北京冬奥会实现“用雪自由” 甘肃这个“冰状雪”研究团队功不可没奔流新闻·兰州晨报记者 武永明
“冰状雪”研究,从零开始
或许有很多人想不明白:不就造个雪么,为什么会这么难?
北京冬奥会造雪,真的很难,得从零开始!
大型国际赛事,特别是冬奥会比赛,滑雪竞技项目使用的几乎都是人造雪。
以高山滑雪为例,这是冬奥会最惊险刺激的项目之一,运动员滑行速度可达到每小时130-140公里。所以,冬奥会对赛道的要求极高,铺设合规的赛道就需要“冰状雪”。
这种雪,跟人们常见的雪不一样,它密度高、硬度高,就像冰一样滑,所以适合高速滑行。更重要的是,它不易损坏,比赛中第一个出场的运动员和最后一个出场的运动员,面对的赛道都是一样的。这样既保证了公平,也保证了安全。
但是,在2016年之前,中国还造不出一条合格的“冰状雪”赛道。不仅如此,当时国内很多专家甚至都没听说过“冰状雪”这个概念。
“冰状雪”赛道是赛道中的“高速公路”,赛道雪质最关键的参数是雪硬度和赛道厚度。为了保证参赛选手能够达到每小时130-140公里的最高滑行速度,国际雪联对雪道硬度有严格要求。新雪的密度在0.2g/cm3压雪机堆积的雪密度可以达到0.4g/cm3,但与冰状雪的密度0.65g/cm3有很大差距。
“国外技术团队在做雪务工作的时候,是不让我们看的,团队专家监测验收的时候,就踩一踩捏一捏,然后告诉你合格不合格。至于哪些参数不合格,对不起,无可奉告!”西北研究院冰冻圈科学国家重点实验室副主任、天山冰川站国家站站长王飞腾说。
如此境况,请国外技术团队造雪,花多少钱不说,还得被人家牵着鼻子走。
如果说冰和雪是冬奥会的“灵魂”,那么,像王飞腾这样的科研人员,就是北京冬奥会的灵魂铸造师。
中国为什么要自己研发冬奥会造雪技术?
冬奥会的用雪标准,对密度、硬度、含水量等参数要求比大众娱乐型雪场要严苛得多。常规处理手段搞出来的雪,根本无法满足赛事要求。
冬奥会已经举办了20多届,直接照搬相关成熟的技术,不行吗?
答案是“还真不行!”
第一,在北京冬奥会之前,现有的雪务保障技术并不能做到万无一失。不同的比赛场地,面临不同的气候条件,并没有一套普遍适用的技术去应对。北京地处大陆季风性气候区,少雪且温差大,要做好造雪、保雪、储雪工作,难上加难。
2010年温哥华冬奥会遇到暖冬,一些比赛项目因天气温暖而关闭,导致赛事延迟。2014年索契冬奥会吸取了教训,提前进行储雪,但还是因为气温因素出现了几次推迟和提前。2018年平昌奥运会做足了应对措施,依然因为大风等因素,数次出现比赛延期改期。
因此,光吃老本不行,必须依照北京冬季的气候特点研发配套对应的技术。
第二,国际上核心的造雪设备、雪道技术、储雪技术等都掌握在国外技术团队手里,不是想拿就能拿的。
雪上项目是北京冬奥会的“重头戏”,占金牌总数的70%,赛事用雪保障技术是确保本次冬奥会雪上项目赛事成功举办的重要基础和前提。北京冬奥会的举办时间在二月,尤其冬残奥会比赛时段处在气温快速回升的三月,更为雪务工作增加了难度。
从2016年开始,西北研究院在中科院院士秦大河的带领下,组建以科研院所、冰雪高校、滑雪场和企业为主的雪务联合攻关团队,中科院也先后启动了与冬奥会相关的重点部署项目和院士咨询项目等进一步推动雪务科技攻关。
团队成员平均年龄30多岁,他们冬天去东北,夏天到新西兰,常年在零下20多度的冰天雪地里工作,一众科研骨干被硬生生练成了野外工作者。
功夫不负有心人,2018年12月,从黑龙江传来了好消息,中国第一条“冰状雪”赛道获国际雪联认证通过。
仅仅2年时间,中国人就实现了“冰状雪”赛道从无到有。
在此基础上,王飞腾研究员作为项目负责人承担了“科技冬奥”国家重点研发计划“赛事用雪保障关键技术研究与应用示范”项目,进一步提升了服务北京冬奥会的科技能力。
通过近6年的科研攻关,团队终于研发出适合中国冰雪产业发展的雪务保障一体化解决方案,在滑雪场造雪、储雪、雪质保障和赛道维护等方面为北京冬奥会雪上项目提供了技术支撑和服务保障,既保证了北京冬奥会的成功顺利举行,也为我国后奥运时代冰雪运动产业“南展西扩东进”战略和“三亿人参与冰雪”的目标提供科技支撑。
三步走,实现北京冬奥会“用雪自由”
攻克不同气候条件的“冰状雪”赛道制作技术,自主打造“冰状雪”赛道,科研人员从造雪、保雪、储雪三个方面,阐述了新型技术保障北京冬奥会“用雪自由”。
造雪
不同类型的比赛项目对人造雪的物理属性要求有较大的差别。如越野滑雪和冬季两项的雪道需要密度低、湿度小的雪；高山滑雪则需要密度高和硬度高的雪。
还有,目前主流的造雪机能够造出密度介于100kg/m3-400kg/m3的雪,但高山滑雪、跳台滑雪的着落区又要求密度在650kg/m3左右。
造雪最难的当属“冰状雪”赛道。项目组突破了国外在这个领域的技术封锁,研发了适合中国不同气候条件的高山冰状雪赛道制作技术,完全满足国际大型赛事要求。
科研组不只满足于技术达标,还进一步超越国外团队,做到了效率高、节省成本。新技术摒除了传统模式的缺点,创新的模块化集成造雪系统,利用多模式组合,智能化程度高,使得投资、运行成本低,造雪效率高,大幅降低了对环境的破坏。
保雪
通俗地理解,就是把比赛时赛道上的雪保持在必要的状态中,该硬的不能变软,该松的不能变密,该冻的不能化掉。雪的状态如果保持不好,轻则影响比赛进程,重则可能影响人身安全。
另外,北京冬奥会和冬残奥会的比赛时间在气温快速回暖的二三月,高温、下雨和沙尘天气等极端天气事件发生的概率较大。因此保雪的重要性,不亚于造雪。
目前传统的保雪措施主要靠人工巡逻预警,效率非常低。项目组构建了复杂地形条件下,气象场降尺度模型与雪质演变预报模型,建立冬奥雪场赛道雪质的监测——预报——判定集成系统,能够对赛道雪质风险进行评估和预警,极大地提高了效率。
储雪
储雪的地点一般选择在比赛雪道附近。传统方案的基于现场观测试验,对储雪堆各项指标的确定凭借经验常识,简而言之就是靠老师傅的“肉眼看、人脑估”,很难在不同区域进行推广。
项目组研发设计了储雪堆智能设计系统,根据场地的地貌属性,以影响雪堆设计的主要要素和当地的气象条件为输入参数,能够模拟预测雪堆的形态、质量和雪质(密度、温度、粒径、含水量等)变化。该系统根据模拟输出结果,能够智能推荐一套无时空域限制的储雪堆最优化设计方案。
把雪存起来,听着就挺难。北京冬奥会,不仅能造雪,还能储存雪,一旦遇到特殊情况,雪能随时调用。
来源:每日甘肃网
提到被国外“卡脖子”的技术,多数人想到的是芯片、光刻机等,很少有人会想到“雪”。
这个雪,是人造雪,赛道用雪!
大家可能还不知道,几年前,中国还造不出一条合格的“冰状雪”赛道,甚至连赛道的一些参数标准都无从得知。
位于兰州的中科院西北生态环境资源研究院(以下简称西北研究院)牵头组建的以科研院所、冰雪高校、滑雪场和企业为主体的雪务保障攻关团队,经过近6年潜心研究,攻克了不同气候条件下的“冰状雪”赛道制作技术,自主打造出“冰状雪”赛道,从造雪到储雪技术全部达到国际标准,实现了北京冬奥会冰状雪的“用雪自由”。
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