实现北京冬奥会“用雪自由”

　　中国科技方案造出冬奥会滑雪天堂

　　北京冬奥会赛场，条条雪道如白色蛟龙，运动健儿穿行其间，滑翔跳跃，精彩逐梦。然而，很少有人知道，几年前，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，中国科学院西北生态环境资源研究院、北京师范大学、中国气象科学研究院、哈尔滨体育学院和云顶滑雪公园等科研院校和相关滑雪行业企业组建北京冬奥会赛事用雪保障关键技术研究团队（以下简称“雪务保障攻关团队”），踏雪逐梦。

　　在不计其数的实验中，零下20多摄氏度的气温，高达20米每秒的风速，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。”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”。

　　5年后，这个团队成功突破冬奥会雪务保障的核心技术，形成“中国方案”，和北京冬奥组委场馆运营团队一起确保北京冬奥会“用雪自由”，给世人奉献了一场绿色、安全、简约的冰雪盛会。与此同时，因冬奥而兴，中国冰雪技术也支撑冰雪产业迎来前所未有的发展。

　　迎难而上 瞄准“卡脖子”技术

　　历届冬奥会，雪上项目都是“重头戏”，会产生近三分之二的金牌；可与此同时，雪上项目也最容易出问题。因天气突变，需要临时调运人造雪、整修赛道，这就会导致比赛延期或取消。2010年温哥华冬奥会、2014年索契冬奥会、2018年平昌冬奥会雪上项目都有状况出现。

　　北京冬奥会是首次在温差较大、少雪的大陆性季风气候区举办的冬奥会，面临着气象条件不利、冬春交替期容易出现极端天气等不利情况；而赛事举办时间又在北京气温回暖的2月至3月，有可能出现雪道融化、造雪机工作难度大等问题。这些都对赛事雪务保障提出了更高要求。

　　5年前，接到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，他了解得并不多。

　　科研人员进一步发现，此前国内应用的人工造雪系统都由国外设备主导、储雪方案多在高纬度地区开展、“冰状雪”赛道制作的技术更是被国外一些公司“封锁”。雪务保障攻关团队的所有尝试都要从“零”做起。

　　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。

　　受雪务保障技术制约，教练团队难以及时掌握雪道关键参数，这也会影响运动员技战术水平、比赛成绩，无疑会让北京冬奥会为全世界运动员提供良好赛事体验的承诺大打折扣。

　　踏雪前行 攻克雪务保障难题

　　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”。

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

　　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。

　　按照过去的传统，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。中国气象科学研究院研究员丁明虎介绍，“‘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，类似于一条雪上“高速公路”。

　　制作“冰状雪”的过程看似简单，就是铺雪、注水，但铺多少厚度的雪，注多少升的水，隔多久再注水，这些细节都没有可以参考的依据。

　　研究团队辗转哈尔滨、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，他们还特意请来一些运动员、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。

　　凌风起航 实现绿色“用雪自由”

　　经历了成百上千次的试验后，好消息不断传来：“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”赛道专业监测设备相较进口仪器，成本更是大大降低。

　　天气转暖，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。

　　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减小雪堆融化的速率。当外界气象具备一定条件时，相同体积下，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，推荐出一套“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。去年5月，该技术在新疆阿勒泰市举办的“2021-2022国际雪联越野滑雪FIS积分系列赛”中“上阵演练”。这是国内首次在0摄氏度以上温度条件下举行的专业比赛，现场四周绿草如茵，雪道依然“冰清玉洁”。

　　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。哈尔滨体育学院副研究员王东海介绍，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。

　　筑梦冬奥 助力冰雪产业勃兴

　　2月4日，北京冬奥会盛大开幕。

　　作为一支特殊的“无名英雄”团队，在此之前，攻关组在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，科研团队还历经20天，联合北京冬奥组委场馆运行中心等造出约7000立方米的雪，做到有备无患。

　　在体验了国家高山滑雪中心的赛道后，国际雪联高山滑雪委员会主席伯恩哈德·鲁西感叹：“滑雪赛道上的雪况非常完美。这里的场馆、赛道、雪，可以说是我们滑雪运动员的天堂。”

　　雪务保障攻关团队的收获也超过预期，除了突破“卡脖子”的核心关键技术，冬奥会期间，团队80多个人中，有12名成员以顾问、技术官员、竞赛场裁判长的身份参与赛事辅助工作。而作为我国第一批雪务方向的研究生、滑雪场技术骨干，这些年轻人同样会在“后冬奥时代”大显身手。

　　中国雪务保障技术将走向更加广阔的应用前景。目前，“高效储雪技术”已经被应用于冰川保护。2020年8月，王飞腾等人就在位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内的达古冰川消融区建立了500平方米的试验区，通过给冰川消融区“盖被子”，阻挡了太阳辐射和冰面的热交换。实验数据显示，“盖被子”的地方比不“盖被子”的地方冰的厚度高了1米。

　　对于一般经营性的雪场，雪务保障攻关团队的成果同样有效。比如，一些南方城市就可以在没有充足天然降雪的情况下，通过人工手段对雪质雪量进行调控，让雪场提早开放，带动更多游客参与冰雪运动。

　　秦大河院士表示，雪务研究为冰冻圈科学的应用研究打开了突破口，下一步，团队应当向“应用冰学”进发，包括为各类冰上体育竞技运动和群众活动等提供技术支撑。

　　“我国冰雪产业刚起步，取得一定进展，但核心技术的掌握仍需一定时间的消化吸收。”雪务保障攻关团队表示，未来，将继续深挖雪务科研领域，为我国冰雪运动产业“南展西扩东进”的战略提供科技支撑。

　　中青报·中青网记者 王豪 马富春 来源：中国青年报