以下文章经许可转载自 The Conversation，这是一个报道最新研究的在线出版物。
冬季奥运会让人联想到白雪皑皑的山脉、冰冻的溜冰场以及身穿御寒装备的运动员。这是有充分理由的。冬季奥运会场馆通常位于年平均降雪量 300 英寸或更多 的地区。
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然而，除非出现某些极其异常的天气模式，否则北京冬季奥运会雪上项目周围的山脉将是棕色和绿色的色调，几乎没有雪。该地区通常每个冬季月份仅有 几英寸的降雪量。这意味着运动员们将在其上竞争的几乎所有雪都将是人造的。
我是一位 大气科学家，专门研究山区天气和雪。我也是一家造雪初创公司的创始人，并且是一位狂热的滑雪爱好者。天然雪和人造雪之间存在明显的差异，看看这些差异是否会对比赛产生任何影响将是一件有趣的事情。
造雪机枪将冷却后的微小水滴喷射到空气中。
如何制造人造雪
虽然人造雪和天然雪都是冰冻的水，但大多数滑雪者和单板滑雪者都能够立即识别出两者截然不同。
传统的造雪技术使用 高压水、压缩空气和专用喷嘴，将微小的液滴喷射到空气中，然后在落到地面时冻结。但是造雪并非仅仅确保空气足够寒冷那么简单。
纯水只有冷却到接近 -40 华氏度（-40 摄氏度）时才会结冰。只有水中微小的悬浮颗粒的存在，才能使其在人们熟悉的 32 华氏度（0 摄氏度）下结冰。这些被称为冰核的颗粒充当一种支架，帮助冰晶形成。
没有这些颗粒，水很难变成冰。不同的颗粒会根据其特定的分子结构升高或降低冰点。
两种最好的冰核是 碘化银 和细菌 丁香假单胞菌 产生的一种蛋白质。大多数造雪系统都会在水中添加 商业形式的细菌蛋白，以确保大多数微小液滴在落地前结冰。
在人造雪上滑行
天然雪始于云层中冰核上的微小冰晶。当晶体穿过空气落下时，它 缓慢生长成经典的六角形雪花。
相比之下，人造雪是从单个水滴快速冻结而成的。由此产生的雪由数十亿个微小的球形冰球组成。它可能在滑雪道上用肉眼看起来像天然雪，但天然雪和人造雪的“感觉”却非常不同。
由于微小的冰球非常密集地堆积在一起，并且其中一些冰球可能在接触地面时才冻结，因此人造雪通常感觉坚硬而冰冷。另一方面，新鲜的天然“粉雪”为滑雪者和单板滑雪者提供了几乎失重的感觉，当他们从山坡上飞驰而下时。这主要是因为天然雪晶体堆叠得非常松散——一层新鲜的粉雪最多有 95% 或更多的空气。
虽然新鲜的粉雪是大多数休闲滑雪者的梦想，但奥运滑雪运动员有不同的品味。赛车手希望能够尽可能快地滑行，并使用他们锋利的边缘进行有力而急转弯。实际上，人造雪的致密、冰冷条件在这方面更好。事实上，赛事组织者经常 在天然雪的赛道上加水，这些水会冻结，并确保为赛车手提供耐用、一致的表面。
另一个考虑因素是，天然降雪会产生暗淡、平坦的光线和低能见度——在这样的条件下很难进行比赛或跳跃。大雪通常会取消滑雪比赛，就像 1998 年长野冬奥会下雪期间发生的情况 一样。对于赛车手来说，晴朗的天空和人造雪也在这方面提供了优势。
但是坚硬的人造雪也有其缺点。自由式滑雪者和单板滑雪者从高高的跳台上飞跃或在铁杆上滑行时，似乎 更喜欢天然雪的较软表面，这是出于安全原因。北欧滑雪者也是如此，他们最近指出了 人造雪在发生碰撞时的危险，因为冰冷、坚硬的表面可能导致更多伤害。
模仿自然
虽然奥运运动员对雪的需求各不相同，但对于绝大多数休闲滑雪者来说，天然雪要好得多。由于其充满空气的晶体，在上面滑雪或单板滑雪要柔软得多，也更令人愉快。
几十年来，科学家们一直试图按需制造更接近天然雪的雪。人们尝试制造“真”雪的第一种方法是用碘化银播撒天然云。目的是促进云层中的水分转化为落下的雪晶。如果您可以使这个过程（称为 韦格纳-贝吉隆-芬德森 过程）更容易发生，从理论上讲，它将提高降雪率。
在实践中，历来很难证明播撒的功效。然而，最近使用大型、精心部署的大气仪器的研究表明，对于一小部分具有适当条件的风暴，用碘化银播撒云确实会产生适度的 降雪总量增加。
另一种选择——首先不需要播撒风暴云——是制造可以生长蓬松天然雪晶的造雪机。科学家们在实验室中培养雪花已经几十年了，但这个过程很精细，通常研究人员每次只 生产少量雪花。由于冰晶通常生长缓慢，因此研究人员很难将该过程扩大到滑雪所需的雪量的多个数量级。但是，为了为滑雪者和单板滑雪者生产蓬松的粉雪，我的同事特雷·阿尔维和我开发了一种工艺，可以使用模仿天然晶体形成过程的技术来大量生产雪花。我们正在通过我们名为 Quantum Snow 的公司将其商业化。
举办 2022 年冬季奥运会场馆的干燥贫瘠的山脉并非真正的滑雪胜地。但得益于造雪科学，运动员们将拥有可靠的（如果冰冷的话）赛道来参加比赛。体育迷们都可以感谢这项技术，它使他们能够欣赏勇敢的灵魂在滑雪和单板滑雪项目中带来的高速奇观。
本文最初发表于 The Conversation。阅读 原始文章。