冬奧會(huì)必不可少的元素是什么？是憨態(tài)可掬的冰敦敦還是英姿颯爽的運(yùn)動(dòng)員？實(shí)際上，冬奧會(huì)得以成功舉辦的先決條件是降雪。

但是， 在全球氣候變化的作用下，世界范圍內(nèi)符合天然條件的冬奧會(huì)舉辦地，正在逐漸減少。如果沒(méi)有了自然降雪，冬奧會(huì)將有怎樣的未來(lái)？

人造雪的誕生

最初，冬奧會(huì)幾乎所有的項(xiàng)目都是在戶外進(jìn)行的。但到了 20 世紀(jì) 80 年代，冰球、花樣滑冰、速滑和冰壺等運(yùn)動(dòng)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到室內(nèi)冰場(chǎng)。對(duì)于保留在戶外的各項(xiàng)競(jìng)技類(lèi)運(yùn)動(dòng)，各國(guó)開(kāi)始用人工降雪來(lái)彌補(bǔ)天然降雪的不足。

其實(shí)，如魔法一般漫天噴灑雪花的造雪機(jī)誕生于電影業(yè)。1934 年，華納兄弟技術(shù)總監(jiān) Louis Geib 在伯班克（Burbank）發(fā)明了第一臺(tái)造雪機(jī)原型，由三個(gè)旋轉(zhuǎn)的葉片和一個(gè)大功率的風(fēng)扇組成。這些葉片可以從 400 磅的雪塊上刨冰，而大功率的風(fēng)扇可以把產(chǎn)生的冰雪顆粒吹到空中。

圖 | 1938 年，在洛杉磯紀(jì)念體育館，人們將冰塊送入造雪機(jī)中。（來(lái)源：Smithsonian Magazine）

這個(gè)本為了電影設(shè)計(jì)的造夢(mèng)機(jī)，器在滑冰場(chǎng)上也受到了熱烈歡迎。1934 年冬天，多倫多滑雪俱樂(lè)部根據(jù)同樣的原理重新設(shè)計(jì)了一個(gè)造雪機(jī)。而且當(dāng)時(shí)俱樂(lè)部對(duì)外表示，人造雪“比真雪要好得多”。

已知的第一臺(tái)商用造雪機(jī)，是由康涅狄格州一家滑雪公司（Tey Manufacturing Corporation）發(fā)明的。1949 年冬季降雪的減少讓這家公司的滑雪板銷(xiāo)量暴跌。于是 Art Hunt、Wayne Piells 和 Dave Riceh 三個(gè)合伙人一合計(jì)，用噴漆壓縮機(jī)、噴嘴和橡膠軟管創(chuàng)造了一臺(tái)造雪機(jī)。1954 年 4 月，這臺(tái)造雪機(jī)獲得了美國(guó) 2676471 號(hào)專(zhuān)利。

近年來(lái)，受氣候變化的影響，冬季降雪變得越來(lái)越難以預(yù)測(cè)。據(jù) Times 報(bào)道， 自 1980 年紐約 Lake Placid 冬奧會(huì)以來(lái)，人造雪在冬奧會(huì)上的占比在一路躥升。2014 年俄羅斯索契冬奧會(huì)中約有 80% 使用了人造雪，2018 年韓國(guó)平昌奧運(yùn)會(huì)時(shí)，這一數(shù)字高達(dá) 90%。在今年的北京冬奧會(huì)上人造雪覆蓋了絕大多數(shù)的比賽場(chǎng)地，造雪機(jī)則由意大利公司 TechnoAlpin 提供。

圖 | TechnoAlpin 造雪機(jī) TR10（來(lái)源：TechnoAlpin 官網(wǎng)）

人造雪，是可以接受的未來(lái)嗎？

首先，人造雪對(duì)用水的需求是巨大的。北京奧委會(huì)估計(jì)， 為冬奧會(huì)的高山運(yùn)動(dòng)造雪需要 4900 萬(wàn)加侖的水，足夠填滿 3600 個(gè)后院游泳池，相當(dāng)于近 1 億人一天的飲用水。今年的冬奧會(huì)至少需要 120 萬(wàn)立方米的雪來(lái)覆蓋大約 80 萬(wàn)平方米的比賽場(chǎng)地。

英國(guó)拉夫堡大學(xué)（Loughborough University）的最新調(diào)查顯示， 目前全球 95% 的滑雪場(chǎng)在某種程度上依賴(lài)人造雪。要么是為了確保滑雪質(zhì)量，要么是為了延長(zhǎng)滑雪季節(jié)，又或者兼而有之。人造雪的制造和維護(hù)對(duì)溫度和濕度都有著一定要求。在小于 30% 的濕度條件下，它可以在 3°C 左右的溫度下生產(chǎn)。但在大于 60% 的濕度條件下，人造雪就需要在冰點(diǎn)或更低的溫度下進(jìn)行生產(chǎn)。

為了突破這些生產(chǎn)條件的限制， 造雪者常常在水中添加化學(xué)或生物添加劑。2010 年溫哥華冬奧會(huì)的主辦方曾在人造雪中添加殺蟲(chóng)劑，使水在更高的溫度下凍結(jié)。雪固化劑也可能被添加到水中使雪場(chǎng)的雪更加持久。這些添加劑不可避免地會(huì)給水資源和土壤資源帶來(lái)一定環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

從物理性質(zhì)上來(lái)說(shuō)，人造雪和自然降雪也有著很大的分別。物理學(xué)家Ken Libbrecht 在接受Vox采訪時(shí)說(shuō)，自然降雪在開(kāi)始結(jié)晶時(shí)是只有幾微米寬的一個(gè)小水滴，它像空氣中的一?；覊m一樣圍繞著一個(gè)核形成。雪花通常需要大約一個(gè)小時(shí)才能從內(nèi)到外生長(zhǎng)，因?yàn)樗暮诵奈樟酥車(chē)諝庵械乃魵猓纬闪送昝缹?duì)稱(chēng)的六邊形。機(jī)械制造的人造雪則是瞬間凍結(jié)的，不是在大氣中自然生長(zhǎng)。因此天然降雪只有 5%-10% 的冰，空氣的比例占到 90%-95%。而人造雪中有近 30% 的冰和 70% 的空氣，表面也更加粗糙和堅(jiān)硬。這種特點(diǎn)可能會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)員帶來(lái)更多挑戰(zhàn)。

圖| 天然降雪（左）和人造雪（右）在顯微鏡下的區(qū)別（來(lái)源： Kenneth G. Libbrecht）

對(duì)比 2010 年溫哥華冬奧會(huì)和 2014 年索契冬奧會(huì)的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，高山滑雪、自由式滑雪和單板滑雪項(xiàng)目的參賽者受傷人數(shù)增加了 9%，完成率下降了 5%。英國(guó)布萊頓大學(xué)（University of Brighton）學(xué)者 Derman, W., Blauwet 等人的研究也顯示，索契冬季殘奧會(huì)高山滑雪項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的受傷率較之前增加了六倍， 約有三分之一的運(yùn)動(dòng)員在這個(gè)項(xiàng)目中受傷。這些數(shù)據(jù)的背后反映了氣候和人造雪的負(fù)面因素。

如果氣候變化繼續(xù)，冬奧會(huì)去哪辦？

近年來(lái)，以加拿大滑鐵盧大學(xué)學(xué)者 Daniel Scott 為代表的科學(xué)家們一直在追蹤氣候變化對(duì)冬奧會(huì)可能產(chǎn)生的影響。

上世紀(jì)以來(lái)， 21 個(gè)冬奧會(huì)主辦城市 2 月份白天的平均溫度一直在穩(wěn)步攀升。從 20 世紀(jì) 20-50 年代的 0.4 攝氏度，到 60-90 年代的 3.1 攝氏度，再到 21 世紀(jì)的 6.3 攝氏度（包含對(duì)北京冬奧會(huì)溫度預(yù)測(cè)）。在平均 6.3 攝氏度的溫度下創(chuàng)造一片符合競(jìng)技運(yùn)動(dòng)要求的冰天雪地實(shí)屬不易。

然而，全球變暖的趨勢(shì)還在繼續(xù)。根據(jù)遵守《巴黎氣候協(xié)定》的情況，聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)的第五次報(bào)告把氣候變化分為 PCP2.6，PCR4.5，PCR6 和 PCR8.5 四個(gè)檔次，以 RCP2.6 為最佳預(yù)期，RCP8.5 為最差預(yù)期。

根據(jù) Daniel Scott 等的最新報(bào)告，在低排放路徑（RCP 2.6）下，21 個(gè)冬奧會(huì)主辦城市在本世紀(jì)中期 2 月份的平均氣溫將升高 1.9°。而在高排放路徑（RCP 8.5）下，主辦城市在本世紀(jì)中期的 2 月份平均溫度將升高 2.1°C。

這意味著如果不能及時(shí)對(duì)氣候變化采取行動(dòng)的話， 到了本世紀(jì)末，21 個(gè)曾經(jīng)的東道主中將只有日本札幌有條件再次舉辦冬奧會(huì)，其他城市將全軍覆沒(méi)。而北京將在 2050 年就失去舉辦冬奧會(huì)的氣候條件。

（來(lái)源：Slippery Slope）

在如此嚴(yán)峻的形式下，全球的科學(xué)家們一直在努力創(chuàng)造更多的天然雪。其中一種方法是在云中播撒碘化銀，目的是促進(jìn)云中的水分轉(zhuǎn)化為飄落的雪晶。另一種方法聽(tīng)起來(lái)更加神奇，是在實(shí)驗(yàn)室里種雪花，模仿自然晶體形成的過(guò)程。但到目前為止，這兩種方法都無(wú)法滿足冬奧會(huì)所需的天然雪的需求。

自 1924 年在法國(guó)夏莫尼克斯（Chamonix）舉辦首屆冬奧會(huì)以來(lái)，天氣和降雪條件一直是奧運(yùn)會(huì)成功的關(guān)鍵決定因素。1984 年南斯拉夫的主辦方曾寫(xiě)道：“即使是超人的努力也無(wú)法征服自然”。

用人造雪來(lái)彌補(bǔ)天然降雪的不足舉辦冬奧會(huì)似乎是戰(zhàn)勝了自然，但是在不遠(yuǎn)的將來(lái)，當(dāng)日均溫再升高 2.1°C 時(shí)，我們還是否能在冰雪世界里近期歡呼呢？人造雪也許是冬奧會(huì)未來(lái)答案的一部分，但它絕不是答案的全部。

參考資料：

https://edition.cnn.com/2022/02/04/weather/artificial-snow-beijing-olympics-climate/index.html https://time.com/6146039/artificial-snow-2022-olympics-beijing/ https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/13683500.2021.2023480?src=& https://www.sportecology.org/_files/ugd/a700be_9aa3ec697a39446eb11b8330aec19e30.pdf https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/13683500.2018.1436161 https://www.vox.com/2022/2/10/22926270/artificial-snow-beijing-2022-olympics-climate-change

本文來(lái)自微信公眾號(hào) “學(xué)術(shù)頭條”（ID：SciTouTiao），作者：劉芳，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。