设一批高质量人造滑雪场。最早发明造雪机的国家是美国，我国目前也已有厂商生产不同型号的造雪机。因此，开展高山滑雪场(人工造雪)选址的气象条件分析研究，具有较好的社会和现实意义。有初步统计认为，建造一个人工滑雪场，每年的直接经济效益将超过2 000万元，其他间接经济效益一般按1∶5计算，将超过1亿元[1]。具体经济效益计算，还需考虑场址冬季温湿度、风、降雪等气象条件，这些条件决定了造雪炮功率、台数、开机作业时间和最长可营运天数等。

大别山地区正处于南北气候过渡带，且旅游资源丰富，在较高海拔的山区具有建设人造滑雪场的条件，但截止目前，鄂东大别山地区还没有开展建设，2015年，麻城龟峰山风景区开始人造滑雪场建设的论证，对选址的气象条件研究分析已迫在眉睫。本文对湖北省黄冈市所属的红安、麻城、罗田、浠水、英山、蕲春等6县(市)海拔高度最高的6个景区自动气象站近3 a冬季气象资料进行统计，与人工造雪机对气象条件的要求、功率等进行比较分析，从而确定最佳滑雪场选址，为人工造滑雪场建设提供科学依据。

2 人造滑雪场条件要求

高山滑雪是借助地球引力，由一定高度向另一高度滑行，所以，滑雪道的高度落差是评估滑雪场建设的必要条件。对于具体雪场建设，雪道的建设因素由山地条件确定，分别是雪道两端的相对高度、长度、坡度、宽度、梯度、弧度、倾斜度、面积、舒适度。除此之外，还有风向、风速、光照、雪道走向等。在建设开发中，对于场地安全因素和区域内的地质结构、岩层土壤也要具体分析，防止滑坡、泥石流、岩层松动等自然灾害的发生[2-3]。

根据运营经验，若要维持滑雪场投入与支出平衡，每年至少需要保证80～100 d滑雪活动，积雪厚度至少要达到50～100 cm[4]。运用造雪机，虽然可使一些雪量稀少地区维持滑雪场正常营业，但气候条件是否适宜仍然是滑雪场建设可行性的决定因素。

表1是我国哈尔滨市沃特司诺人工造雪设备有限公司生产的MMS(移动式手动造雪炮)，在不同温湿度条件下，滑雪场温度变化及使用功率要求。

表1 滑雪场温度变化表(单位：℃)Tab.1 Ski temperature change list (unit: ℃)

从上表可以看出，当气温≤3 ℃时，人工造雪后，滑雪场温度都有不同程度的降低，湿度越高，温度降低越小，湿度越低，温度降低越明显。造雪炮出雪量需根据温度和湿度变化而变化，温度和湿度都达到要求出雪量能达到最大。在相同温度条件下，湿度越低，造雪炮需要的功率要求就越高。

当空气温度在3 ℃，空气湿度适中(50%～60%)时，造雪后滑雪场内空气温度可降至0 ℃左右，因此，可将人工造雪炮开机工作的实时气温最低要求确定为≤3 ℃。当气温超过3 ℃以上时，造雪炮所造积雪在露天条件容易融化。

3 资料与分析

由于造雪炮一般只在夜间至第二天凌晨开机工作，根据冬季气温日变化特征，晴朗或少云天气条件下，最低气温也正好出现在夜间至第二天凌晨，因此，这里主要将冬季最低气温作为分析对象，同时将夜间相对湿度和风、大雾也做相应研究。

选取天台山、龟峰山、薄刀锋、三角山、桃花冲、仙人台等6个区域自动站近3 a冬季(2014—2015年、2015—2016年、2016—2017年每年的11月—次年3月)最低气温资料进行统计并做3 a平均， 结果见表2。

2014—2015年、2015—2016年冬季气候属正常年型，2016—2017年冬季属暖冬年型，据麻城气象站资料统计，3 a间冬季(12月—次年2月)平均气温与历年平均距平分别为0.2 ℃、-0.1 ℃、1.4 ℃。本研究所选6个站点经纬度相近，可认为它们同属于一个气候类型。

表2 各站点冬季气温条件比较Tab.2 Comparison of winter temperatures in each site

3.1 气温条件分析

分析上表，最低气温稳定≤3 ℃初终间日数最多的是龟峰山，在100 d以上，其次为薄刀锋和天台山90 d以上，三角山和桃花冲不足60 d。最低气温≤3 ℃日数最多的是薄刀锋、天台山和龟峰山3站，在75 d以上。最低气温稳定≤0 ℃初终间日数、最低气温≤0 ℃日数和极端最低气温3个条件，最好条件依次为薄刀锋、龟峰山、天台山，较差的是三角山、桃花冲和仙人台。综合以上指标，鄂东(大别山)高海拔山区适宜人造滑雪场建设的场址为薄刀锋、龟峰山和天台山，适宜造雪天数在100 d左右，其他3站较不适宜，可运营天数均不足60 d。

3.2 相对湿度分析

山区冬季相对湿度变化较大，由于所选取的6个区域站无相对湿度资料，这里使用我们2013—2014年在龟峰山观音殿(1 065 m)进行龟峰山杜鹃花期预报研究期间所观测的资料分析冬季夜间相对湿度变化情况[5]，冬季各月平均相对湿度在55%～69%之间，最小相对湿度在10%左右。相对湿度日变化如图1。

从上图可以看出，冬季山区相对湿度从前一天傍晚至第二天07时呈上升趋势，06—07时达最大，08时后至日落前为下降趋势，15—16时达最小。夜间相对湿度在65%～75%之间变化，较适合于造雪所需条件。

图1 鄂东山区站冬季相对湿度日变化曲线图Fig.1 Variation curve of winter relative humidity

3.3 降雪日数

滑雪场的雪可来源于自然降雪和人工取水造雪，以人工造雪为主的滑雪场，如果有来自大气的降雪，是相当宝贵的，它不仅可以减少人工造雪成本，同时也可提升滑雪场舒适度。

冬季降水有降雪和降雨之分。由于区域自动站翻斗雨量计不能测量固态降水，分析麻城站1959—2016年冬季降水量、雪深和最低气温三者之间的关系发现，只有在当日最低气温≤0 ℃的条件下出现的降水量才是降雪，并形成积雪，三者之间高度一致。根据这一标准，推算出降雪日数，即在最低气温≤0 ℃当天若有降水，按一个降雪日数统计，见表3。从冬季降雪条件来看，薄刀锋降雪日数最多，其次是龟峰山、天台山、仙人台、三角山，桃花冲最少。

表3 各站冬季降雪日数比较(单位：d)Tab.3 Comparison of snowfall days in each station (unit:day)

4 雪场风险评估

4.1 雪崩

由于分析6站均处于中纬度地区，属于大别山南侧，最高峰海拔高度1 727 m，远低于现代理论雪线高度[6]，不存在终年积雪的情况，因此，总体上发生雪崩的可能性均较小。但当积雪厚度达50 cm以上时[7]，仍有发生雪崩的可能。

雪崩与积雪厚度、坡度、植被类型及覆盖度等因子有关。由于风能够增加积雪负荷，特别是当有大风(风速≥17.0 m/s)出现时，不仅会造成雪的大量堆积，还会引起雪粒凝结，形成硬而脆的雪层，使雪层间摩擦阻力减小，引发雪崩[7]。

3 a间6站中冬季天台山、龟峰山、薄刀锋和仙人台极大风速达17.0 m/s以上，其中天台山共出现7次，年均2.3次；仙人台共出现2次，年均0.7次；龟峰山、薄刀锋出现1次，年均0.3次；见表4。由此可见，4站中仅天台山发生雪崩的可能性略大，其他站均较小。

表4 各站冬季极大风速统计(单位：m/s)Tab.4 Statistics of maximum wind speed of each station in winter (unit:m/s)

4.2 大雾

大雾天气对滑雪场运动有安全隐患。山区大雾具有一定的地域特征[8]。由于6站没有雾记录，据邓九阳[9]等研究表明，大别山700m附近冬季大雾年均18 d左右。用最低气温稳定≤3℃初终间日数减去冬季雾日数，可得到滑雪场冬季安全运营日数。

5 结果与讨论

通过对天台山、龟峰山、薄刀锋、三角山、桃花冲、仙人台等6个区域自动站近3 a冬季气象条件分析得出，在鄂东(大别山)建造人造滑雪场的最佳地点是罗田薄刀锋和麻城龟峰山，其次是红安天台山，浠水三角山、英山桃花冲和蕲春仙人台较不适宜建设人造滑雪场。

由于研究点海拔高度有所不同，加之具体地形地貌各异，因此造成冬季气候差异。考虑到大别山实际海拔高度范围及滑雪场对高度差有一定的要求，假设高度差为500 m，终点与起始点海拔高度在700～1 200 m，本研究6站点海拔高度在600～1 000之间，虽不能反映全部高程具体情况，但能代表平均高度状况。

由于资料有限，许多问题这里没有讨论，如滑雪场舒适度及地形、坡向、水资源、植被等对滑雪场小气候的影响，这些问题的研究也有一定复杂性，有待在在今后进一步研究。

参考文献

[1] 郭俊清，熊健，房英杰.黑龙江省滑雪旅游资源开发研究[J].沈阳体育学院学报，2008，27(1)：14-28.

[2] 吕婵，麻冬梅，姚世庆，等.我国部分地区滑雪场发展现状及对策研究[J].哈尔滨体育学院学报，2012，30(4)：35-39.

[3] 许启慧，范引琪，于长文，等.滑雪场建设气候条件分析[J].气象科技，2014，42(5)：938-944.

[4] 王楠.黑龙江省滑雪场景观规划设计研究———以乌吉密滑雪场为例[D].哈尔滨：东北农业大学，2007.

[5] 刘中新，朱慧丽，李建平，等. 麻城龟峰山古杜鹃花期滚动预报方法探讨.[J].气象科技，2016，44(1)：130-135.

[6] 王志麟，李博.贺兰山的现代理论雪线和古雪线高度[J].科技信息，2011(1)：110-118.

[7] 周石硚，谢自楚.雪崩危险度评价的类型、特征和方法[J].自然灾害学报，2003，12(2)：45-50.

[8] 聂云，周继先.近56 a三穗县大雾天气气候特征分析[J].贵州气象，2015，39(5)：31-33.

[9] 邓九阳，刘中新，周汝宝，等.麻城龟峰山原生态杜鹃群生长的气象条件分析[C].中国气象学会2010年年会论文集.