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　　冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪的研发，将以往以人工经验为主的主观判断变为清晰可见的客观科学指标，进而更加精准地掌握不同天气气候下冰状雪赛道的制作方法，为滑雪运动员提供更加安全舒适的高品质赛道。

　　2022年北京冬奥会和冬残奥会圣火即将点燃。在赛场的冰雪世界中，充足完善的雪务保障工作作为冬奥会筹办的基础，是雪上项目赛事成功举办的关键。而冰状雪以其硬度大、不易破坏等特点备受国际竞赛特别是冬奥会比赛青睐。那么如何才能判断一条冰状雪赛道是否合格？

　　由中国气象科学研究院、中国科学院西北生态环境资源研究院、中国科学院南京天文光学技术研究所、山东师范大学、河北省气候中心、黑龙江省亚布力体育训练基地等单位组成的科技冬奥雪务保障研究团队（以下简称“雪务保障团队”），承担了国家重点研发计划——科技冬奥“赛事用雪保障关键技术研究与应用示范”专项下的“不同气候条件下冰状雪赛道制作关键技术”项目，合作研发了可以对赛道雪冰物理特性参数实施检测的专用仪器设备——冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪，将以往以人工经验为主的主观判断变为清晰可见的客观科学指标。通过对这些物理数据的科学分析，掌握不同天气气候条件下冰状雪赛道的制作方法，满足对冰状雪赛道质量开展快速、便捷检测和判定的需求。

　　给滑雪赛道铺上“橡胶跑道”

　　冬奥会滑雪比赛项目运动速度快、危险系数大，尤其在高山滑雪项目中，一般速降滑雪最高时速可达130公里—140公里。为了保证比赛的公平性，前后出发的滑雪运动员滑行赛道的雪质状态需要保持一致，因此对赛道有着严苛的要求。中国气象科学研究院雪务保障团队成员赵守栋介绍，冰状雪可以减小赛道表面与滑雪板间的摩擦力，保证雪道表面不易变形，因而可以近乎完美地解决这一难题。

　　冰状雪，是指滑雪场雪质的一种状态，工作人员根据不同赛道地点及气候因素等调整注水方案，使雪道表面保持结晶状态，近似于裹着一层薄薄的硬冰壳，能够保证赛道既有一定强度又有足够的弹性，就像在雪上铺设一条“橡胶跑道”，有效提高运动员滑雪的舒适感以及成绩的稳定性。

　　以往，检测冰状雪雪质的方法是裁判员在赛道上踩一踩，根据人工经验主观判断雪道够不够硬、能否进行比赛，所以往往主观性较强。冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪的研发初衷就在于能从粒径、硬度、密度等更多角度来描述赛道的状态，用更加科学的方法和简便的仪器对雪道进行定量化判断。

　　主观变客观 科学保障赛道质量

　　积雪颗粒的形状及大小是影响雪的力学性质的主要因素。赵守栋介绍，如同乌鸦填石子喝水一样，石子间孔隙越小，水越容易溢出。简单来说，雪也是这个状态，如果雪粒尺寸合适，相互间的孔隙小，空气就更容易被挤出雪层，形成致密的结构，密度也会更大，因此检测雪的粒径是确定雪层结构的重要手段。粒径测量仪主要利用反射率与积雪表面的粗糙程度相关、积雪表面的粗糙程度则由粒径大小决定这一关系，通过光电手段及温度补偿算法测量雪面反射率，再进一步结合雪密度计算雪粒径，判断雪的强度。

　　此外，雪的硬度检测是反映冰雪强度的重要指标之一，国外类似的硬度仪产品量程小，只能检测普通压实雪的硬度，并不能检测冰状雪的硬度。在此背景下，研发团队通过使用更大功率的电机和改进机械结构等，将探头打入冰状雪赛道内部，由传感器读取探头受到反作用力的大小来判断冰状雪的硬度条件。

　　通过两个仪器来获取不同深度粒径的变化图以及不同深度硬度的曲线图，进一步了解冰状雪赛道的均匀性，研究团队分别在北京冬奥会和冬残奥会举办地北京延庆赛区、河北张家口赛区以及黑龙江哈尔滨亚布力体育训练基地，针对不同天气气候条件、不同注水强度的冰状雪赛道进行了雪粒径和雪硬度测试，提高测量精度，节省时间和人力成本，并且实现了“就地展开”和“指哪测哪”的目标。

　　未来，研究团队还计划将冰雪粒径测量仪和冰雪硬度测量仪应用到极地冰盖，在科学考察站建设等工作中发挥更大的作用。

（作者：王婉 责任编辑：刘淑乔）