在國(guó)家高山滑雪中心開(kāi)展冰狀雪試驗(yàn) 本版圖片由王飛騰提供

在首鋼大跳臺(tái)對(duì)儲(chǔ)雪堆的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)

在首鋼大跳臺(tái)開(kāi)展儲(chǔ)雪保障工作

編者按

省會(huì)強(qiáng)則全省強(qiáng)，“強(qiáng)省會(huì)”必須依靠“強(qiáng)科技”賦能助力。全市強(qiáng)省會(huì)大會(huì)強(qiáng)調(diào)， 科研“新四軍”和廣大創(chuàng)新人才是強(qiáng)省會(huì)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(guó)家高水平科技自立自強(qiáng)的蘭州“獨(dú)門(mén)絕技”。

或創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(dú)門(mén)絕技？《蘭州晚報(bào)》自即日起推出“強(qiáng)省會(huì)·蘭州絕技”系列報(bào)道，為您講述蘭州科研人追求卓越、昂揚(yáng)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(guó)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任王飛騰研究員團(tuán)隊(duì)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(dòng)保護(hù)這一冰川。今年啟程早于往年，王飛騰說(shuō)，在冰川覆雪保存最厚時(shí)去“蓋被子”，而不是在它開(kāi)始消融的時(shí)候才行動(dòng)，或許更利于保護(hù)冰川。

中國(guó)境內(nèi)的48000多條冰川，在過(guò)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(duì)天山烏魯木齊河源1號(hào)冰川的年年退縮，當(dāng)?shù)乩习傩者@樣發(fā)問(wèn)，而王飛騰也在這樣問(wèn)自己。是以，有了5000米高山上，給千年冰齡的冰川“蓋被子”的實(shí)驗(yàn)。而20年專(zhuān)注于冰雪基礎(chǔ)研究的經(jīng)歷，讓王飛騰對(duì)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(duì)為北京冬奧會(huì)造出合格“冰狀雪”賽道，實(shí)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(duì)國(guó)家、對(duì)社會(huì)是有用的！”王飛騰說(shuō)。

“中國(guó)造”合格冰狀雪賽道問(wèn)世

2016年以前，中國(guó)還造不出一條合格的冰狀雪賽道。

國(guó)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(lèi)似于雪上“高速公路”。由于國(guó)外技術(shù)封鎖，我國(guó)拿不到賽道用雪參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2017年，“中國(guó)徒步橫穿南極大陸第一人”、全國(guó)政協(xié)委員、冰凍圈科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名譽(yù)主任秦大河院士為國(guó)籌謀，致信國(guó)家體育總局，建言應(yīng)借2022年舉辦北京冬奧會(huì)這一千載難逢的良機(jī)，培養(yǎng)起我國(guó)自己的冰雪保障隊(duì)伍。

“我們團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是要建立起符合我國(guó)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)雪務(wù)保障的技術(shù)體系。”早在2015年即已開(kāi)始相關(guān)觀測(cè)工作的王飛騰帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)接了這一重任，承擔(dān)了“科技冬奧”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)專(zhuān)項(xiàng)“賽事用雪保障關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”項(xiàng)目，團(tuán)隊(duì)集合了中國(guó)科學(xué)院西北研究院、北京師范大學(xué)、中國(guó)氣象科學(xué)院、哈爾濱體育學(xué)院和云頂滑雪公園等國(guó)內(nèi)冰雪方面的骨干科研力量，為北京冬奧會(huì)每個(gè)滑雪場(chǎng)提供“一場(chǎng)一策”的雪務(wù)保障。

“造雪機(jī)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(jiǎn)單，就是鋪雪注水，但鋪多厚雪、隔多久注水，沒(méi)有具體參數(shù)?！眻F(tuán)隊(duì)輾轉(zhuǎn)于哈爾濱、北京、張家口、阿勒泰等地的滑雪場(chǎng)，兼?zhèn)涑?yáng)與背陰的賽道段，選擇不同高度、厚度、水量、時(shí)間、水壓，一次次調(diào)整測(cè)試。為了讓雪道的各項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)際接軌，王飛騰他們還特意請(qǐng)運(yùn)動(dòng)員、冰雪專(zhuān)家來(lái)測(cè)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(guó)人也打造出了合格的冰狀雪賽道。冰雪硬度測(cè)量?jī)x和冰雪粒徑測(cè)量?jī)x等冰狀雪賽道專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)設(shè)備也實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，成本大幅壓縮。

“造雪機(jī)在氣溫高于-2℃時(shí)造雪效率低下，而北京冬奧會(huì)、北京冬殘奧會(huì)分別在2月中上旬和3月舉辦，氣溫漸暖、風(fēng)速大，如何儲(chǔ)雪成為又一道需要攻克的難題?！蓖躏w騰說(shuō)，按照歐洲以往的做法，最多僅能存留上一個(gè)雪季三到五成雪，而他們希望找到“性?xún)r(jià)比更高”的方案。團(tuán)隊(duì)隨即在張家口萬(wàn)龍滑雪場(chǎng)和崇禮滑雪場(chǎng)、哈爾濱帽兒山滑雪場(chǎng)和延慶石京龍滑雪場(chǎng)啟動(dòng)了儲(chǔ)雪試驗(yàn)，從儲(chǔ)雪方位、儲(chǔ)雪材料、雪堆大小等方面不斷測(cè)試、反復(fù)研究，并根據(jù)研究結(jié)果設(shè)計(jì)出儲(chǔ)雪堆智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它可以根據(jù)輸入?yún)?shù)的變化，推薦一套“個(gè)性化”的儲(chǔ)雪堆最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。

王飛騰他們?cè)诒本┭討c石京龍滑雪場(chǎng)進(jìn)行了這套儲(chǔ)雪技術(shù)的室外試驗(yàn)，結(jié)果喜人：大雪堆度夏之后，儲(chǔ)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(guó)際雪聯(lián)越野滑雪FIS積分系列賽”中“首演”，作為國(guó)內(nèi)首次在0℃以上溫度條件下舉行的專(zhuān)業(yè)賽事，四周綠草如茵，雪道“冰清玉潔”。

為應(yīng)對(duì)北京冬奧會(huì)期間首鋼大跳臺(tái)和國(guó)家跳臺(tái)滑雪中心場(chǎng)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(duì)歷經(jīng)20天，聯(lián)合北京冬奧組委場(chǎng)館運(yùn)行中心等造出約7000立方米雪，有備無(wú)患。在王飛騰他們的不懈努力下，北京冬奧會(huì)從造雪到儲(chǔ)雪的技術(shù)全部達(dá)到國(guó)際賽事標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了“用雪自由”。

“后冬奧時(shí)代”的技術(shù)暢想

“為北京冬奧會(huì)開(kāi)展雪務(wù)攻關(guān)這幾年，應(yīng)該說(shuō)實(shí)現(xiàn)了從‘0’到‘1’的突破，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。”“科技冬奧”的項(xiàng)目結(jié)題了，王飛騰反倒更忙了：冬赴滑雪場(chǎng)，夏季上冰川，主打一個(gè)“淡季不淡，全年無(wú)休”。

王飛騰2004年讀碩士時(shí)參加到導(dǎo)師李忠勤研究員的項(xiàng)目中，研究雪冰轉(zhuǎn)化過(guò)程。從那時(shí)起，每周上一次天山烏魯木齊河源1號(hào)冰川趴雪坑觀測(cè)雪冰物理、化學(xué)變化成為日常。起初，如此單調(diào)的觀測(cè)研究令他不解：這與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展一點(diǎn)沒(méi)關(guān)系嘛。然而，恰恰是這樣的經(jīng)歷，讓王飛騰對(duì)雪冰的研究精細(xì)化，“從雪到冰的過(guò)程中，到底有多少變成冰？”“物理?yè)p失不等于化學(xué)損失，比如硫酸根隨雪化會(huì)流走，而鈣和鎂在雪化時(shí)反而會(huì)富集?！薄瓕?dǎo)師的項(xiàng)目做了8年，王飛騰的觀測(cè)則持續(xù)了5年多，他的博士論文正是據(jù)此而來(lái)。

“基礎(chǔ)科學(xué)做好了，到應(yīng)用需求出現(xiàn)的時(shí)候，自然而然就能融會(huì)貫通?！蓖躏w騰說(shuō)，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(yōu)。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(huì)高效儲(chǔ)雪技術(shù)研究的時(shí)候，他忽然想到可以將其應(yīng)用于冰川保護(hù)??！

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(shí)驗(yàn)區(qū)，通過(guò)給冰川消融區(qū)“蓋被子”，阻擋了太陽(yáng)輻射和冰面的熱交換。實(shí)驗(yàn)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(duì)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(lái)或許會(huì)使用疏水性更好的新型材料，同時(shí)增強(qiáng)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?，對(duì)于烏魯木齊河源1號(hào)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(duì)的跟進(jìn)研究發(fā)現(xiàn)，人工增雪只有在氣溫低于-2℃時(shí)才有效，否則降下來(lái)的是雨，反而會(huì)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(guó)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(yù)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(dú)厚的水資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，助力西部鄉(xiāng)村振興，王飛騰自2009年開(kāi)始，不斷宣傳科普低氘水的相關(guān)知識(shí)。目前低氘水受到越來(lái)越多的關(guān)注，新疆阿勒泰市政府也開(kāi)始建設(shè)天然低氘水工廠，有序開(kāi)發(fā)低氘水資源，開(kāi)啟低氘水產(chǎn)業(yè)發(fā)展之路。

秦大河院士在很多個(gè)場(chǎng)合都表示，雪務(wù)研究為冰凍圈科學(xué)的應(yīng)用研究打開(kāi)了突破口，下一步，團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)當(dāng)向“應(yīng)用冰學(xué)”進(jìn)發(fā)，包括為各類(lèi)冰上體育競(jìng)技運(yùn)動(dòng)和群眾活動(dòng)等提供技術(shù)支撐。

而這支因北京冬奧會(huì)而凝聚起來(lái)的年輕攻關(guān)團(tuán)隊(duì)正努力將這一切變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)?！拔磥?lái)，我們將繼續(xù)加強(qiáng)冰雪科學(xué)基礎(chǔ)研究，并進(jìn)而帶動(dòng)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(guó)冰雪產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一體化解決方案，為我國(guó)冰雪運(yùn)動(dòng)產(chǎn)業(yè)‘南展西擴(kuò)東進(jìn)’的戰(zhàn)略提供科技支撐，為‘后冬奧時(shí)代’我國(guó)冰雪產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及3億人參與冰雪運(yùn)動(dòng)作出貢獻(xiàn)?！蓖躏w騰說(shuō)。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 何燕

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