仅仅五六年的时间，一批研究冰川和冻土的中国科学家成为冬奥会雪务保障专家。

他们研发了经济高效的储雪技术，实现冬奥会“用雪自由”;成功造出“冰状雪”赛道，为高山滑雪提供国产“高速公路”;建立雪质模拟预报模型，赛道雪质变化第一次有了科学依据……

中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室副主任、北京冬奥会赛事用雪保障关键技术研究团队骨干成员王飞腾研究员在接受南方日报记者专访时说，“通过冬奥会，我们掌握了一整套雪务保障技术，填补了国内研究的空白。”

更重要的是，冬奥会的雪务研究，给这些从事冰冻圈基础研究的科学家提供了走向应用研究的契机。

挑战

雪务保障“从零开始”

2015年夏天，北京申办冬奥会成功。当年冬天，中科院冰冻圈科学国家重点实验室名誉主任秦大河院士带领几个年轻人到张家口的崇礼万龙滑雪场做雪质观测。

当时的中国没有一条合格的“冰状雪”赛道，这种高山滑雪专用的“高速公路”如何铺设，技术掌握在外国人手中。

“2015年之前，国内在雪务保障关键技术的研究方面十分薄弱，可以说是没有一篇论文。”王飞腾感慨道，“就连我们这些长期从事冰川研究和保护的科技工作者，对‘冰状雪’等很多概念也很陌生。”

雪务保障，成为举办冬奥会必须突破的挑战。

2017年，在秦大河的带领下，我国正式组建北京冬奥会赛事用雪保障关键技术研究团队(下称“雪务保障团队”)。中国科学院西北生态环境资源研究院、北京师范大学、中国气象科学研究院、哈尔滨体育学院、河北省气候中心等科研院校和相关企业参与其中。

“雪务保障工作是历届冬奥会最核心的工作。”王飞腾说。

教训比比皆是：2010年温哥华冬奥会遭遇暖冬，降雪量锐减，雪务保障短板使得比赛问题连连。当年1月平均气温较往年偏高3摄氏度，临近比赛时，组委会不得不动用多种大型设备远距离调雪，然而“远雪难解近渴”，高山滑雪赛事5次改期，速度滑冰、单板滑雪等9次推迟。紧接冬奥会的冬残奥会更是全部日程重排，没有一个项目按原定计划举办。

2014年索契冬奥会，吸取温哥华教训，提前制定雪务保障计划，提前一年储存45万立方米积雪，确保了赛事所需雪资源。但仍然有2次改期，8次推迟，5次提前。

王飞腾告诉记者，北京和张家口属于大陆性季风气候区，温差大、少雪;冬奥会和冬残奥会比赛时间又在气温回暖的2—3月，雪道可能融化，造雪机工作难度大;同时，高温和降雨等极端天气概率增加，赛道雪质需要一整套的保障方案。

特别是，包括人工造雪、“冰状雪”赛道制作、储雪方案等雪务保障的核心技术均被国外垄断，而且还面临技术封锁，无法拿到赛道雪的参数标准。

“此外，受雪务保障技术制约，我国教练团队难以及时掌握雪道关键参数，主要凭借个人经验指导，技战术水平科技含量低，影响比赛成绩。”王飞腾说，雪上项目是北京冬奥会的“重头戏”，占金牌总数的70%，关系重大。

为此，从2017年开始，雪务保障团队开始了新的挑战。而对于王飞腾来说，这意味着他的科研方向由冰川，部分转向到冬奥雪场。

突破

成百上千次现场试验

王飞腾介绍，世界上90%的滑雪场都使用人工造雪;特别是在冬奥会的高山滑雪项目里，几乎全部要依赖人工造雪。

高山滑雪的回转、大回转、跳台加速等竞技滑雪场地，需要“冰状雪”赛道。

王飞腾介绍，“冰状雪”的表面保持结晶状态，能够减少摩擦力，是高山滑雪的“高速公路”。“运动员速度非常快，时速可以达到120至130千米。所以要求雪比较硬，但如果过硬也会带来安全隐患。”

合适的密度是0.65克/立方厘米。而造雪机造出来的雪密度通常为0.4克/立方厘米，这就需要对雪层进行注水。但怎么注水，谁也不清楚。

为此，中国气象科学研究院牵头，在张家口云顶滑雪场、黑龙江亚布力滑雪场和国家高山滑雪中心开展了大量的“冰状雪”制作试验，并开展不同气候条件下，不同注水技术与压实方法的现场试验和定量分析。

在成百上千次的现场试验中，雪务保障团队获得了一组又一组数据，通过对比，确定了最适合当地的“冰状雪”制作方案。

测试结果显示，国产“冰状雪”符合国际雪联的要求。它铺设在赛道上，运动员在高速转弯情况下也能保证雪道表面平整光滑。参赛选手不论第几个出场，雪道都处于相对完美状态，确保了比赛的公平性。

此外，雪务保障团队还同国内企业合作，设计出“人工造雪系统智能控制模块”，确保比赛无论何时出现需求，智能控制模块都能够立即调动资源生产出“冰状雪”。

“这种智能控制模块，与国内滑雪场常用供水系统和水处理系统是兼容的。这意味着，我们研究的‘冰状雪’技术不仅能服务于冬奥，也能为国内冰雪运动提供长期支持。”王飞腾说。

团队成员还发现，采用国内技术生产的“冰状雪”，较使用国外常规技术的运行成本还要低10%以上。

“国外的人工造雪技术垄断，主要依靠企业多年来的技术和经验累积。而我们是建立在大量的研究和测试工作上，研究出一套雪务保障的科学体系。”王飞腾认为，雪务保障团队在技术研发和降低成本上坚持精益求精的态度，是研究能够获得成果的关键，这也符合北京冬奥组委会“低碳办奥”的理念。

吸取历届冬奥会经验教训、规避用雪风险，冬奥会需要提前储雪。这也是雪务团队攻关的重点。

储雪原理很简单，就是给雪堆盖“被子”，把太阳辐射能量反射出去。但“被子”选择什么材料，需要大量测试。根据不同的气象条件，结合太阳光照射率等参数，最终，团队选用了土工织布加聚氨酯泡沫材料，在经济型和实用性上取得较好的效果。

同时，雪堆堆成什么形状利于储雪，团队也进行了研究，最后开发出储雪堆智能设计系统，能够结合外界条件给出具体应对方案。

利用这些技术，团队在延庆石京龙滑雪场参与储雪试验。2017年，经过一个夏季的“考验”，60%左右的雪被成功储存。由雪务保障团队打造的储雪方案，也已在国内多个滑雪场进行了技术示范。2021年5月在新疆阿勒泰市举办的国际滑雪积分系列赛，正是应用了这一储雪技术，使得国内首次在0℃以上温度条件下成功举办国际专业滑雪赛事。

储雪技术自主研发成功后，北京冬奥组委会才有底气放弃昂贵的国外方案。

应用

成果“反哺”冰川研究

2月13日，原定于当日10时和11时进行的北京冬奥会自由式滑雪女子坡面障碍技巧资格赛第1轮和第2轮比赛因遭遇大雪，比赛被迫延期。

雪上项目对气象条件有特殊的要求，气温高于5℃或低于-20℃、强风、过高相对湿度和过大降雪等恶劣天气，会导致比赛延期甚至取消。近几日，王飞腾等雪务保障团队成员都在北京冬奥会张家口赛区忙前忙后。

雪务保障团队在本届冬奥会雪上项目主要的举办地——云顶滑雪公园，建立了雪场雪质综合观测体系。通过赛道雪质等级判别模型、气象场降尺度技术和雪质演变模型，团队能够根据赛区内设置的自动气象站等观测设备收集数据，模拟和预测雪质因气候和人为因素影响出现的动态演变过程。

“除了风力、气温等因素外，人为因素也会对雪质产生影响。人工造雪倒在赛道上，需要压雪车等设备进行进一步加工。压雪车需要压几趟、压多长时间，模型都能给出准确数据。”王飞腾表示，“这一技术在国际上是首创的。”

在冬奥组委会场地运行团队和雪务公关团队的共同努力下，本届冬奥会滑雪赛道的雪况获得了国际雪联和各国运动员的称赞。国际雪联高山滑雪委员会主席伯恩哈德·鲁西日前表示，赛道雪况很好，“甚至可以说没有办法更好了来形容”;2月8日卫冕高山滑雪男子超级大回转比赛的奥地利名将迈尔日前也表示，雪道质量“非常优秀”，能够在本届冬奥会上获得奖牌“是我职业生涯的重大一步”。

“2017年期间，国内几乎没有一条能够符合国际滑雪比赛要求的赛道。如今，国内雪务保障关键技术不仅实现零的突破，近年来还培养了多名掌握相关技术的硕士和博士，在期刊上发表了多篇文章，获得了多项技术专利。”王飞腾感慨。

王飞腾还告诉记者，雪务保障团队的多项技术突破，不仅能够对我国冰雪运动的发展提供有效支持，还能够“反哺”团队成员的专业研究。

2020年和2021年夏季，由王飞腾带领的科研团队将本届冬奥会期间采用的储雪技术，应用到四川达古冰川的保护工作中。

科研团队在500平方米的试验区冰面上盖上一层“被子”，有效阻挡太阳辐射和冰面的热交换，达到阻挡冰川消融的目的。实验结果显示，在2个月时间内，“盖被子”的地方较附近冰面的厚度高出1.2米左右。(记者泠汐王诗堃 实习生郑涛)