「ボトルネック」技術を突破し、冬季オリンピックでの「雪の無償利用」を実現

冬季オリンピックで使用される雪は、自然の雪ではなく、人工造雪技術に頼っています。人工雪を「大量生産」するには？わが国が克服した「ボトルネック」技術「氷のような雪」とは？

専門家へのインタビュー

蘇正軍（中国気象局気象修正センター上級エンジニア）

冬季オリンピックといえば、人々はいつも銀色と雪に覆われた光景を思い浮かべます。雪は、冬の屋外スポーツの美しい背景や引き立て役であるだけでなく、あらゆるトラックの最も基本的な要素でもあります。

では、冬季オリンピックの開催には、競技に適した雪を得るために好天が重要でしょうか?特に2022年に冬季オリンピックが開催される北京は、2月はまだ肌寒いものの、その後開催される冬季パラリンピックでは気温上昇により雪の使用に支障が出るのでは？

そのような心配は明らかに無用です。人工雪技術の発展は、今冬季オリンピックが質の高い「雪の自由」を実現するのに十分である。

この雪はあの雪ではない：人工雪はより安全で制御しやすい

記者らは、今回の北京冬季オリンピックでは、大会期間中の雪上競技の円滑な進行を確保するため、高効率、高品質、全自動かつ制御可能な人工造雪ソリューションを採用し、「造雪、雪保全、雪貯蔵」の3つの重点を置き、大会期間中の雪の利用に影響が及ばないようにしたと知った。

△11月15日、張家口国家クロスカントリースキーセンターは自然の降雪を利用して人工雪製造機を稼働させ、雪を作った（出典：新華社）

自然の気象現象、特に降雪の不確実性を考慮して、国際的な雪上スポーツイベント、特に冬季オリンピックでは、通常、人工造雪機を使用して雪道を舗装します。その理由は、一方では人工降雪技術は人間が制御可能であり、天候に左右されることがないからです。一方、この技術の閾値は比較的低く、気温が0℃以下であれば、人工雪製造機は作動します。

「人工雪の製造には、通常『スノーキャノン』タイプの造雪機を使用します。このタイプの機械には2つの原理があります。1つは、製氷装置を使用して非常に小さな『氷片』を生成し、それを雪を作る原料として使用することです。もう1つは、高圧水と空気を混合して雪を作る伝統的な方法です。」中国気象庁気象修正センターの上級エンジニア、蘇正軍氏が記者団に語った。

従来の人工雪は、特殊なノズルまたはスプレーガンに水を注入し、高圧空気を使用して水の流れを小さな粒子に分割することによって作られます。これらの水滴が冷たい外気に触れると、地面に落ちる前にすぐに氷の結晶に固まり、私たちがよく知っている雪の結晶になります。

「人工雪は形成に時間がかかり、成長が早く、雪片の形も基本的に同じです。天然降雪は2日目に硬さの変化がより顕著になります」と蘇正軍氏は説明した。

早朝、屋外の気温が低いときは、形成された天然の雪は通常より固まり、雪は硬くなり、「氷片」に似たものになります。このような状態の雪では、スキーヤーはより速い滑走速度に達することができますが、スノーボードのグリップも悪くなります。特に初心者の場合、柔らかい天然雪が圧縮されていない場合、スノーボードが簡単に雪に沈み、転倒や急停止などの事故を引き起こす可能性があります。

△滑らかな機械圧雪路は愛好家の間で「麺雪」とも呼ばれ、機械圧雪路でのスキーは「麺を食べる」ことに例えられます。写真は吉林省の長白山国際リゾートの機械整備された雪道です（出典：新華社通信）

それに比べて、人工雪は雪質の制御がより容易で、特に良質の「氷のような雪」は、太陽が出た後、徐々に粒状から粉状へと変化します。この時期の雪質は最高で柔らかく適度な雪質で、スノーボードを使った各種屋外競技に最適です。

雪の上に「ゴムトラック」を作る

人工雪が自然の降雪への依存から抜け出すのに役立つことは容易に理解できます。では、一年中雪が降り、降雪量が非常に多い地域でも、なぜ一部の冬季スポーツ競技場では人工降雪機がまだ使用されているのでしょうか?

これにより、人工雪製造のもう 1 つの利点であるカスタマイズが可能になります。人工雪は、さまざまなイベントや会場のニーズに応じて、雪片の粒子サイズ、水分含有量、硬さを自由に調整できます。

例えば、冬季オリンピックの伝統的な競技であるアルペンスキーは、その高い視聴価値から常に「冬季オリンピックの最高傑作」として称賛されてきました。しかし、このイベントの参加者は非常に高速で移動し（最高速度は時速248キロメートルに達する）、非常に危険でもあるため、コースの要件もより厳しくなっています。アルペンスキーの国際基準を満たすスキー場を造るため、使用する雪は通常の天然雪ではなく、人工の「氷のような雪」です。

いわゆる氷雪は、スキー場の雪質の状態を表すのに使われます。この状態では、雪片の密度は約 0.65 g/立方センチメートルで、スキー場の表面は、氷の表面と同様に、薄い「氷殻」があるかのように結晶状態のままです。このような雪道は非常に硬く、傷つきにくく、選手が高速で旋回しても道の表面が変形しないことを保証できます。どの選手が最初に出てくるかに関係なく、トラックの状態は常に比較的完璧です。

△競技レベルの雪道は密度が高く、固いため、より速く滑ることができますが、転倒したときの痛みも大きくなります（出典：「柴之道」WeChat公式アカウント）

アルペンスキーのコースを氷のような雪で舗装すると、雪の上に「プラスチックのコース」を作るようなものです。スキー板のトラック表面の摩擦を軽減し、選手のパフォーマンスを大幅に向上させるだけでなく、スキーをするときの選手の快適性を向上させ、体の関節を保護し、選手のプロスポーツ選手としてのキャリアを最大限に延ばすことができます。

雪の保全と保管技術がトラックの品質を確保

長い間、高品質の氷のような雪道を作ることは、我が国の氷雪産業における「ボトルネック」となる技術的な難しさでした。北京冬季オリンピック・パラリンピックの開催に向け、科学研究者らはたゆまぬ努力により、北京延慶と張家口の競技エリアで氷のような雪を作るための地域的基準を確立した。同時に、水注入や圧縮などの一連の造雪プロセスの助けを借りて、彼らはついに大陸性モンスーン地帯の気候条件を満たす適切な氷のような雪を作ることに成功しました。冬季に地元の山岳地帯に降る自然の雪が、冬季オリンピック会場を彩る「景観雪」となります。

実際、高水準の冬季オリンピックのトラックにとって、自然の降雪はむしろ「負担」なのです。雪が降ると、柔らかい天然雪により「鏡のように滑らかな」氷のような雪道は機能しなくなります。また、北京冬季オリンピック・パラリンピックは冬から春への過渡期にあたるため、突然の降雨など異常気象に遭遇する可能性もあります。雨水によりトラックの表面に薄い氷が形成され、競技中の選手が直面するリスクが増大します。

△今年2月23日、延慶の国家アルペンスキーセンター（「雪飛岩」）のスタッフがコースの点検と補修を行っていた（出典：新華社）

科学研究者の計画によれば、天候が非常に悪い場合は、スタッフがすぐに圧雪車を使用して雪道を再圧縮し、コースの緊急修理を行う予定です。同時に、コースの品質を確保するために、氷雪硬度計や氷雪粒子サイズ計などの自動測定機器を使用して迅速にテストを行い、雪質が合格であることを確認して、可能な限り短い時間で競技の正常な進行を再開できるようにします。

今回の北京冬季オリンピックでは、大会期間中に十分な雪を確保するため、冬の低温を利用して事前に良質の雪を作り、翌年使用するまで平らな場所に保管するという大胆な貯雪の試みも行われたと伝えられている。

この一見素晴らしい計画は、2017年にすでに実現可能性テストに合格していた。北京冬季オリンピック組織委員会は、延慶市の石景龍スキー場で雪の貯蔵テストを成功裏に実施した。翌年の春から夏にかけての試験で、人工雪の60％以上を貯蔵することに成功した。

さらに読む: 氷のような雪道を作るには何ステップ必要ですか?

オリンピック競技で使用できる、国際的に高度な氷のような雪上コースを造ることができたのは、人工雪製造機だけによる功績ではない。現在、氷雪トラックはレーストラックと競技トラックの 2 つのカテゴリに分けられます。圧縮された氷雪のあるレーストラックを例に挙げてみましょう。

圧雪車はまず雪道をひっくり返し、雪を砕いて雪面を緩める必要があります。

トラックの位置とその時の気温に応じて、雪の中に水を注入します。この方法でのみ、トラックに一定の強度と十分な弾力性の両方が保証されます。

湿った雪を連続的に回転させて押し付けることによって、基本的に氷のような雪道の原型が形成されます。

△レーストラックの散水方法とは異なり、競技トラックは「Z字型注水器」散水方法を採用している（出典：北京日報）

その後、スタッフは氷雪層の厚さが均一であり、雪道に大きな穴がないことを確認する必要があります。すべてが正しいことを確認した後、雪の層が下から上まで光沢のある「氷の殻」を形成するように、トラックを平らにします。

すべての手順を完了した後、スタッフはトラック上の浮雪も除去する必要があります。

この時点で、適格な「鏡のような」氷雪路が使用可能になります。

記者王雪英