■張伊 賈寧
2022年北京冬奧會(huì)開幕式的精彩讓全球重新認(rèn)識(shí)了雪花以及冰雪運(yùn)動(dòng)的魅力。通過人工造雪,冬奧會(huì)及各類冰雪運(yùn)動(dòng)更廣泛地覆蓋到更多的人群,但與此同時(shí)也會(huì)帶來(lái)一個(gè)問題:人造雪和自然雪的運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)是否不同?要回答這個(gè)問題,可以從雪花的形成說(shuō)起。
天然雪的形成充滿了偶然與復(fù)雜性。寒冷空氣中凝結(jié)成的微小冰晶從高空飄落,在不同溫度和濕度的氣塊中穿行約半小時(shí),吸附空氣中的水汽形成雪晶。雪晶的形狀因氣溫、過飽和度的差別可以分為柱狀、針狀、板狀、枝狀四類(圖1)。每一個(gè)雪晶運(yùn)動(dòng)的軌跡和形成微環(huán)境都不同,所以世界上沒有兩片一模一樣的雪花,這也造成了天然降雪復(fù)雜多變的物理特征,較難加以處理。
圖1 自然降雪雪花結(jié)構(gòu)與氣象環(huán)境的關(guān)系
相比之下,人造雪的形成過程盡顯短平快本色。經(jīng)過霧化,小水滴從造雪機(jī)口噴射到低溫空氣中,被更小的冰晶轟擊,形成圓形的冰滴,在落地前即可結(jié)冰。整個(gè)過程極為迅速,只需幾秒鐘就可以用水和空氣制造出一層漂浮的人造雪。人造雪花的形狀基本一致,物理性狀統(tǒng)一,更具有可控性。
雖然沒有自然雪的千姿百態(tài),但人造雪才是滑雪者想要的?;﹫?chǎng)中最優(yōu)質(zhì)的“冰狀雪”雪道要求雪的密度大、硬度強(qiáng),不易變形。自然降雪結(jié)構(gòu)松散,冰只占其體積的10%,若想達(dá)到“冰狀雪”水平,要付出更多人力、物力和更長(zhǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間。由于冰滴的易粘連性,人造雪結(jié)構(gòu)堅(jiān)固緊湊,冰占其體積達(dá)到50%,剛制作完成時(shí)已經(jīng)達(dá)到自然雪沉積很長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到的狀態(tài)。同時(shí),人造雪物理結(jié)構(gòu)統(tǒng)一,可控可靠,更潔凈,不需剔除自然雪中存在的諸多雜質(zhì),所以用人造雪鋪設(shè)雪道可以節(jié)省人力和物力成本,世界上超三分之二的雪場(chǎng)都依賴人造雪。
“冰狀雪”雪道作為高山滑雪項(xiàng)目的專用賽道,還要求其表面形成類似于冰面的結(jié)晶層,這時(shí)如果出現(xiàn)自然降雪反而會(huì)成為負(fù)擔(dān),破壞“光滑如鏡”的完美雪道。美國(guó)滑雪協(xié)會(huì)在賽道專家培訓(xùn)中特意提醒當(dāng)賽道準(zhǔn)備就緒時(shí)新出現(xiàn)自然降雪的危害。未經(jīng)壓實(shí)的天然雪還會(huì)造成安全威脅,滑雪的新手非常容易將雪板陷入松軟的天然雪中,導(dǎo)致急停、側(cè)翻事故。天然雪因?yàn)閺?fù)雜的內(nèi)在結(jié)構(gòu),硬度會(huì)發(fā)生變化且不好控制,如果處理不及時(shí)出現(xiàn)“爛雪”,輕則影響滑雪體驗(yàn),重則造成翻滾受傷。
重大國(guó)際賽事更是人造雪的主場(chǎng)。人造雪可以根據(jù)不同場(chǎng)地、項(xiàng)目的要求,自由調(diào)整雪花的粒徑、含水量和硬度,定制最符合實(shí)際需求的雪,為運(yùn)動(dòng)員的高規(guī)格競(jìng)技保駕護(hù)航。雪上競(jìng)技選手也非常重視賽場(chǎng)雪道的堅(jiān)硬度與一致性。人造雪可以保證雪道表面足夠堅(jiān)硬耐滑,整個(gè)賽場(chǎng)都遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),無(wú)論運(yùn)動(dòng)員是第一個(gè)還是最后一個(gè)出發(fā),無(wú)論是在出發(fā)點(diǎn)還是彎道處,都擁有幾乎一樣的賽道狀態(tài),這就保證了整個(gè)賽場(chǎng)的一致性和比賽的公平公正。也正是這個(gè)原因,歷屆冬奧會(huì)都大比例的使用人造雪,2014年索契冬奧會(huì)人造雪占總用雪量的80%,2018年平昌冬奧會(huì)達(dá)到90%。
人造雪生成快、結(jié)構(gòu)一致、物理性狀統(tǒng)一、可控性強(qiáng)、好處理、節(jié)約成本,可以更高效地滿足世界頂級(jí)雪上運(yùn)動(dòng)的極高要求,就更不用擔(dān)心日常商業(yè)娛樂滑雪的需求了。如果去滑雪,就肯定有機(jī)會(huì)嘗試人造雪帶來(lái)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)。在人造雪場(chǎng)的高處放眼望去,銀裝素裹美景依舊,但管窺探微可以發(fā)現(xiàn),揮灑的雪,不只是來(lái)自大自然的施舍給與,更是人類的智慧創(chuàng)造。
Advances in Meteorological Science and Technology2022年1期