以下文章經許可轉載自 The Conversation，這是一個報道最新研究的線上出版物。
冬季奧運會讓人聯想到白雪皚皚的山脈、冰凍的溜冰場以及身穿禦寒裝備的運動員。這是有充分理由的。冬季奧運會場館通常位於年平均降雪量 300 英寸或更多 的地區。
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然而，除非出現某些極其異常的天氣模式，否則北京冬季奧運會雪上專案周圍的山脈將是棕色和綠色的色調，幾乎沒有雪。該地區通常每個冬季月份僅有 幾英寸的降雪量。這意味著運動員們將在其上競爭的幾乎所有雪都將是人造的。
我是一位 大氣科學家，專門研究山區天氣和雪。我也是一家造雪初創公司的創始人，並且是一位狂熱的滑雪愛好者。天然雪和人造雪之間存在明顯的差異，看看這些差異是否會對比賽產生任何影響將是一件有趣的事情。
造雪機槍將冷卻後的微小水滴噴射到空氣中。
如何製造人造雪
雖然人造雪和天然雪都是冰凍的水，但大多數滑雪者和單板滑雪者都能夠立即識別出兩者截然不同。
傳統的造雪技術使用 高壓水、壓縮空氣和專用噴嘴，將微小的液滴噴射到空氣中，然後在落到地面時凍結。但是造雪並非僅僅確保空氣足夠寒冷那麼簡單。
純水只有冷卻到接近 -40 華氏度（-40 攝氏度）時才會結冰。只有水中微小的懸浮顆粒的存在，才能使其在人們熟悉的 32 華氏度（0 攝氏度）下結冰。這些被稱為冰核的顆粒充當一種支架，幫助冰晶形成。
沒有這些顆粒，水很難變成冰。不同的顆粒會根據其特定的分子結構升高或降低冰點。
兩種最好的冰核是 碘化銀 和細菌 丁香假單胞菌 產生的一種蛋白質。大多數造雪系統都會在水中新增 商業形式的細菌蛋白，以確保大多數微小液滴在落地前結冰。
在人造雪上滑行
天然雪始於雲層中冰核上的微小冰晶。當晶體穿過空氣落下時，它 緩慢生長成經典的六角形雪花。
相比之下，人造雪是從單個水滴快速凍結而成的。由此產生的雪由數十億個微小的球形冰球組成。它可能在滑雪道上用肉眼看起來像天然雪，但天然雪和人造雪的“感覺”卻非常不同。
由於微小的冰球非常密集地堆積在一起，並且其中一些冰球可能在接觸地面時才凍結，因此人造雪通常感覺堅硬而冰冷。另一方面，新鮮的天然“粉雪”為滑雪者和單板滑雪者提供了幾乎失重的感覺，當他們從山坡上飛馳而下時。這主要是因為天然雪晶體堆疊得非常鬆散——一層新鮮的粉雪最多有 95% 或更多的空氣。
雖然新鮮的粉雪是大多數休閒滑雪者的夢想，但奧運滑雪運動員有不同的品味。賽車手希望能夠儘可能快地滑行，並使用他們鋒利的邊緣進行有力而急轉彎。實際上，人造雪的緻密、冰冷條件在這方面更好。事實上，賽事組織者經常 在天然雪的賽道上加水，這些水會凍結，並確保為賽車手提供耐用、一致的表面。
另一個考慮因素是，天然降雪會產生暗淡、平坦的光線和低能見度——在這樣的條件下很難進行比賽或跳躍。大雪通常會取消滑雪比賽，就像 1998 年長野冬奧會下雪期間發生的情況 一樣。對於賽車手來說，晴朗的天空和人造雪也在這方面提供了優勢。
但是堅硬的人造雪也有其缺點。自由式滑雪者和單板滑雪者從高高的跳臺上飛躍或在鐵桿上滑行時，似乎 更喜歡天然雪的較軟表面，這是出於安全原因。北歐滑雪者也是如此，他們最近指出了 人造雪在發生碰撞時的危險，因為冰冷、堅硬的表面可能導致更多傷害。
模仿自然
雖然奧運運動員對雪的需求各不相同，但對於絕大多數休閒滑雪者來說，天然雪要好得多。由於其充滿空氣的晶體，在上面滑雪或單板滑雪要柔軟得多，也更令人愉快。
幾十年來，科學家們一直試圖按需製造更接近天然雪的雪。人們嘗試製造“真”雪的第一種方法是用碘化銀播撒天然雲。目的是促進雲層中的水分轉化為落下的雪晶。如果您可以使這個過程（稱為 韋格納-貝吉隆-芬德森 過程）更容易發生，從理論上講，它將提高降雪率。
在實踐中，歷來很難證明播撒的功效。然而，最近使用大型、精心部署的大氣儀器的研究表明，對於一小部分具有適當條件的風暴，用碘化銀播撒雲確實會產生適度的 降雪總量增加。
另一種選擇——首先不需要播撒風暴雲——是製造可以生長蓬鬆天然雪晶的造雪機。科學家們在實驗室中培養雪花已經幾十年了，但這個過程很精細，通常研究人員每次只 生產少量雪花。由於冰晶通常生長緩慢，因此研究人員很難將該過程擴大到滑雪所需的雪量的多個數量級。但是，為了為滑雪者和單板滑雪者生產蓬鬆的粉雪，我的同事特雷·阿爾維和我開發了一種工藝，可以使用模仿天然晶體形成過程的技術來大量生產雪花。我們正在透過我們名為 Quantum Snow 的公司將其商業化。
舉辦 2022 年冬季奧運會場館的乾燥貧瘠的山脈並非真正的滑雪勝地。但得益於造雪科學，運動員們將擁有可靠的（如果冰冷的話）賽道來參加比賽。體育迷們都可以感謝這項技術，它使他們能夠欣賞勇敢的靈魂在滑雪和單板滑雪專案中帶來的高速奇觀。
本文最初發表於 The Conversation。閱讀 原始文章。