冬季オリンピックではなぜ人工雪が使われるのでしょうか?

最近、インターネット上では、人工雪は水資源の無駄遣いであり、生態系や生活用水の使用に影響を与えるとの声や、なぜ冬季オリンピックで天然雪が使用できないのかと疑問視する声も上がっている。人工雪を使う必要はありますか？

氷上・雪上スポーツや冬季オリンピックへの注目を感じつつ、今日は「雪」を専門に扱う科学研究者として、なぜ現代の冬季オリンピックでは人工雪を使わなければならないのかについてお話ししたいと思います。

スキージャンプ競技に出場する中国選手宋其武（新華社記者牟宇撮影）

パート1

冬季オリンピックには大量の雪が必要だが、自然の雪の供給を満たすのは難しい

国際スキー連盟の文書「2022年冬季オリンピックのフリースタイルスキーおよびスノーボード会場の設計要件」では、スキー障害物追跡トラックには1.07×10^5立方メートルの雪が必要であると指摘されています。たとえ小さなスキージャンプトラックであっても、少なくとも 1.1×10^4 立方メートルの雪を維持する必要があります。

豊富な雪が冬季オリンピックの発展を確実なものにするための最も基本的な条件であることは明らかだが、過去には天然の雪に頼った際に「神様の面目が立たず」、冬季オリンピックが円滑に開催できなかったケースもあった。たとえば、スイスのサンモリッツで開催された 1928 年冬季オリンピックでは、開催都市の雪不足のため多くの競技が中止されました。 50キロのクロスカントリースキー競技でも、雪不足のため前回優勝者よりゴールまで1時間以上遅れた。

技術の発展に伴い、人工造雪は冬季オリンピックが天候に左右される状況を徐々に変え、開催都市の雪が全く降らない、あるいは少ないという困惑を解決し、競技をより安全で信頼できるものにしました。

2021年11月16日に撮影された、人工雪が作られている国立アルペンスキーセンターのゲレンデ（ドローン撮影）。（写真出典：新華社記者、張晨林）

1980年に米国で開催されたレークプラシッド冬季オリンピックで初めて人工雪が使用されて以来、バンクーバー、ソチ、平昌で開催された冬季オリンピックでは人工雪が広く使用されてきた。

パート2

人工雪はオリンピック競技をより公平にする

オリンピック競技の公平性、公正性、標準化のため、競技会場の雪の量と質にはより高い要件が課せられます。品質確保のため、人工雪は徐々に冬季オリンピックの「キーマン」としての役割を果たすようになった。

まず、人工スキー場の雪質はシンプルで安定しています。一般の方にとって、天然スキー場は美しい環境と柔らかい雪を備えており、スキーだけでなく観光にも最適です。しかし、オリンピックにとって最も基本的な要件は、選手が公正かつ公平な条件下で競技を行うことです。

したがって、競技の公平性を確保するためには、スキー場の雪の状態が均一かつ安定している必要があり、世界のさまざまな地域の選手がスタート順や競技時間に関係なく、安定した公平なコース状態を楽しめるようにする必要があります。

競技前には、スキー場の雪は圧雪機で繰り返し圧縮され、平らにならされ、雪の発達と劣化をできるだけ遅らせ、雪の性質を安定させる必要があります。『形成から積雪まで、人工雪と天然雪の違いは何か？』では、天然雪の物理的性質は変化しやすく、選手のパフォーマンスやスキーの快適さに影響を与えるのに対し、人工雪は単層の雪で性質が安定しているため、圧縮、均平化、水注入を経ると、物理的性質が一定したスキー場になりやすいことをすでに述べました。

圧縮された平坦なスキー競技場（画像出典：著者自作）

第二に、世界のさまざまな気候地域では、スキー場の雪の密度、水分含有量、雪の結晶の発達に大きな違いがあり、それが世界のさまざまな地域のアスリートの公正な競争に影響を与えます。

例えば、わが国新疆ウイグル自治区の天山山脈やアルタイ山脈は、気温が低く、積雪密度が低く、水分含有量が少なく、多孔性が高く、温度勾配が高いという、典型的な大陸性雪国気候です。このような積雪気象条件では、積雪の発達・劣化が著しく、スキー場においては比較的粒径の大きい雪（深霜等）の割合が高くなる。

日本の北海道やカナダ東海岸などの海洋性雪国気候の地域では、気温が比較的高く、雪の密度が高く、水分含有量が多く、多孔性が低く、温度勾配が小さいです。深い霜などの大きな雪の結晶はゆっくりと成長し、劣化します。また、遷移性積雪気候に属するアルプスの積雪特性は、大陸性積雪気候と海洋性積雪気候の中間に位置しており、これもまた独特です。

雪の水分含有量が少なく、大きな雪の結晶が多い大陸性雪気候帯でよくトレーニングする選手が、雪の水分含有量が多く、小さな雪の結晶が多い海洋性雪気候帯に配置されてスキー競技に参加すると、選手のパフォーマンスと競技の公平性に間違いなく影響します。人工雪は完全に人工的な条件によって制御されており、どこでも同じです。地域の気候や環境によって生じるスキー場の特性の違いを完全に克服し、スポーツの公平性に影響を与える可能性があります。

パート3

冬季オリンピックで使用される雪に対する要求は高い。

スキー場の雪は高圧と衝撃に耐えられるものでなければならない

オリンピックのスローガンは「より速く、より高く、より強く」です。スキージャンプ、スノーボードクロススキーなどの競技は、いずれも高速衝突と急速な追跡の中で行われます。そのため、冬季オリンピックでは、スキー場の雪は高衝撃と高圧に耐えられることが求められます。

スノーボードの高速ターンの衝撃（画像出典：著者所有）

天然の雪は多孔性が高く、密度が低く、強度が低いため、スキージャンプ、スノーボードクロスカントリーなどのイベントの雪のニーズを満たすことができません。しかし、圧雪機で雪を圧縮しても、スキー競技の理想的な基準に完全には達しません。これは、天然雪の雪底が温度勾配により劣化しやすく、多孔性が高く圧縮抵抗の強い凝結した深霜が形成されやすいためです。これにより、スキージャンプなどの衝撃の大きいスポーツの際、スキー場に段差や衝撃穴が発生し、競技に影響を及ぼします。

濃厚濃厚クリーム（画像出典：筆者自作）

国際スキー連盟は、アルペンスキーコースの表面が氷と同様の結晶状態を保たなければならないことを義務付けています。このようなトレイルは硬く、アスリートが高速で衝突したり方向転換したりするときに、トレイルの表面が比較的平坦であることを保証できます。また、どの選手が先に出ても、ゲレンデの状態や雪の形状は安定しています。単一種類の雪結晶と安定した性質を持つ人工雪リゾートは、上記の要件を十分に満たすことができます。

このことから、人工雪は、積雪量の制御、安定した積雪特性、圧力や衝撃に対する強い耐性など、冬季オリンピックのスキー場に対する客観的な要求事項から見て、冬季オリンピックのスキー場の積雪に対する要求事項と非常に一致しており、大規模な国際イベントにおいて雪質を確保するための客観的な要求事項であることが分かります。

人工雪は2022年北京冬季オリンピックにおいてかけがえのない役割を果たし、公平性と正義を保証するものの一つとなるでしょう。

冬季オリンピックでは、スキー場での選手たちの俊敏な姿勢と素晴らしい成績に期待しましょう！

参考文献:

1. Mock CJ、Birkeland K W. 米国西部山脈の雪崩気候学[J]。アメリカ気象学会誌、2000年、81(10):2367-2392。

2. Jiansheng H、Richard MJE、Yang Liu、他。中央天山山脈の大陸性積雪気候地域におけるさまざまな雪崩タイプの特徴と危険性[J]。乾燥地ジャーナル、2021年、13(4):317-331。

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4. Abe O, Xu J, Liu J, et al.自然および人工の深層霜層のせん断強度[J]。 ISSW 2006議事録、マーモット、コロラド州、2006年：7-14。

制作：中国科学普及協会

プロデューサー：ハオ・ジャンシェン

制作者: 中国科学院コンピュータネットワーク情報センター

（この記事で出典が示されている画像は許可されています）

この記事は著者の見解のみを表しており、中国科学博覧会の立場を代表するものではありません。