◆ 北京冬奧會是首次在溫差較大、少雪的大陸性季風氣候區(qū)舉辦的冬奧會，比賽時間又在氣溫回暖的2月至3月，對賽道雪質及應急保障方案提出了更高的要求
◆ “我們不僅掌握了開展不同氣候條件下屬地化的冰狀雪賽道制作技術，而且還研發(fā)了冰狀雪賽道專業(yè)監(jiān)測設備?！?/span>
◆ 反復試驗后，團隊確定“土工布+泡沫塑料”儲雪方案的經濟性和實用性最好
◆ “很少有人能想到原來雪還能夠儲存起來。我們的高效儲雪技術不僅能夠直接服務于北京冬奧會，而且這一技術還有效減緩冰川消融，延長了冰川'壽命’?！?/span>
冰與雪是歷屆冬奧會的“靈魂”。有這樣一批科技工作者，五年來，他們踏雪逐夢，造雪、保雪、儲雪……不斷用科技創(chuàng)新，持續(xù)為北京冬奧會服務，成功打造了屬于中國人自己的冰狀雪賽道，研發(fā)了高效儲雪技術，實現了綠色環(huán)保的“用雪自由”。這些新技術不但為“后冬奧時代”實現三億人參與冰雪運動提供了技術支撐，且為我國的冰川保護提供了新的可能。國際競賽尤其是冬奧會的比賽中，造雪工作是保障滑雪競技項目順利進行的關鍵。但這些比賽用雪目前主要依靠人工造雪。一方面，人工造雪可控性強，只要溫度低于零攝氏度，造雪機就可以正常工作且時間可控。另一方面，人工造雪適用場景豐富，可滿足不同比賽場地需求，適合大多數雪上比賽項目。因此，雪務保障工作是歷屆冬奧會最核心的工作之一，決定著賽事質量。2010年溫哥華冬奧會遭遇暖冬，雪務保障短板使得比賽問題連連。當年1月溫哥華平均氣溫較往年偏高3攝氏度，臨近比賽時，組委會不得不動用多種大型設備遠距離調雪，然而“遠雪難解近渴”，高山滑雪賽事改期，速滑、單板滑雪等比賽不得已推遲。我國冰雪科研起步晚，舉辦國際高水平冰雪賽事可供借鑒的經驗少，尤其此次又是我國首次舉辦冬奧會，秉持為全世界運動員提供良好賽事體驗的初衷，雪務保障難題成為不得不突破的挑戰(zhàn)。為應對這一挑戰(zhàn)，2017年，在中國科學院院士、中國科學院冰凍圈科學國家重點實驗室名譽主任秦大河帶領下，我國正式組建北京冬奧會賽事用雪保障關鍵技術研究團隊（以下稱“雪務攻關團隊”）。中國科學院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院、北京師范大學、中國氣象科學研究院、哈爾濱體育學院和云頂滑雪公園等科研院校和相關滑雪行業(yè)企業(yè)均參與其中。雪務攻關團隊骨干、西北研究院研究員王飛騰介紹，北京冬奧會是首次在溫差較大、少雪的大陸性季風氣候區(qū)舉辦的冬奧會，面臨氣象條件不利、冬春交替期容易出現極端天氣等不利情況。比賽時間又在氣溫回暖的2月至3月，有可能出現雪道融化、造雪機工作難度大等問題，加之高溫和降雨等極端天氣概率增加，這些都對賽道雪質及應急保障提出了更高的要求。
▲ 2021年12月，王飛騰（后排左四）和團隊成員在國家高山滑雪中心做冰狀雪賽道制作試驗 受訪者供圖
長期以來，雪務保障核心技術被國外壟斷，國外技術團隊雖在儲雪等工作上擁有成熟的方案，但其方案聚焦于高緯度地區(qū)，缺乏中低緯度的實踐探索。“我國冰雪科研起步較晚，就連我們這些長期從事冰川研究和保護的科技工作者，包括冰狀雪賽道等在內的很多概念也是第一次聽說?！蓖躏w騰告訴《瞭望》新聞周刊記者，受雪務保障技術制約，我國教練團隊難以及時掌握雪道關鍵參數，這也會影響運動員技戰(zhàn)術水平、比賽成績。同時，雪上項目是北京冬奧會的重頭戲，關系到本屆冬奧會的成敗，對我國建設體育強國戰(zhàn)略目標具有重大意義，雪務保障工作可謂壓力巨大。我國科研團隊不懼挑戰(zhàn)，自2017年起，雪務攻關團隊開始進行造雪、保雪、儲雪等研發(fā)工作。他們立下“軍令狀”，為本屆冬奧會提供風險防范和不利氣象條件下的賽道雪質和雪源保障預案，并服務于技戰(zhàn)術訓練。同時，抓住冬奧會舉辦機遇，跟蹤學習國際先進技術，以雪務保障關鍵技術突破為基礎，研發(fā)適合中國冰雪產業(yè)發(fā)展的雪務保障一體化解決方案。由于滑雪場賽道有陽坡、陰坡之分，一旦遭遇高溫天氣，陽坡雪道融化加速，將直接影響比賽體驗和質量，因此歷屆冬奧會賽場都高度重視雪道狀況預測和雪質風險防范。雪務攻關團隊骨干、北京師范大學教授效存德介紹，雪質硬度、密度和含水量等參數同樣會影響比賽。過去，滑雪場依靠雪上巡視員進行人工觀察，一般到了下午或晚上就要補雪，但這樣耗時耗力且不夠精確。如今，雪務攻關團隊在北京冬奧會張家口賽區(qū)云頂滑雪公園建立了密集的氣象觀測網絡，結合雪道雪質數據等關鍵參數，研發(fā)了雪質監(jiān)測和預報技術，構建了賽道雪質等級判別模型。北京師范大學副教授殷水清表示，以前能預測到公里級分辨率的雪道情況就很不錯了，現在利用他們的技術，可以對未來72小時百米級的雪道不同位置的氣象條件如風和溫度進行準確預報，也可以模擬和預報賽道雪質隨時間動態(tài)演變過程。該模型在2021年測試賽賽道雪質風險等級評估中得到應用，并發(fā)布了一系列雪質分析報告，完成的“滑雪場賽道雪質模擬預報軟件”的研發(fā)，已獲得軟件著作權。雪質監(jiān)測和預報技術的成功研發(fā)，不僅為雪務攻關團隊后續(xù)工作打下堅實的基礎，給大家吃上了“定心丸”，也讓該團隊更有信心應對從未聽說過的冰狀雪賽道挑戰(zhàn)。中國氣象科學研究院研究員丁明虎介紹，冰狀雪賽道指的是滑雪場雪質的一種形態(tài)，其表面有一層薄的硬冰殼，用于減小賽道表面對于滑雪板的摩擦力，相當于高山滑雪、大回轉等項目的“高速公路”。國外冰狀雪賽道比較多且技術相對成熟，但國內較少。據了解，造雪機造出來的雪密度通常在0.1克至0.4克每立方厘米，而冰狀雪密度需要達到0.65克每立方厘米，大于這個密度雪就會變成冰。高質量的冰狀雪賽道對提高運動員的成績及滑雪的舒適感、保護運動員的身體十分重要。冰狀雪的制作過程看似簡單，鋪雪、注水就行。但鋪多少厚度的雪，隔多長時間注水等都沒有具體參數。為了成功打造屬于中國人自己的冰狀雪賽道，在北京冬奧會組委會協調下，雪務攻關團隊于2019年至2021年，在黑龍江亞布力滑雪場、云頂滑雪公園和國家高山滑雪中心等場地進行冰狀雪制作試驗。試驗區(qū)氣溫一度達到零下二十多攝氏度，寒氣攝人，王飛騰和丁明虎等20多名團隊成員奮戰(zhàn)在一線，一干就是10多個小時?！吧眢w寒冷，但心里是熱的，”王飛騰說，“想想我們從事的點滴工作都直接服務于北京冬奧會，吃多少苦、受多少累都值得。”克服了巨大的心理壓力、頂住了惡劣的氣候環(huán)境，雪務攻關團隊所有成員心往一處想，勁往一處使。鋪雪、注水、壓實、測量、分析……在成百上千次不同注水技術與壓實方法的現場試驗中，團隊獲得了一組又一組數據，通過對比，確定了最適合當地的冰狀雪制作方案。當首次成功制作出冰狀雪賽道時，團隊成員歡呼鼓掌的樣子王飛騰至今難忘。王飛騰告訴記者：“我們不僅掌握了開展不同氣候條件下屬地化的冰狀雪賽道制作技術，而且還研發(fā)了冰狀雪賽道專業(yè)監(jiān)測設備，如冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀。”本刊記者了解到，冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀是檢測冰狀雪賽道最重要的儀器，用于檢測人工造出來的冰雪硬度是否達標、雪粒是否均勻。過去，這些專用儀器以進口為主，且價格昂貴。雪務攻關團隊創(chuàng)新的技術不僅大幅壓縮了成本，還有助于不斷完善冰狀雪賽道技術要求規(guī)范，為“后冬奧時代”的滑雪賽道提供可供借鑒的范式。五年來，在秦大河院士帶領下，雪務攻關團隊爭分奪秒，研發(fā)了高效儲雪技術，實現了綠色“用雪自由”。雪還能被儲存下來？雪務攻關團隊用實踐給出肯定答案：是的！吸取歷屆冬奧會經驗教訓，雪務攻關團隊決定用儲雪技術來防范氣溫升高導致的用雪風險。王飛騰告訴本刊記者，他們嘗試冬天氣溫低時，提前造好雪，并通過相關工藝將雪儲存起來，以備不時之需。在“賽事用雪保障關鍵技術研究與應用示范”專項支持下，團隊在延慶石京龍滑雪場開展儲雪試驗。2017年，經過一個夏季的“考驗”，60%左右的雪被成功儲存。王飛騰介紹，他們將自然雪堆放到一起，形成山丘的形狀。根據不同的氣象條件，結合太陽光照射率等參數，利用“土工布+秸稈”“土工布+鋸末”“土工布+泡沫塑料”等進行儲雪覆蓋。反復試驗后，團隊確定“土工布+泡沫塑料”儲雪方案的經濟性和實用性最好。目前，該團隊打造的技術成熟的儲雪方案已在國內多個滑雪場進行了技術示范，并有力保障了去年5月在新疆阿勒泰舉辦的國際雪聯越野滑雪積分系列賽。這是國內首次在零攝氏度以上溫度條件下舉行的專業(yè)比賽。此次儲雪方案的成功嘗試也宣告著冬奧會的“提前演練”順利完成。在氣溫高達二十多攝氏度情況下，雪道依然“冰清玉潔”，環(huán)繞在白色雪道周邊的大山綠意盎然?！昂苌儆腥四芟氲皆瓉硌┻€能夠儲存起來。我們的高效儲雪技術不僅能夠直接服務于北京冬奧會，而且這一技術還能有效減緩冰川消融，延長了冰川'壽命’。”王飛騰表示。當前全球很多國家對冰川研究主要集中在變化過程、機理和未來變化預估等方面，而在應對冰川消融的工程措施方面，研究相對較少。中國面積小于1平方公里的小冰川很多。一旦小冰川呈現全面消融態(tài)勢，不加以人工干預，則很難逆轉，因此需要科技工作者不斷探索新辦法，以減緩氣候變化對冰川帶來的影響。2020年8月，王飛騰和團隊成員利用成功研發(fā)的儲雪方案，在位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內的達古冰川消融區(qū)建立了500平方米的試驗區(qū)。他們利用人工措施，為試驗區(qū)覆蓋了土工布，起到了良好的隔熱效果。這一措施能夠在冰面阻擋太陽輻射和冰面的熱交換，起到減緩冰川消融的作用。試驗發(fā)現，“蓋被子”的地方比不“蓋被子”的地方冰的厚度高了一米。王飛騰介紹，高出來的一米就是“蓋被子”的效果，說明“蓋被子”區(qū)域的冰體消融速度減緩。記者了解到，雪務攻關團隊今年1月為首鋼滑雪大跳臺、國家跳臺滑雪中心也提供了儲雪技術支持。該團隊已在首鋼滑雪大跳臺成功儲雪5000立方米，以應對突發(fā)天氣變化，可以說已為追求精彩、非凡、卓越的北京冬奧會做了萬全準備，但該團隊更希望冬奧會舉辦期間“天公作美”，用不上這些儲雪。在冬奧會契機下，雪務攻關團隊不但儲備了核心技術，還培養(yǎng)了我國第一批雪務方向的研究生、滑雪場技術骨干，也為“后冬奧時代”我國冰雪產業(yè)發(fā)展按下快進鍵。比如儲雪等技術在南方滑雪場可以“大顯身手”，延長營業(yè)時間，帶動更多游客參與冰雪運動。但雪務攻關團隊也坦言，我國冰雪產業(yè)剛起步，取得一定進展，但核心技術的掌握仍需一定時間的消化吸收，建議從“科技冬奧”項目遴選關鍵技術繼續(xù)支持，并組建以“科研院所+企業(yè)”為主體的冰雪產業(yè)科技創(chuàng)新項目，設置專項經費，持續(xù)推動三億人參與冰雪運動。原題丨北京冬奧冰雪保障之秘
刊于《瞭望》2022年第4期
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