大氣固态降水是多種多樣的, 雪是其中一種最 廣泛、最普遍、最主要的形式。雪是大氣中以晶态存在的水。 大氣中聚集的細小水滴, 經過冷空氣冷卻形成過冷, 空氣中的水汽呈現過飽和狀态, 水就可以凝結從汽态變成液 态, 或直接凝華變成固體冰晶。

在低溫環境作用下, 過冷的微小水滴可以形成細小的冰晶核, 且大氣中存在的氣溶膠顆粒也會形成晶核。 随着水蒸氣在晶核上的繼續成長, 低溫環境促成了各種各樣雪晶的形成, 并通過冰晶融合積聚作用, 使雪晶繼續長大成為雪晶的聚集體, 當這種聚合體的重量超過空氣的浮力後就會形成自然的降雪。

在自然界中, 空氣中賦存的水汽想要結晶, 形 成降雪必須具備三個條件:( 1) 空氣中的水汽處于飽和；( 2) 空氣裡必須有凝結核；( 3) 必要的環境溫度和水蒸汽過飽和度條件。

但并非所有晶核都能生長，晶核半徑要大于臨界半徑，自由能逐漸減小，晶核才能 穩定形成新相并生成雪晶 。因此，人工造雪技術難度非常高，尤其是要造出适合冬奧會滑雪賽道使用的冰狀雪。

比起天然降落的，呈現精緻完美六角形的雪花，人造雪在美感上望塵莫及，因為它實際上是被打成碎末的不規則小冰粒，盡管不好看，但它的密度是自然降雪的兩倍多，融化慢，鋪成的雪道也更結實，和滑雪闆的摩擦力更小。

此外，人造雪的冰粒大小可以根據賽事不同的需要設計，既可以讓它的直徑接近自然雪的0.3mm，保證冰粒容易融合，雪道适合滑雪者做出旋轉等花樣動作，又可以增大人造雪冰粒直徑，減小雪道摩擦力，幫助速滑選手再創佳績。

而冰狀雪指的是一種雪質形态，單位立方米中的雪層很多，水的密度很大，雪的硬度很高，其表面有一層薄的硬冰殼。無論是天然雪還是人造雪，都需要通過注水、闆結、塑形才能達到“冰狀雪”的标準。由這種雪制作出的賽道，表面近似于冰面、硬度極高，可以減小雪闆和雪道之間的摩擦力，使得雪道不易被破壞。在運動員高速轉彎的情況下還能保證雪道表面平整光滑。

2015 年 6 月，國際奧委會在肯定北京具備舉辦賽事能力的同時，提出延慶和張家口賽區必須依賴人工造雪 。

而人工造雪技術尤其是冰狀雪技術被國外封鎖，甚至賽道雪的參數标準中國也無法拿到，中國隻能自己進行攻克，這2015年之前，國内的很多專家甚至都沒聽說過“冰狀雪”這個概念。

為此，2017年，在中國科學院院士秦大河帶領下北京冬奧會賽事用雪保障，關鍵技術研究團隊正式組建。

人工造雪系統由供水系統和造雪機末端組成，滑雪場一般選址在有一定海拔高度的斜坡，海拔高度多為 200～2 000 m。 水源設置在坡底，供水泵需要克服重力損失和沿程阻 力将造雪用水輸送至在滑雪道上均勻分布的造雪機。

而一條合格的冰狀雪雪道，要經曆反複的鋪雪、壓實、注水結冰的步驟，100cm的雪要被壓雪車壓到10cm以下。可想而知，這樣的雪道融化速度遠遠比自然降雪要慢。此外，前面提到過，賽事所用人造雪中加入了特殊的化學成分，使我們使用的人造雪更難以融化。在這基礎上，工作人員還會定期用雪硬度計、冰雪粒徑檢測儀等檢測賽道狀況，并重新造雪、壓雪，保證賽道始終處于良好狀态之下。

造雪過程看似簡單，鋪雪、注水就行，但鋪多厚的雪，隔多久注水等都無具體參數，為此，研究團隊常常要在零下20度的環境中工作十幾個小時。

經過4年的努力，2021年，中國研究團隊完全攻克人工造雪技術，中國人自主打造了冰狀雪賽道，冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀等冰狀雪賽道專業監測設備也實現國産化

除此之外，中國冬奧會滑雪場優先利用收集貯存的天然降水、地表徑流等作為人工造雪水源。人工造雪系統采用目前世界最先進的高效節水人工造雪設備和智能化造雪系統，能夠根據外界環境動态保持最佳造雪效率，節約用水。通過對氣象等情況的實時監測，選擇最适宜的條件下啟動造雪機，有效保證了區域用水安全和生态環境。

在對人工造雪技術研究的過程中，中國想要的不僅是掌握這項技術，更想要的是條完整的生産線更是關鍵。

因為人造雪的機器是不可能從國外買了，就跟光刻機一樣，被卡着脖子，就算賣給你的，也是那些幾十年前淘汰下來的機器，根本用不了，而隻有打造一條完整的産業鍊，我們才能避免在各個環節被國外卡脖子。

而最終，中國成功實現了，我們成功實現了人造雪機器和除雪機器的批量化生産，也并且發明了獨特的儲存雪技術，存雪技術大大減少了雪的損耗，提高了人造雪在賽道上的耐久性。除此之外，中國也成功打造了雙人雪車、四人雪車，實現了國産雪車，“零的突破”。

這不僅使得冬奧會能夠順利開展，也讓中國跻身人造雪行業的世界前列。最後，也讓我們向科研人員緻敬。

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