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冰雪储存师: 给冰雪“穿衣盖被”

2022年08月15日08:12 | 来源:科技日报
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原标题:冰雪储存师: 给冰雪“穿衣盖被”

十年间,每年大概有三四个月的时间,王飞腾会和他的团队活跃在天山乌鲁木齐的1号冰川上,与冰雪为伍。作为“冰雪储存师”,怎么储存冰雪,是他们一直研究的课题。

“冰雪储存师”王飞腾是中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室副主任、天山冰川观测实验站副站长、阿尔泰山冰雪与环境观测研究站副站长。多年来,他与团队在冰川表面铺盖隔热发光材料、探寻冰川保护路径、将冰雪基础研究与应用研究相贯彻方面潜心研究,这些成果的积累在北京冬奥会派上了用场。

好雪要用好“嫁衣”

北京冬奥会和冬残奥会在大陆季风性气候地区举办,这在历史上尚属首次。而且在北京冬奥会、冬残奥会开启前,我国在人工造雪、储雪、保雪等关键技术上的研究仍较为薄弱,这给团队带来了很大的挑战。

调整注水棒孔径、水压大小,密切关注注水间隔时长、空气温度湿度高低……经历上百次试验,他们终于造出合格的冰状雪,并研发了雪质检测设备。造雪的问题解决了,新的挑战接踵而至,气温升高后,雪上比赛场馆如何“保雪”?

“冬残奥会期间,白天气温越来越高,赛道逐渐变薄、结冰,需要及时补雪、压雪以消除安全隐患;夜间气温也普遍超过了零摄氏度,造雪机很难工作,对提前储存的冰状雪需求很高。”王飞腾说。

今年一月,团队给比赛场馆附近储存的人造雪,盖上了用土工织布加聚氨酯泡沫材料制成的“嫁衣”,这层材料可以减弱外界环境对内部雪堆的影响,减少消融。

同时,利用雪务攻关团队开发的储雪堆智能设计系统,包括储雪堆覆盖材料选择及能质传输模块,储雪堆消融及雪质监测模拟模块,储雪堆形状设计模块,团队成员每3天能够获得一次数据,对“嫁衣”里的人造雪情况了如指掌。

当“嫁衣”被解开,团队成员惊喜地发现,即便在当时外界温度较高的环境下,人造雪雪质依然稳定,符合北京冬残奥会的比赛要求。

“雪务攻关团队近期收集到的第一手数据,就全世界范围而言都是十分宝贵的。”王飞腾介绍,“这给冰雪运动在不同气候地区、不同地理环境下展开,提供了很好的参考。”

“目前掌握的储雪技术,能让雪完整的保存两年。”王飞腾说,也就是说,两年前冬天的雪不仅能储存到现在,而且能减缓雪质变化速度。

在王飞腾看来,雪务攻关团队在北京冬奥会、冬残奥会期间取得的研究成果和科研数据,对我国冰冻圈科研工作同样有借鉴意义。

冰川需要“盖被子”

冰川是气候变暖背景下变化最为快速、最显著和最具指示性的地理要素之一。过去50年来,由于气候变暖,全球冰川加速消融退缩,造成海平面上升、水循环变化、冰川灾害增加,引发人们高度关注。应用科学方法,缓解冰川消融、保持水资源的可持续利用,在当前区域迅速增温、冰川快速退缩的情境下,显得尤为重要。

给冰川“盖被子”看似天方夜谭,但王飞腾是有把握的。

2020年8月团队与达古冰川风景名胜管理局进行合作,在这里进行了一次给冰川“盖被子”的实验。

20人组成的实验团队在达古冰川海拔约5000米的高度,建立了一个500平方米的冰川试验区,在试验区内,王飞腾和研究人员为冰川表面覆盖了一层隔热反光材料。每隔15天,科研人员就到现场测量一次。

两个月之后,研究团队根据数据对比发现,“盖被子”的地方冰川消融速度明显变慢,而且消融的体积较少。与其他没有做任何防护措施的冰川相比,“盖被子”能够有效减缓冰川消融厚度达到1米,初步估计能够减缓70%左右的冰川消融。

“保护冰川的目的是为了保护人类。”王飞腾说,冰川对于稳定气候有重要作用。看似距离很远,事实上与人们的生活紧密关联,特别是我国西部地区的生产生活用水,多数来自冰川消融。“通过冰川保护实验,为探寻冰川保护路径和指导工农业生产提供借鉴。”王飞腾说。同时基于目前冰雪储存积累的技术,团队将与相关企业在冰雪旅游以及农业生产上开展多项合作。

眼下正是开展冰川保护的最佳时节,这个为冰川“盖被子”的团队又要启程了。(本报记者 颉满斌)

(责编:王连香、李楠桦)

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