冬奥会让人联想到雪山山脉、冰冻的溜冰场和穿着御寒装备的运动员。这是因为冬奥会场馆通常位于年平均降雪量300英寸或以上的地方。然而，除非出现一些极端异常的天气模式，否则北京冬奥会冰雪赛事周围的山脉将是棕色和绿色的，几乎没有雪。该地区在每个冬季月份通常只有几英寸的降雪量。这意味着运动员们比赛的雪场基本上都是人造的。我是一名专门研究山区天气和雪的大气科学家，同时是一家早期造雪公司的创始人，也是一名滑雪爱好者。天然雪和人造雪之间有着明显的差异，研究这些差异是否会对比赛产生影响将是一件有趣的事情。虽然人造雪和天然雪本质上都是冰冻的水，但大多数滑雪和滑雪板运动员都能立即认识到这两者的不同之处。传统的造雪使用高压水、压缩空气和专用喷嘴将微小的液滴吹入空气中三亿体育官方网站，这些液滴在落到地面时会冻结。但造雪并不是仅仅确保空气温度足够低那么简单。纯水在冷却到零下40℉（-40℃）之前是不会结冰的。只有水中存在微小的悬浮颗粒时，水才能在熟悉的32℉（0℃）下结冰。这些粒子被称为冰核，它们起到了帮助冰晶形成的支架作用。没有这些颗粒，水很难变成冰。不同的粒子可以根据其特定的分子结构提高或降低冻结温度。两种最好的冰核分别是碘化银和一种由丁香假单胞菌产生的蛋白质。大多数造雪系统都会向水中添加一种商用细菌蛋白质，以确保大多数微小水滴在落地前结冰。

　　天然雪最初是云中冰核上的一个小冰晶。随着冰晶从空中落下，它慢慢长成了经典的六面形雪花。相比之下，人造雪由水滴迅速冻结而成，由此产生的雪由数十亿个微小的冰球组成。人造雪在滑雪道上用肉眼看可能很像天然雪，但天然雪和人造雪给人的“感觉”却大不相同。由于人造雪中的小冰球是密密麻麻地堆积在一起的，而且有些冰球在接触地面之前可能还没有结冰，所以人造雪通常感觉很硬、很冰。另一方面，滑雪和滑雪板运动员在山坡上翱翔时，新鲜的天然“粉状”雪能提供一种几乎失重的感觉。这在很大程度上是因为天然雪晶堆积得非常松散，一层新鲜的天然雪粉末含有至少95%的空气。

　　虽然新鲜的天然雪粉末是大多数休闲滑雪者梦寐以求的，但奥运会滑雪运动员有着不同的口味。冰面赛车手希望能以尽可能快的速度滑行，并利用冰面锋利的边缘进行有力的急转弯。在这些方面，人工雪密集且结冰的特点实际上是更好的。事实上，赛事组织方通常会在天然雪的赛道中加入液态水，这样水结冰后能为赛车手提供一个耐用、一致的冰面。另一个需要考虑的因素是，自然暴风雪会导致照明度和可见度下降，这种恶劣环境将使得比赛或跳跃难以进行。大雪天气经常会导致滑雪比赛取消，就像1998年长野冬奥会期间发生的那样。对于运动员来说，晴朗的天空和人造雪也提供了优势。但坚硬的人造雪也有其缺点。出于安全考虑，自由式滑雪者和滑雪板运动员在高空跳跃或滑行时似乎更喜欢天然雪的柔软表面。北欧式滑雪运动员也是如此，他们最近指出，如果发生碰撞事故，人工雪冰冷坚硬的表面可能会导致更多的伤害。虽然奥运会运动员对雪的需求各不相同，但对绝大多数休闲滑雪运动员来说，天然雪要好得多。这是因为充满空气的冰晶可以让滑雪或滑雪板运动变得更加舒适和愉悦。几十年来，科学家一直试图根据需要创造更自然的雪。人们试图制造“真”雪的第一种方法是在天然云中播撒碘化银。其目的是促进云层中的水分转化为飘落的雪晶。如果能让这个Wegener-Bergeron-Findeisen过程（简称WBF过程）更容易发生，理论上会增加降雪率。在实践中，历史上很难证明播撒碘化银的效果。然而，最近使用大型的、精心部署的大气仪器进行的研究表明，在适当条件下发生的一小部分风暴中，用碘化银播撒云层确实会使总降雪量略有增加。另一个不需要在暴风云中播种的选择是制造可以生长蓬松天然雪晶的造雪机。几十年来，科学家们一直在实验室里研制人造雪花，但这个过程太微妙了，通常研究人员一次只能培育出几片雪花。由于冰晶通常生长缓慢，因此研究人员很难将这一过程放大几个数量级以获得足够的滑雪用雪。但为了给滑雪者和滑雪板运动员生产蓬松的雪花粉末，我的同事Trey Alvey和我开发了一种工艺，通过使用一种模仿自然晶体形成过程的技术以实现雪花量产。我们正在通过我们的公司Quantum Snow将其商业化。2022年冬奥会场馆所在地是一个干燥贫瘠的山区，它并不是一个滑雪胜地。但多亏了人造雪的科学，运动员们将有可靠的场所继续进行比赛。体育迷们都应该感谢人造雪的技术，让他们能够享受滑雪和单板滑雪比赛中运动员们勇敢的灵魂所呈现的高速景象。