人工造雪技术研究进展

陆丹旭，郭嘉宇，李润玲

(河北建筑工程学院市政与环境工程系，河北 张家口 075000； 河北省水质工程与水资源综合利用重点实验室，河北 张家口 075000)

人工造雪技术在欧洲、北美洲及澳洲已得到重要应用。人工造雪是减缓全球气候变暖对滑雪场影响的主要措施，对降低滑雪场在气候变化背景下的脆弱性和敏感性发挥了重要作用[1]。人工造雪技术是保证2022年北京张家口冬奥会顺利举办的必要条件[2]。

1 人造雪晶的原理

1.1 人造雪晶产生机理

人工造雪基本原理是由造雪机喷嘴喷出的小水滴在寒冷空气中发生冻结。小水滴雾化后通过喷嘴喷入周围的低温空气中，雾化后的小水滴自身发生蒸发现象的同时，与温度较低的空气交换热量，导致小水滴发生冻结并形成晶核，晶核再进一步对其他液滴进行吸附，进化成为拥有六角星型的雪晶。雪晶吸附水蒸气，生长成为雪花——具有分枝结构的单晶体及其聚合物。按照有无其他外界物质影响，晶核形成分为均相成核和异相成核两种成核形式[3-4]。异相成核，即有外界物质(如尘土、微晶粒等杂质颗粒)，这些杂质有助于晶核形成。匀相成核则纯粹是依托交换热量自发结晶[5]。实际情况中，如果气温高于-5℃，可以利用异相成核原理，向水里加入Ca2+、Mg2+或其他微粒[6]。液滴大小对形成晶核成败有着重要影响，如果液滴尺寸太小，可能被风吹散；液滴尺寸太大，那么在飘散到地面的过程中也较难形成晶核。一般理想的液滴尺寸区间为200～700 μm，即0.2～0.7 mm，这样的液滴在15 s内即可凝结[6]。……