你可知道，北京冬奥会“人造雪”绿色高效的背后故事？

当谷爱凌完成左转“DOUBLE CORK”1620度后，稳稳地落在大跳台那厚实的雪道上，你可知道这些人工造雪背后的故事？

2022年北京冬奥会召开之前，上海理工大学能源与动力工程学院人工造雪实验室异常繁忙。原来，在多家单位合力研发的“多地域气候条件下高效智能造雪机研发及应用示范”科技冬奥项目中，上海理工大学张华教授团队承担造雪过程中多相态变化机理及成雪条件研究，探究内混式核子器成雪规律。

上理工学生参加人工造雪实验。

“我们学校内部有一个造雪实验室，因此承担了课题研究中的大部分实验内容。”带队教授、上海理工大学副校长张华表示，一年以来，除了人工降雪模拟室实验研究，科研团队还保持与北京体育大学、西安交通大学、北京建筑大学等相关科研团队的交流沟通，时刻跟进项目研究进展，讨论解决办法。通过上百组精细化实验得出的详实数据，为其他子课题“铺路”。

上海理工大学的造雪实验室。

人工造雪技术并不是新生事物。1980年普莱西德湖冬奥会，是首届采用人工造雪措施的冬奥会。近年来，在温哥华、索契以及平昌等地举行的冬奥会均大量采用人造雪，其中平昌冬奥会的人造雪用量达总使用雪量的90%。相比普通的自然雪，人造雪的密度要高数倍，因为各项比赛需要运动员的高速移动，如果密度不够的话，会大大影响运动员的实力发挥。

项目团队交流项目进展。

同时，为了确保赛事的公平性，雪场的积雪性状要单一并且保持稳定，让来自世界不同地区的运动员无论出发顺序和竞技时间如何，都能享受稳定公平的赛道条件。相比起物理特性更为多变的天然雪，人造雪更容易被整备成状态一致的雪道，适应各个项目、各种赛道对于雪量和雪质的要求。北京冬奥会更是根据不同比赛项目对场地的不同需求精细造雪，设计出9种不同型号的雪。

（来源：《制冷学报》中的《人工造雪技术现状与研究进展》一文）

优质、绿色是人工造雪机的一大特色。要达到这一水准，如何优化造雪机，造雪量、造雪率、含水量、雪密度是几个必不可少的考量指标。通常，人工造雪主要使用“雪炮”式造雪机，它利用高压空气将水流打碎成细密的雾状喷出，这些水雾遇到寒冷的外部空气，就会在落地之前快速凝固成为冰晶。

（来源：《制冷学报》中的《人工造雪技术现状与研究进展》一文）

“晶核的形成是成雪的关键。”上海理工大学能动学院“科技冬奥”项目团队赵巍博士解释，人工造雪技术的核心是通过制冷制造低温环境，催化晶核的生成，并以晶核为种子雪晶吸附破碎雾滴成长成雪花。“也就是说，环境温度、气压、水压等因素的细微变化，都会对造雪厚度、雪密度、雪晶粒径等造成影响，从而影响造雪质量。”赵巍博士拿出一组实验数据边展示给记者边说，“有些因素稍稍改变，甚至有可能就无法成雪了。”因此，精细化的基础研究，必不可少。

上理工人工造雪雪景。

“我们从2020年10月就开始研究。先进行理论研究，随后对实验系统进行改进，再做进一步精细化实验研究。”张华教授介绍，我们在实验室里模拟了多种地域气候条件，比如-5 ，-10 ，-15 等室外温度条件下的气候环境。“前前后后，所做的实验不下上百组。”赵巍博士介绍，这其中攻克了不少技术难关。“例如，一开始，系统气路的气压不稳，导致喷射出的气压和水压不够稳定，我们就不断尝试、挑战、改进实验系统，直到最终形成非常稳定的水压和气压；再如，在测量方面，我们要测量雪晶的粒径，要测量雪晶的形貌，这些都是难关，但我们也最终挑战成功了；我们还不停测试了不同环境温度、水压、气压状态下成雪质量，最终通过一系列实验，得到最优数据结果。”

上理工人工造雪雪晶微观照片。

“这些扎实的数据，为优化造雪机，为今后能够更绿色更高效的造雪提供了基础。”张华教授表示，人造雪技术不仅仅能够用在北京冬奥会上，对于气候温暖的地区，也同样适用。比如，在高山高原地带进行人工造雪，不仅仅能够减少雪的融化，还能控制江河平面的水流量，防止出现过涝过旱的现象。

栏目主编：徐瑞哲 文字编辑：李蕾 题图来源：上理工

文中图片来源：上理工

来源：作者：李蕾