办一场冬奥会，究竟要花多少力气造雪？

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导语：全中国有700多座滑雪场，甚至连广东省都有3座。滑雪场大多靠人工造雪，那么问题来了：人工造的雪和天然雪有什么区别？什么样的雪滑起来更畅快？建一座滑雪场。或办一场冬奥会，究竟要花多少力气造雪？让我们来看看。

雪是如何形成的？

雪是水或冰在空中凝结再落下的自然现象，也是水在固态的一种形式。在北方的冬季，常常可以见到漫天飞舞的雪花，甚是漂亮。它是由大量白色不透明的冰晶（雪晶）和其聚合物（雪团）组成的在空中凝结再落下的自然现象。

雪 图源：https://www.meipian.cn/2me4ater

这里提到的冰晶（雪晶），也就是雪花，是构成雪的主要成分，把1万枚雪花堆在一起，才能得到大约1g的雪。

雪花的形成分为两步：

第一步是“成核”。一般情况下，空气中存在许多微小颗粒，也就是凝结核，它们能吸收空气中的水分，形成液滴，当液滴冻结成冰粒，就成了雪花的“晶核”。如果空气中没有凝结核，那就需要更低的温度，水汽才能自发地液化和凝华，形成晶核，速度也更慢。这也是为什么一瓶没有杂质的纯净水放在0℃以下，会变成一瓶液态的过冷水，而不容易结冰。

俄罗斯摄影师AlexeyKljatov微距镜头下的雪花

微观雪花 图源：https://dcbbs.zol.com.cn/72/1061_711867.html

晶核形成后，第二步是晶体的“生长”。在微观尺度下，晶核中的每个水分子会和另外四个水分子通过氢键相连，形成“空间六方晶格结构”。当温度够低、水汽饱和时，水汽就会在这三个辅轴上凝华结晶，让雪花不断生长，变成你熟悉的六角形对称结构。温度和水汽的过饱和度，会影响水汽在不同轴上的生长速度，让雪花长成板状、针状、棱柱状等形状。因为每一片雪花的晶核来源不同，生长环境也有细微差别，所以自然条件下，没有两片一模一样的雪花。

不同形状的雪花 图片来源：Wilson Bentley/摄

滑雪场里的雪是怎么来的？

只有在北欧，或者东北等少数天寒地冻，自然条件雄厚的滑雪场，你才有可能滑到由老天爷亲自下的天然雪。其余绝大多数的滑雪场都要自力更生，靠人造雪铺设雪道，才能让你随时随地在雪场里摔跤。

一个讲究的滑雪场，需要高效高质量地造出大量雪花，这就需要动用造雪机，也被形象地称为“雪炮”。现在，你只需要把目光从她的身上移开，就能看到这种目前最常见的压缩空气型造雪机。它的原理，是将过冷水和压缩空气混合、喷出，让水雾化成无数小水滴，形成晶核；喷出的空气会将晶核散播开来，进一步与水汽接触，让晶体生长；在这个过程中，空气膨胀还会吸收热量、降低温度，加快水滴成核和生长的速度。

压缩空气型造雪机

如今许多厂商研发出了型号各异的造雪机，不过基本原理都是模拟自然雪的形成。这也就意味着人工造雪和自然降雪一样，会受到气象条件的影响。

根据《造雪气候条件指南》，湿球温度和湿度越低，就越适合造雪。

造雪气候条件指南 https://mp.weixin.qq.com/s/TUsADZC-YphrjMF7_YUtUA

其中湿球温度，指的是用湿润的纱布包裹温度计时所测得的温度，即在同一温度下，空气越干燥，纱布上的水分越容易蒸发，温度计显示的湿球温度就会越低。所以哪怕环境温度在零上，只要空气足够干燥，让湿球温度小于零，那就可以造雪。一般来说，温度越低、空气越干燥，雪晶就越容易生长。

不同的造雪机型号和造雪环境，能够产出不同雪温、粘度、摩擦力，和颗粒大小的雪晶，也能造出和天然新雪触感相同的粉雪。这种雪蓬松有弹性，踩在上面会发出“嘎吱”的声音，就算摔了也不疼；不过，粉雪对于滑雪者的技术要求也更高，因为雪质太软，一踩一个坑，一般人根本滑不起来。而且粉雪很难保存，如果滑的人太多、或者温湿度稍有变化，很容易变成一摊烂泥雪。所以大多数滑雪场在造雪的同时，还需要用压雪机把雪压实，以增加雪的密度，让雪道更瓷实，滑起来更快。

一般来说，这种用于给新手提供休闲娱乐的初级雪道，雪的密度在450kg每立方米左右，是新雪的3倍左右；用于专业比赛的雪道，雪的密度还会更高。比如根据新华社的报道，国际雪联要求高山滑雪的雪道表面必须保持近似于冰面的结晶状态，也就是所谓的“冰状雪”。建这种雪道需要经过注水、反复翻压等一系列操作，之后还得每天维护。也只有这样的雪道，才能让前后出场的滑雪选手都能在相同状态的赛道上滑行，确保比赛的公平性。

新雪、休闲娱乐用雪、比赛用雪 图源：https://mp.weixin.qq.com/s/TUsADZC-YphrjMF7_YUtUA

随着滑雪的流行，造雪的需求也在逐渐扩大。

根据《2019年中国滑雪产业白皮书》，如今中国的770座雪场里有8559台造雪机，相当于每座滑雪场里有11台。而中国国家高山滑雪中心测试赛造雪量为26万立方米，就动用了117台造雪机和19台压雪车。

冬奥会中，光滑如镜冰状雪赛道如何铺就？

零下20℃以下，风速达到每秒30米，在普通人正常站立都非常困难的陡峭赛道上，有一群人不仅要穿梭滑行，还要注意力高度集中，协同配合打磨冰状雪赛道。高山滑雪项目被誉为“冬奥会皇冠上的明珠”，冰状雪的制造可谓是铸造这一明珠的基石。

高山滑雪项目 图源：https://image.baidu.com

过去3年，在北京冬奥组委领导下，延庆赛区建设运营方北控京奥建设有限公司培养出国内唯一一支对标国际赛事的山地运行保障团队，主要负责高山滑雪中心的造雪压雪、山地救援、安全防护、索道运行等任务。

国际高山滑雪比赛用的冰状雪赛道不同于大众雪场，需要通过注水才能达到标准。注水板结一定时间后水分会下沉，再由人工一遍一遍地清除直至形成光滑的雪道，才符合赛事要求，因此这个过程需要“精耕细作”。

延庆冰状雪赛道 图源：https://kuaibao.qq.com/s/20190309A0XGGN00?refer=spider

冰状雪赛道分为两种。一种是冰状雪竞速赛道，另一种是冰状雪竞技赛道。在制作竞速赛道时，压雪车要先把雪道翻开，将雪块破碎、雪面疏松后进行注水，再通过反复翻压将湿雪压均匀。在确保赛道范围内冰状雪层厚度一致并且没有大的孔洞之后，再迅速将赛道压平，雪层就会自下而上形成一层“冰壳”。随后再由赛道工作人员通过滑雪板侧滑的方式铲去上面的浮雪，修整后的赛道看上去光滑如镜。

与竞速冰状雪赛道浇水方式不同，竞技赛道采用的是注水器注水方式。在雪道经过初步压雪平整后，需要对雪层含水量初步评估，按照国际雪联要求的赛道标准调整好注水设备后，注水正式开始。

整个注水过程需要10至20人的团队配合，使用一种独特的“Z”字型注水器，可以保证整条雪道均匀注水。不仅要保证雪道中每立方米的雪含水量相同，同时还需要每次移动的距离保持相同，这样才能保证整条雪道的硬度相同、雪况一致。

如今，经过北控高山运行团队的精心打磨塑形后，坚硬光滑的冰状雪赛道已经揭开神秘面纱，这对运动员来说将是一场新的挑战。

结语：

2022年第24届冬季奥林匹克运动会，将在北京和张家口举行。这是中国历史上第一次举办冬季奥运会。同时，中国也成为第一个实现举办过奥运会、残奥会、青奥会、冬奥会、冬残奥会的国家。百年变迁，沧海桑田，从奥运边缘看客，到实现“全满贯”的壮举，离不开“中国制造”的努力，相信在明年的冬奥会中，我国又会让全世界眼前一亮。

参考资料：

1，https://baike.baidu.com/item/%E9%9B%AA/2886691?fr=aladdin

2，https://jingyan.baidu.com/article/eb9f7b6dcb29eac79364e8cf.html

3，https://mp.weixin.qq.com/s/TUsADZC-YphrjMF7_YUtUA

4，https://www.163.com/dy/article/GD8GIKHU0538FAFX.html

5，https://baijiahao.baidu.com/s?id=1690727999207167034&wfr=spider&for=pc