北京冬奥会期间,运动员在国家高山滑雪中心展现了高难度动作的魅力,冰状雪赛道功不可没。冰状雪赛道用的可不是普通的雪,它们是雪界的“冰墩墩”——被一层薄薄冰壳包裹住的雪,以减小赛道对滑雪板的摩擦。雪界“冰墩墩”出自中科院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室雪务保障关键技术攻关团队。
同时,他们还历经20天,联合北京冬奥组委等造出约7000立方米的雪,以应对本届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,保证赛道雪质。与往届冬奥会举办国不同,中国所处纬度较低,以往的造雪、储雪技术不能照搬,必须研发一套适合中国国情和气候特征的新技术。造雪、储雪任务并不是“用造雪机把雪造出来,往雪道上一铺”那样简单,赛事用雪有弹性、湿度、密度要求。
以雪道“高速公路”——冰状雪赛道为例,王飞腾介绍,冰状雪赛道的表面有一层薄薄的冰壳,用于减小赛道对滑雪板的摩擦力,冰状雪密度需达到0.65克/立方厘米,而造雪机造出来的雪密度小于这一要求。因此,冰雪专家就需要给“初雪”穿上一层冰衣,让它变成冰状雪,就像穿透明外壳的冰墩墩那样。冰状雪的制作过程需要铺雪注水,铺多少雪、隔多长时间注水,是王飞腾的攻关关键所在。这可是一项技术活,稍不留神,雪就会变成冰。
为解决实际应用中的难题,连续3年,研究团队辗转哈尔滨、北京、张家口、阿勒泰等地的滑雪场,进行冰状雪制作试验。让雪穿上冰外衣有上百种方法,团队一遍又一遍检测冰雪硬度是否达标、冰雪颗粒是否均匀。最终,不同气温条件的冰状雪赛道制作技术被攻克,中国自主打造出冰状雪赛道,从造雪到储雪的技术全部达到国际赛事标准,摆脱了靠天比赛的局限,实现用雪“自由”。面对逐渐变暖的天气,团队还研究了储雪技术。
到底储存多少雪合适?存多了浪费,存少了不够用。“从落地那一刻,雪粒粒径、形状等就时刻变化,雪质变化将对雪道造成致命影响。”中科院西北生态环境资源研究院在读博士生王兴说。然而,国内外储雪的研究非常少,涉及文献不超过10篇,国内相关人才也匮乏。研究团队要模拟雪质变化、估算储雪量……可以说,储雪研究在“零下”起步。大陆性季风气候、场馆建设工期等的限制并不允许雪长期储存,储雪必须在赛事将近之时进行。
随着一座人工雪山屹立在赛道旁,团队又根据不同的气象条件,结合太阳光照射率等参数,选取经济性和实用性俱佳的土工布方案,给雪山盖上“被子”,阻隔热量交换,延长雪的使用寿命。“我国冰冻圈科学研究有很好的基础和传统,雪务研究为冰冻圈科学的应用研究撕开了一道口子。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提供技术支撑。”秦大河说。