踏雪逐梦，我国如何实现“用雪自由”

作为一支特殊的“无名英雄”团队——北京冬奥会雪务保障攻关团队，在2021年的奥运测试赛中，利用赛道雪质等级判别模型，发布一系列雪质分析报告。

赛事启动后，为应对冬奥会期间首钢大跳台和国家跳台滑雪中心场馆可能出现的高温、沙尘和降雨等极端天气事件，保障赛道雪质，科研团队历经20天，联合北京冬奥组委场馆运行中心等造出约7 000立方米的雪，做到有备无患。

然而，很少有人知道，由于我国在人造雪方面的研究起步较晚，国内赛道雪务技术几乎空白，同时国外在这方面对中国进行技术封锁，使得中国无法拿到赛道用雪的参数标准。在2016年以前，中国不仅造不出一条合格的冰状雪赛道，甚至连赛道的一些参数标准都无从得知。

2017年，在中国科学院院士、中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室名誉主任秦大河的带领下，北京冬奥会雪务保障攻关团队正式组建，誓要制造出中国人自己的冰状雪。

5年前接到冬奥会雪务保障攻关的科研任务时，团队主要成员、中国科学院西北生态环境资源研究院研究员王飞腾还在野外开展冰川研究工作。对于冬奥会雪务保障这个全新领域，他只有“这很重要”的模糊认知，了解并不多，所有尝试都要从“零”做起。

“这里面的奥秘，需要我们花大力气去破解。”王飞腾坦言，我国冰雪科研起步晚，像他这样长期从事冰川研究和保护的科技工作者，都鲜少听说“冰状雪赛道”一类的概念，而国外专家只需在赛道上踩一踩、捏一捏，就能判断出合格或不合格。

随着北京冬奥会筹备工作的有序推进，各方的期待让雪务保障攻关团队感受到了沉甸甸的压力，他们选择迎难而上。

经过综合调研后，“雪质的判定、监测和预报技术”“冰状雪赛道制作技术”“高效储雪技术”“智能化造雪集成技术”成为雪务保障攻关团队率先攻克的“堡垒”。

科研人员的第一步，首先要和冰雪亲密接触起来。2017年末，王飞腾和团队成员在瑞士考察学习时，当地研究人员踩在滑雪板上自由穿梭的身影，给他们留下了深刻印象。回国后，他和团队不少成员主动学起了滑雪，“既方便去一些缆车到不了的地方采集数据，又能亲身感受运动员在不同雪道上的体验”。

每天早出晚归，足迹遍及国内大大小小的滑雪场，经历了一次次的跌打损伤，科研人员很快就练就了一身拿得出手的滑雪技术，“有人都能背着设备、倒着滑雪”。

和雪亲密接触，培养良好“雪感”是基础，可要服务冬奥，雪质硬度、密度和含水量等关键参数，不能完全依靠人工观测，需要探索一套科学有效的应用方案。

为此，雪务保障攻关团队在北京冬奥会张家口赛区云顶滑雪公园利用高分辨率的气象观测数据，结合研发了雪质监测和预报技术，构建了赛道雪质等级判别模型。

依过去的传统，滑雪场一般到了下午或晚上就要补雪，这样耗时耗力且不够精确。经过科研团队大胆探索，通过新技术应用，能对未来72小时百米级雪道不同位置的气象条件，如风和温度，进行准确预报，也可以模拟和预报赛道雪质随时间动态演变的过程，获取数据的同时帮助精准补雪。

首战告捷，大伙儿信心倍增，又向冰状雪赛道制作技术发起挑战。

冰状雪是滑雪场雪质的一种形态，顾名思义，雪道表面上部雪的密度较大、硬度高，有助于减小赛道表面对于滑雪板的摩擦力，使高山滑雪等项目运动员的滑行速度大大提升。此外，这种雪道不易被破坏，选手不论第几个出场，雪道的状态都是一样相对完美，类似于一条雪上“高速公路”。

研究团队辗转在哈尔滨、北京、张家口、阿勒泰等地的滑雪场，兼备朝阳与背阴的赛道段，选择不同高度、厚度、水量、时间、水压，一次次做试验，精心打磨。为了让雪道的各项条件与国际接轨，他们还特意请來一些运动员、冰雪专家进行测试，确保雪道雪质、含水密度、表面平整度及坡度比全面合格。

在不计其数的实验中，低于-20 ℃的气温，高达20米/秒的风速，让奋战一线的队员吃尽苦头。一些去过南极科考的队员都忍不住感慨：“这比南极环境都恶劣，南极好歹有避风港、雪地车。”

尽管条件艰苦，研究团队还是咬牙坚持了下来。在普通人正常站立都非常困难的环境中，他们一连工作10多个小时；为了节约时间，他们还自带干粮上山，饿了就简单应付一下；周身寒风凛冽，雪大如席，研究人员经常身上挂满了冰碴，一个个像冰雪世界的“野人”。

经历了成百上千次的试验后，冰状雪制作试验在亚布力滑雪场成功，在云顶滑雪公园成功，在国家高山滑雪中心成功……一套属地化的冰状雪赛道制作技术趋于成熟，这让大伙儿吃下了“定心丸”。

其间，科研团队还制定出雪质判定量化标准，研发的冰状雪赛道专业监测设备、冰雪硬度测量仪和冰雪粒径测量仪等，相较进口仪器，成本更是大大降低。

之后，大伙儿又将目光投向储雪工艺，在张家口万龙滑雪场和崇礼滑雪场、哈尔滨帽儿山滑雪场和延庆石京龙滑雪场启动储雪试验。

按照以往欧洲的做法，在春天的时候，把雪尽可能地堆到一起，然后覆盖起来，这样可以把上一个雪季30%～50%的雪保留下来，提前用于下一个雪季。这显然不够经济，雪务保障攻关团队希望得到一个性价比更高的方案。

经过反复研究，科研人员发现，储雪地点要选在遮阳、低风速的位置，以降低外界气象条件对雪堆融化的影响。在符合经济性原则的基础上，可以选择导热系数较小的材料，或增加各材料层的厚度来降低雪堆融化的速率。当外界气象条件一定时，相同体积下，越小的雪堆表面积意味着越少的雪堆热量，即雪堆表面积与体积的比例越小，雪堆的融化速率越小。

有了科学原理支撑，储雪方案应运而生。科研人员举一反三，设计出储雪堆智能设计系统，根据场地的地貌属性，以影响雪堆设计的主要要素和当地的气象条件为输入参数，模拟预测雪堆的形态、质量和雪质（密度、温度、粒径、含水量等）等变化，想出一套属地化的储雪堆最优化设计方案。北京延庆石京龙滑雪场室外试验表明，采用该套储雪技术，大雪堆度过一个夏天后，储雪率在60%左右。

雪务保障攻关团队还开发了智能造雪集成技术，并在哈尔滨帽儿山滑雪场进行了示范。通过在滑雪场建立蓄水池，造雪用蓄水池里的水，夏天雪融化后水又流进了水库，实现了水平衡，确保冰雪产业绿色可持续发展。

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