人工造雪
編輯造雪是通過迫使水和壓縮空氣通過“雪槍”(也稱為“雪炮”)產生的雪。造雪主要用于滑雪場以補充自然雪。這使滑雪勝地能夠提高雪覆蓋的可靠性,并將滑雪季節的范圍從深秋延長到初春。室內滑雪場使用造雪。由于擁有受氣候控制的環境,因此它們通常可以全年無休。
隨著天氣模式的變化和室內滑雪勝地的日益普及,造雪機的使用變得越來越普遍,對雪的需求超出了自然界提供的需求。造雪機解決了雪供應短缺的問題。然而,人工造雪會帶來巨大的環境成本。
根據歐洲環境局的數據,自1970年代以來,北半球的降雪季節的長度每十年減少了五天,從而增加了對人造雪的生產需求。一些滑雪勝地使用人造雪來延長滑雪季節并增加自然降雪量。但是,有些度假村幾乎完全依賴人工造雪。人造雪在2014年索契冬季奧運會和2018年平昌冬季奧運會中得到廣泛使用,以補充自然降雪并提供最佳的比賽條件。
積雪需要低溫。降雪的閾值溫度隨著濕度的降低而增加。濕球溫度用作度量標準,因為它考慮了空氣溫度和相對濕度。燈泡溫度始終低于外部溫度。空氣越潮濕,吸收的水分就越少。大氣濕度越高,將小水滴變成雪晶的溫度就必須越低。
攝氏溫度
- 0°C的干燥溫度和90%的濕度等于-0.6的濕球溫度
- 0°C的干燥溫度和30%的濕度等于?4.3的濕球溫度
- +2°C的干燥溫度和90%的濕度等于+1.5的濕球溫度
- +2°C的干燥溫度和30%的濕度等于-2.8的濕球溫度
華氏溫度的例子
- 32°F的干燥溫度和90%的濕度等于31.43的濕球溫度
- 32°F的干燥溫度和30%的濕度等于24.84的濕球溫度
要啟動造雪系統,需要的濕球溫度為-2,5°C / 27.5°F。如果大氣濕度非常低,則可以在略高于0°C / 32°F的溫度下達到該水平,但是如果空氣濕度高,則需要較低的溫度。凝固點附近的溫度稱為臨界溫度或極限溫度。?如果濕球溫度下降,則可以更快,更有效地產生更多的積雪。
造雪在能源消耗方面是一個相對昂貴的過程,從而限制了其使用。
人工造雪的歷史
編輯1934年,華納兄弟公司的技術總監路易斯·蓋布(Louis Geib)在伯班克陽光普照的后背上變出了一個濕冷的暴風雪。他的發明是xxx臺已知的造雪機,它由三個旋轉的刀片組成,這些刀片將400磅重的塊刨冰,并用大功率風扇將產生的顆粒吹到空中。Geib的機器是水結晶雪槍的低技術先驅,每年冬天在該國90%的滑雪勝地中使用,Geib的機器非常適合特寫鏡頭,而且正如電影的兒童演員所學到的那樣,雪球雖然很快就消失了,在好萊塢熾熱的燈光下。Geib的創新技術在屏幕外也很受歡迎,因為蓬勃發展的滑雪產業(開始有時會在大雪中隨身攜帶大型活動)開始嘗試使用相同的技術。在1934年冬天,
Art Hunt,Dave Richey和Wayne Pierce于1950年發明了雪炮?,但后來又獲得了專利。?1952年,格羅辛格(Grossinger)的卡茨基爾度假酒店(Catskill Resort Hotel)成為世界上xxx家使用人造雪的酒店。造雪在1970年代初開始被廣泛使用。許多滑雪勝地嚴重依賴造雪。
造雪已經實現了更高的效率,并且復雜性不斷提高。傳統上,造雪質量取決于設備操作員的技能。計算機控制以更高的精度補充了該技能,從而使雪槍僅在造雪最佳時運行。全天候造雪機是由IDE開發的。
造雪的具體操作
編輯造雪的關鍵考慮因素是提高水和能源效率,以及增加可以造雪的環境窗口。
造雪廠在使用噴槍時需要水泵,有時還需要空氣壓縮機,這既很大又很昂貴。噴槍產生人造雪所需的能量約為0.6-0.7 kW h / m?3,而扇形噴槍約為1-2 kW h / m?3。人造雪的密度在400至500 kg / m?3之間,生產雪的水消耗量大致等于該數量。
造雪始于供水,例如河流或水庫。使用泵房中的超大型電動泵將水推到山上的管道上。這些水通過一系列復雜的閥門和管道分配到需要造雪的任何路徑。許多度假村還添加成核劑,以確保盡可能多的水凍結并變成雪。這些產品是有機或無機材料,可促進水分子形成合適的形狀以凍結成冰晶。該產品無毒且可生物降解。
泵房和空氣裝置組合
造雪過程的下一步是使用空氣裝置添加空氣。該工廠通常是一棟裝有電動或柴油工業空氣壓縮機的建筑,其大小相當于面包車或卡車。但是,在某些情況下,可以使用柴油驅動的便攜式掛車式壓縮機來提供空氣壓縮,該壓縮機可以添加到系統中。許多風扇式雪槍都有車載電動空氣壓縮機,這樣可以實現更便宜,更緊湊的操作。滑雪場可能具有所需的高輸出水泵,但沒有空氣泵。車載壓縮機比擁有專用的泵房更便宜,更容易。通常將空氣冷卻,并除去多余的水分,然后再將其送出工廠。一些系統甚至在水進入系統之前先對其進行冷卻。由于空氣和水中的熱量較少,從而改善了造雪過程,散發給大氣以凍結水的熱量越少。空氣從該工廠沿著與輸水管道相同的路徑沿一條單獨的管道上行進。
冰核活性蛋白
水有時會與丁香假單胞菌細菌的ina(冰核活性)蛋白混合。這些蛋白質可作為有效的核,在相對較高的溫度下引發冰晶的形成,因此液滴在掉落到地面之前將變成冰。細菌本身使用這些ina蛋白來傷害植物。
造雪所需的基礎設施
沿著小徑走過的管道配備了裝有消火栓,電力和(可選)已安裝的通訊線路的掩體。風扇槍的掩體只需要水,動力甚至是通訊,而長槍掩體通常也需要消火栓。混合式避難所為每種雪機類型提供了xxx的靈活性,因為它們具有所有可用的備件。噴槍掩體的典型距離是100-150英尺(30-46 m),風扇噴槍的典型距離是250-300英尺(76-91 m)。從這些消防栓1+1?/?2?“-2”耐壓軟管連接類似于消防軟管與凸輪鎖雪機。
支持造雪的基礎設施可能會對環境造成負面影響,從而改變水庫附近的地下水位,并改變積雪自身下土壤的礦物質和營養成分。
造雪和雪上運動的經濟學
編輯造雪機可使滑雪勝地在降雪少的時候延長季節并維持業務。隨著氣候趨勢的變化,降雪變得越來越不可預測,從而危及滑雪勝地的經濟成功。在2008年至2013年期間,美國的滑雪勝地每年的收入約為30億美元。如此高的收入水平增加了對可預測和足夠數量的積雪的需求,這可以通過人工造雪實踐來實現。盡管近年來滑雪勝地的經濟效益約為30億美元(見圖2),但美國冬季旅游的附加經濟價值估計約為每年122億美元。?這些額外的好處以在酒店,飯店,加油站和其他當地企業的消費形式出現。此外,冬季旅游業在美國提供了約211,900個工作崗位,總計約70億美元的福利和薪水支付,14億美元的州和地方稅支付,17億美元的聯邦稅支付。冰雪運動的經濟利益是巨大的,但也很脆弱。據估計,在降雪減少的年份中,經濟活動減少了約10億美元。
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