■“強省會·蘭州絕技”系列報道 中國科學(xué)院西北研究院 讓我國冰雪運動實現(xiàn)“用雪自由”
在國家高山滑雪中心開展冰狀雪試驗 本版圖片由王飛騰提供
在首鋼大跳臺對儲雪堆的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測
在首鋼大跳臺開展儲雪保障工作
編者按
省會強則全省強,“強省會”必須依靠“強科技”賦能助力。全市強省會大會強調(diào), 科研“新四軍”和廣大創(chuàng)新人才是強省會的重要力量,我們要傾力服務(wù)創(chuàng)新、服務(wù)人才,努力鍛造更多支撐國家高水平科技自立自強的蘭州“獨門絕技”。
或創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟社會效益,或在各自領(lǐng)域內(nèi)居于“領(lǐng)跑”地位,在全市綜合科技進(jìn)步水平指數(shù)飆至81.38%的蘭州,究竟有多少令蘭州人引以為傲的獨門絕技?《蘭州晚報》自即日起推出“強省會·蘭州絕技”系列報道,為您講述蘭州科研人追求卓越、昂揚向上的拼搏故事,為您展示蘭州極致的科技之美……
3月末的春寒未褪,中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)與凍土工程重點實驗室副主任王飛騰研究員團(tuán)隊的青年學(xué)子,已再赴青藏高原東北緣的四川達(dá)谷冰川,連續(xù)第五年采取行動保護(hù)這一冰川。今年啟程早于往年,王飛騰說,在冰川覆雪保存最厚時去“蓋被子”,而不是在它開始消融的時候才行動,或許更利于保護(hù)冰川。
中國境內(nèi)的48000多條冰川,在過去50年間,已經(jīng)消失了8000多條?!澳銈冏霰ㄑ芯?,能不能想想辦法留住冰川?”面對天山烏魯木齊河源1號冰川的年年退縮,當(dāng)?shù)乩习傩者@樣發(fā)問,而王飛騰也在這樣問自己。是以,有了5000米高山上,給千年冰齡的冰川“蓋被子”的實驗。而20年專注于冰雪基礎(chǔ)研究的經(jīng)歷,讓王飛騰對冰雪應(yīng)用研究亦有深刻思考。這其中,由秦大河院士牽頭、王飛騰帶領(lǐng)團(tuán)隊為北京冬奧會造出合格“冰狀雪”賽道,實現(xiàn)綠色“用雪自由”,可算最為華彩的一章?!拔覒c幸自己所學(xué)對國家、對社會是有用的!”王飛騰說。
“中國造”合格冰狀雪賽道問世
2016年以前,中國還造不出一條合格的冰狀雪賽道。
國際高山滑雪賽事使用的是人造冰狀雪,粒徑、密度和硬度均明顯有別于自然降雪,冰狀雪賽道類似于雪上“高速公路”。由于國外技術(shù)封鎖,我國拿不到賽道用雪參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2017年,“中國徒步橫穿南極大陸第一人”、全國政協(xié)委員、冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室名譽主任秦大河院士為國籌謀,致信國家體育總局,建言應(yīng)借2022年舉辦北京冬奧會這一千載難逢的良機,培養(yǎng)起我國自己的冰雪保障隊伍。
“我們團(tuán)隊的目標(biāo)是要建立起符合我國大陸性季風(fēng)氣候區(qū)雪務(wù)保障的技術(shù)體系?!痹缭?015年即已開始相關(guān)觀測工作的王飛騰帶領(lǐng)團(tuán)隊接了這一重任,承擔(dān)了“科技冬奧”國家重點研發(fā)專項“賽事用雪保障關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項目,團(tuán)隊集合了中國科學(xué)院西北研究院、北京師范大學(xué)、中國氣象科學(xué)院、哈爾濱體育學(xué)院和云頂滑雪公園等國內(nèi)冰雪方面的骨干科研力量,為北京冬奧會每個滑雪場提供“一場一策”的雪務(wù)保障。
“造雪機造出的雪密度最大為每立方厘米0.45克,而冰狀雪密度要求每立方厘米0.65克。制作冰狀雪看似簡單,就是鋪雪注水,但鋪多厚雪、隔多久注水,沒有具體參數(shù)。”團(tuán)隊輾轉(zhuǎn)于哈爾濱、北京、張家口、阿勒泰等地的滑雪場,兼?zhèn)涑柵c背陰的賽道段,選擇不同高度、厚度、水量、時間、水壓,一次次調(diào)整測試。為了讓雪道的各項指標(biāo)與國際接軌,王飛騰他們還特意請運動員、冰雪專家來測試,確保雪道雪質(zhì)、含水密度、表面平整度及坡度比全面合格。屢敗屢戰(zhàn),最終,不同氣候條件下的冰狀雪賽道制作技術(shù)被攻克,中國人也打造出了合格的冰狀雪賽道。冰雪硬度測量儀和冰雪粒徑測量儀等冰狀雪賽道專業(yè)監(jiān)測設(shè)備也實現(xiàn)國產(chǎn)化,成本大幅壓縮。
“造雪機在氣溫高于-2℃時造雪效率低下,而北京冬奧會、北京冬殘奧會分別在2月中上旬和3月舉辦,氣溫漸暖、風(fēng)速大,如何儲雪成為又一道需要攻克的難題。”王飛騰說,按照歐洲以往的做法,最多僅能存留上一個雪季三到五成雪,而他們希望找到“性價比更高”的方案。團(tuán)隊隨即在張家口萬龍滑雪場和崇禮滑雪場、哈爾濱帽兒山滑雪場和延慶石京龍滑雪場啟動了儲雪試驗,從儲雪方位、儲雪材料、雪堆大小等方面不斷測試、反復(fù)研究,并根據(jù)研究結(jié)果設(shè)計出儲雪堆智能設(shè)計系統(tǒng),它可以根據(jù)輸入?yún)?shù)的變化,推薦一套“個性化”的儲雪堆最優(yōu)設(shè)計方案。
王飛騰他們在北京延慶石京龍滑雪場進(jìn)行了這套儲雪技術(shù)的室外試驗,結(jié)果喜人:大雪堆度夏之后,儲雪率在60%左右。2021年5月,該技術(shù)在新疆阿勒泰市舉辦的“2021—2022國際雪聯(lián)越野滑雪FIS積分系列賽”中“首演”,作為國內(nèi)首次在0℃以上溫度條件下舉行的專業(yè)賽事,四周綠草如茵,雪道“冰清玉潔”。
為應(yīng)對北京冬奧會期間首鋼大跳臺和國家跳臺滑雪中心場館可能出現(xiàn)的高溫、沙塵和降雨等極端天氣事件,保證賽道雪質(zhì),科研團(tuán)隊歷經(jīng)20天,聯(lián)合北京冬奧組委場館運行中心等造出約7000立方米雪,有備無患。在王飛騰他們的不懈努力下,北京冬奧會從造雪到儲雪的技術(shù)全部達(dá)到國際賽事標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了“用雪自由”。
“后冬奧時代”的技術(shù)暢想
“為北京冬奧會開展雪務(wù)攻關(guān)這幾年,應(yīng)該說實現(xiàn)了從‘0’到‘1’的突破,填補了國內(nèi)空白。”“科技冬奧”的項目結(jié)題了,王飛騰反倒更忙了:冬赴滑雪場,夏季上冰川,主打一個“淡季不淡,全年無休”。
王飛騰2004年讀碩士時參加到導(dǎo)師李忠勤研究員的項目中,研究雪冰轉(zhuǎn)化過程。從那時起,每周上一次天山烏魯木齊河源1號冰川趴雪坑觀測雪冰物理、化學(xué)變化成為日常。起初,如此單調(diào)的觀測研究令他不解:這與社會經(jīng)濟發(fā)展一點沒關(guān)系嘛。然而,恰恰是這樣的經(jīng)歷,讓王飛騰對雪冰的研究精細(xì)化,“從雪到冰的過程中,到底有多少變成冰?”“物理損失不等于化學(xué)損失,比如硫酸根隨雪化會流走,而鈣和鎂在雪化時反而會富集?!薄瓕?dǎo)師的項目做了8年,王飛騰的觀測則持續(xù)了5年多,他的博士論文正是據(jù)此而來。
“基礎(chǔ)科學(xué)做好了,到應(yīng)用需求出現(xiàn)的時候,自然而然就能融會貫通?!蓖躏w騰說,烏魯木齊河被當(dāng)?shù)厝艘曌髂赣H河,冰川的年年退縮引起他們擔(dān)憂。他們想要“留住冰川”的想法,王飛騰一直記著,直到作北京冬奧會高效儲雪技術(shù)研究的時候,他忽然想到可以將其應(yīng)用于冰川保護(hù)啊!
2020年8月,王飛騰等人就在位于四川省阿壩藏族羌族自治州黑水縣境內(nèi)的達(dá)古冰川消融區(qū)建立了500平方米的實驗區(qū),通過給冰川消融區(qū)“蓋被子”,阻擋了太陽輻射和冰面的熱交換。實驗數(shù)據(jù)顯示,“蓋被子”的地方比不“蓋被子”的地方冰的厚度高了1米。之后每年團(tuán)隊都去達(dá)谷冰川“蓋被子”,“此前考慮成本,我們選擇了白色土工布做‘被子’,未來或許會使用疏水性更好的新型材料,同時增強反照率?!?/p>
“給冰川‘蓋被子’,僅適用于消融面積小于1平方公里的小冰川?!彼裕瑢τ跒豸斈君R河源1號冰川的保護(hù),當(dāng)?shù)夭扇×巳斯ぴ鲅┑姆绞健M躏w騰團(tuán)隊的跟進(jìn)研究發(fā)現(xiàn),人工增雪只有在氣溫低于-2℃時才有效,否則降下來的是雨,反而會加速冰川的消融。這些正是基礎(chǔ)研究成果為應(yīng)用提供理論支撐的最好體現(xiàn)。
我國冰雪資源豐富,其冰雪融水因其水分子中氘的含量遠(yuǎn)低于普通的水分子,被譽為“天然低氘水”,有抗腫瘤、提高人體免疫力、延緩衰老等益處。為將這一得天獨厚的水資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢,助力西部鄉(xiāng)村振興,王飛騰自2009年開始,不斷宣傳科普低氘水的相關(guān)知識。目前低氘水受到越來越多的關(guān)注,新疆阿勒泰市政府也開始建設(shè)天然低氘水工廠,有序開發(fā)低氘水資源,開啟低氘水產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。
秦大河院士在很多個場合都表示,雪務(wù)研究為冰凍圈科學(xué)的應(yīng)用研究打開了突破口,下一步,團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)向“應(yīng)用冰學(xué)”進(jìn)發(fā),包括為各類冰上體育競技運動和群眾活動等提供技術(shù)支撐。
而這支因北京冬奧會而凝聚起來的年輕攻關(guān)團(tuán)隊正努力將這一切變?yōu)楝F(xiàn)實?!拔磥?,我們將繼續(xù)加強冰雪科學(xué)基礎(chǔ)研究,并進(jìn)而帶動相關(guān)應(yīng)用研究,深挖雪務(wù)科研領(lǐng)域,研發(fā)出適合中國冰雪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一體化解決方案,為我國冰雪運動產(chǎn)業(yè)‘南展西擴東進(jìn)’的戰(zhàn)略提供科技支撐,為‘后冬奧時代’我國冰雪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及3億人參與冰雪運動作出貢獻(xiàn)?!蓖躏w騰說。
蘭州日報社全媒體記者 何燕
責(zé)任編輯:王旭偉
版權(quán)聲明:
凡文章來源為"蘭州新聞網(wǎng)"的稿件,均為蘭州新聞網(wǎng)獨家版權(quán)所有,未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載或鏡像;授權(quán)轉(zhuǎn)載必須注明來源為"蘭州新聞網(wǎng)",并保留"蘭州新聞網(wǎng)"的電頭。如本網(wǎng)轉(zhuǎn)載稿涉及版權(quán)等問題,請及時與我們聯(lián)系。