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  • 為什么冬奧會要用人造雪?
    發布時間:2022-01-28
    出品:科普中國
    制作:郝建盛(中國科學院地理科學與資源研究所)
    監制:中國科學院計算機網絡信息中心

      最近,網絡上有人說,人造雪是對水資源的浪費,會影響生態和生活用水,甚至質疑,為什么冬奧會不能用自然雪?一定要用人造雪?

      在感受到大家對冰雪運動和冬奧會的關注的同時,作為一名專職和“雪”打交道的科研工作者,今天就來聊聊為什么現代的冬奧會一定要用人造雪。

      

      中國選手宋祺武在跳臺滑雪比賽中(新華社記者 牟宇 攝)

    1.冬奧會用雪量大,自然雪量難以滿足

      國際雪聯文件《2022年冬奧會自由式滑雪和單板滑雪場地設計要求》指出,滑雪障礙追逐賽道需1.07×10^5立方米的雪量;即使是面積較小的滑雪大跳臺賽道,也需維持至少1.1×10^4立方米雪量。

      很明顯,豐裕的積雪是保障冬奧會開展的最基本條件,但在過去依靠自然雪的年代,就出現過老天“不給面子”,讓冬奧會無法順利舉行的情況。比如1928年的瑞士圣莫里茨冬奧會,由于主辦地降雪少,導致許多比賽項目直接取消,甚至越野滑雪50公里比賽因為缺雪,使得冠軍到達終點的時間比上屆冠軍慢了一個多小時。

      隨著科技發展,人工造雪逐漸改變了冬奧會“靠天賞臉”的局面,解決了主辦地無雪少雪的尷尬,也使競技比賽更加安全可靠。

      

      20211116日拍攝的正在造雪中的國家高山滑雪中心雪道(無人機照片)。(圖片來源:新華社記者張晨霖攝)

      自1980年美國普萊西德湖冬奧會首次采用人工造雪措施后,溫哥華、索契以及平昌等地舉行的冬奧會均大量使用了人造雪。

    2.人造雪讓奧運會競技比賽更公平公正

      隨著奧運會各項賽事的公平公正化和標準化,競技場地的雪量和雪質的要求更高,為保證質量,人造雪逐漸扮演起了冬奧會中的“關鍵先生”角色。

      首先,人造雪場的積雪性狀單一并且穩定。對于大眾而言,自然雪場環境優美、雪質松軟,不僅可以滑雪嬉戲,而且非常適合觀光游玩。但對于奧運會而言,最基本的要求是運動員在公平、公正的條件下展開競技。

      因此,為滿足賽事的公平性,雪場的積雪性狀要單一并且保持穩定,確保來自世界不同地區的運動員無論出發順序和競技時間如何,都能享受穩定公平的賽道條件。

      雪道在賽前必須用壓雪機反復把雪壓實和平整,盡量減緩積雪發育和變質過程,讓積雪性狀保持穩定。在《從形成到堆積,人造雪與天然雪有哪些不同?》一文中,我們已經說到,自然積雪的物理特性多變,對運動員的成績及滑雪的舒適感等都有影響,而人造雪的雪層單一、性狀穩定,因此在被壓雪、平整、注水后,更容易成為物理性質一致的雪道。

      

      壓實、平整的滑雪比賽場(圖片來源:作者自制)

      其次,在世界上不同氣候的區域,積雪的密度、含水率和雪場中雪晶體發育狀況等差異顯著,影響來自世界不同地區運動員的公平競技。

      比如,我國新疆天山和阿勒泰山地區氣溫低、雪密度低、含水率低、孔隙率高、溫度梯度高,屬于典型的大陸性雪氣候。該雪氣候條件下,積雪發育變質明顯,直徑相對大的雪顆粒(深霜等)在雪場中的占比高。

      而海洋性雪氣候的日本北海道、加拿大東海岸等地區,氣溫相對高、雪密度高、含水率高、孔隙率低、溫度梯度低,深霜等大顆粒雪晶體發育變質緩慢。此外,屬于過渡性雪氣候的阿爾卑斯山積雪特性介于大陸性和海洋性雪氣候之間,也別具一格。

      如果將經常在積雪含水率低、大顆粒雪晶體多的大陸性雪氣候區訓練的運動員放置到積雪含水率高、小顆粒雪晶體多的海洋性雪氣候區進行滑雪比賽,肯定會影響運動員的發揮和競技的公平性。而人造雪完全由人工條件控制,在哪里都一樣,完全可以克服地區氣候環境帶來的雪場特性差異,從而影響運動公平性的問題。

    3. 冬奧會用雪要求高,雪場積雪要有抗高壓和抗高沖擊力性能

      奧運會的口號是“更快、更高、更強”,跳臺滑雪、單板追逐滑雪等都是在高速沖擊和飛速追逐中展開。因此,冬奧會要求雪道積雪具有抗高沖擊和高壓的性能。

      

      單板滑雪中的高速轉彎沖擊(圖片來源:作者自制)

      自然積雪由于孔隙率大、密度低、強度低,無法滿足跳臺滑雪、單板追逐滑雪等項目比賽用雪需求。然而就算用壓雪機把雪壓實,也不能完全達到理想滑雪競技標準。這是因為自然積雪底部由于梯溫變質,易形成孔隙率高但抗壓能力強的凝聚態深霜,這就會在跳臺滑雪等高沖擊運動中,雪場中出現踏坑和沖擊坑,影響比賽。

      

      凝聚態深霜(圖片來源:作者自制)

      國際雪聯要求,高山滑雪的雪道表面必須保持近似于冰面的結晶狀態,這樣的雪道硬度大,在運動員高速沖擊和轉彎的情況下能保證雪道表面相對平整。而且選手不論第幾個出場,雪道狀態和積雪形狀都能保持穩定。雪晶體類型單一、性狀穩定的人造雪場,便能很好地滿足上面的要求。

      由此可見,對于冬奧會雪場客觀要求而言,無論是從雪量控制,積雪性狀穩定還是雪場抗壓抗沖擊力強等哪個方面,人造雪都十分符合冬奧會對于雪場積雪的要求,是國際重大賽事保障用雪質量的客觀需求。

      人造雪將在2022北京冬奧會中發揮不可替代的作用,成為公平、公正的保障之一。

      就讓我們一起期待冬奧會中,運動健兒們在雪場上矯健的身姿和優秀的成績吧!

    參考文獻:

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       2.Jiansheng H, Richard M J E, Yang Liu, et al. Characteristics and hazards of different snow avalanche types in a continental snow climate region in the Central Tianshan Mountains[J]. Journal of Arid Land, 2021, 13(4): 317-331.

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