【冰雪盛宴,绽放山东“智造”之光】2月4日,农历正月初四,北京冬奥会正式开幕。一系列来自山东的科技元素融入场馆建设、运动训练、赛事保障、冰雪产业。这其中,有不少项自主创新的“首创”技术和应用,彰显着山东“智造”的智慧和力量,助力北京冬奥盛会凸显“科技范儿”。
科技“智造”——
多项“首创”技术亮相冬奥
  在北京冬奥会的冰雪竞技场上,中国设计、中国智造大显身手,其中“山东造”雪蜡车更是一颗闪亮的“星”。
  在冬奥会众多雪上项目中,运动员比赛和训练用的雪板需要打蜡保养,这对于加快雪板速度、提升运动成绩十分重要。冰雪运动发达的国家,基本都有自己的雪蜡车。而我国冰雪运动队在过去参赛时,大多是租用外国的车辆。
  山东制造的第一辆国产雪蜡车,填补了这一空白。这个延展面积达92.5平方米的“大块头”,集成了新一代信息技术、智能化装备和环保科技,是目前世界上单层厢体面积最大的雪蜡车,也是中国第一台自主研发、拥有完整知识产权的雪蜡车,申报包括21项发明专利在内的81项专利、24项技术突破。
  海尔空调为雪蜡车提供的健康空气解决方案,应用已有发明专利11项、申请专利6项,解决了低温热启动、安装环境狭窄、在低温环境下运动员随时上下车的过程中保持车内温度、湿度及新风的内循环等多个问题。
  在环保节能方面,“山东造”雪蜡车采用了氢燃料电池牵引头,全新定制开发了车载光伏发电系统。其中,作为氢燃料电池的核心部件之一,烟台东德实业有限公司研发的氢气循环泵,实现了全工况下高效率与大压升合理匹配。该循环泵首次开发了除水、破冰技术,还开发了双唇结构的油封、气封,避免了轴封泄漏。
  在冬奥会赛场,还有更多来自山东的“首创”技术。
  为了确保运动员的训练强度,国家体育总局在崇礼赛区建设了室内U槽场馆。深耕制冷技术的澳柯玛,首创国内全季候条件下即环温35℃以内实现造雪功能的技术和设备,为场馆提供造雪、制冷、除湿、新风等解决方案。
  不仅赛场需要低温,超低温冷疗也是一项让冬奥会运动员快速恢复的“黑科技”。澳柯玛成功研发并生产了移动冷疗设备、便携式深低温冷疗舱,让运动员在-80℃至-140℃的舱体内迅速恢复肌体功能,全方位为运动员保驾护航。
  冬奥会开赛之后,当更多的观众通过央视收看比赛盛况时,浪潮集团将以8K超高清核心技术产品助力重大赛事8K超高清节目的直播、时移、回看,同时,这也是海信自主研发的55英寸图像监视器大显身手的时刻。
  据了解,浪潮艰苦攻关,对软硬件参数进行上千次调优,最终突破8K超高清直播技术瓶颈,将向冬奥赛事提供8K超高清解码器和超高清视频服务系统,全程支持冬奥赛场大屏、公共场所及重要场馆的赛事直播工作,满足观众线上观赛的需求。
  海信是国家“科技冬奥”研发计划的重要参与者。冬奥会赛事项目多具有速度快、观赏度高的特点,对节目转播的硬件设备提出很高要求。海信监视器凭借极具竞争力的性能指标在央视冬奥会转播车项目中脱颖而出成功中标。
  为做好北京冬奥会备战工作,山东启动实施了重大科技创新工程科技冬奥项目,防切割滑冰服(即防切割短道速滑运动服)便是其中一项。作为全国手套生产的领军企业,山东建华中兴手套股份有限公司成立创新团队,专门研发了一种轻薄的防切割复合材料:超高分子聚乙烯和氨纶混纺材料,可以制造防切割滑冰服。
  “运用这种技术打造的防切割短道速滑服与国际一流冰雪运动装备丝毫不差,成本却降到了对方的一半以下。”山东建华中兴手套股份有限公司董事长陈建华说。
“智慧”设备——
数字化赋能让“压雪”更精准
  随着冬奥会开幕,各项比赛也已相继展开。其中,云顶滑雪公园将举办U型场地技巧、坡面障碍技巧、雪上技巧等项目比赛,来自世界各地的运动员将在这里的6条赛道上展开精彩角逐。
  在长达10多天的比赛里,如何确保竞技赛道统一标准,让每个运动员高水平稳定发挥?这是一个很艰巨的任务。青岛海克斯康测量系统研发的徕卡3D压雪车引导系统直面这一棘手的难题。
  “我们将比赛场地的原始地形数据及赛道的设计模型导入控制面板,完成压雪车机械尺寸校准后,借助于‘北斗’等卫星导航技术,通过三维空间信息数据收集,实现自动测量压雪车履带及推铲下的雪厚度,特别是在U型场地等滑雪公园和雪道的建设维护作业上更简单、更精确、更高效。”海克斯康测量系统HCMC部经理刘鹏说,该系统的“加持”,为压雪车的机械化工作进行了数字化的赋能,操作员只需根据显示器上的提示来调整铲刀,就能完成赛道的精确塑形。
  刘鹏说,徕卡3D压雪车引导系统已经为全球成百上千的滑雪场用户提供了服务,而此次助力北京冬奥会,是该系统在国内的“首秀”。
  北京冬奥会和冬残奥会比赛将在相距较远的三大赛区举行,如何保障交通服务?为此,京张高铁每日将开行40对冬奥列车,在开、闭幕式期间还增开冬奥专列。
  在冬奥会基础配套工程京张高铁施工中,总部位于济南的中铁十四局BIM、可视化、大数据、移动互联网等一批高科技和新技术得到普遍应用。而中车青岛四方车辆研究所有限公司为冬奥列车提供了旅客信息系统、车钩缓冲系统、撒砂装置和碳纤维司机台等多项核心系统装备。这些技术可以保障列车迎接天气挑战,甚至可以抵抗-40℃的低温。
  “坐在时速350公里的高铁上,抬头就能看到4K超高清电视直播,这是我们为京张高铁冬奥专列量身打造的。”中车青岛四方车辆研究所有限公司的工程师表示,世界首个高铁5G超高清奥运演播室的落地,正是得益于“山东造”智能化旅客信息系统的强力支撑。
  而在延庆赛区的国家高山滑雪中心,11条索道中有6条由来自泰安的泰建集团索道安装公司架设,它们承担起运送运动员和工作人员的重任。索道建在小海坨山深处,上下站垂直高差600米以上,最大坡度接近70度,无法全线修建施工道路。索道建设者克服山地运输困难,建设一系列专用货运索道,提前一年多完成任务,并一次性通过验收。
  “一场一策,一项一策”,北京冬奥会对于气象保障的要求在时间上精确到分钟级,在空间上精准到百米级。严苛要求的背后,是中国科技的自信。据青岛镭测创芯科技有限公司市场部经理王琪超介绍,公司将为赛场提供精准天气预报。
  同样,在北京冬奥会重点场馆国家高山滑雪中心、国家雪车雪橇中心、冰球馆以及冬奥会交通保障工程京张高铁各站点,随处可见北极星智能时钟的身影。这些时钟由烟台钟表研究所有限公司研发生产,不仅设计独特、美观大方,还蕴含着最尖端的时间科技,将为本届冬奥会提供重要的计时保障。
  与夏季奥运会不同,冬奥会对用血保障也有特殊要求。由于比赛场地普遍距离市中心血站较远,如何为冬奥会做好足量的用血保障,又不浪费现有血库的资源成为本次用血保障的重要课题。青岛海尔生物医疗股份有限公司将在青岛率先落地的城市血液网解决方案复制到冬奥会现场,用数字化支撑赛事用血保障,实现了血液分布式血库的建设,依托物联网制冷设备将分布式血库前移至赛场,备血全程在冷链环境下可追溯,最大限度保障用血安全。
“绿色”保障——
二氧化碳制冰使碳排放趋近于零
  1月22日上午10时许,满载消毒物资的运输车,从位于德州运河经济开发区的山东消博士消毒科技股份有限公司厂区内驶出,4个小时后抵达北京。
  消博士公司成立于2011年,专注高端消毒产品制造,是集研发、生产、销售、消毒服务于一体的专业化高新技术企业。“公司目前已研发高端消毒制品百余种,拥有自主知识产权67件。”公司副总经理蒋媛媛说,公司从众多同类竞标企业中脱颖而出,成功入选北京冬奥会卫生防疫物资供应商,主要供应手卫生消毒、物体表面消毒、低温消毒系列等3类消毒产品,每款产品都对标最高行业标准,满足冬奥场馆高寒特点和绿色环保要求,用高标准的消毒灭菌功效,为冬奥会助力。
  蒋媛媛说,针对冬奥会这种特殊的环境,此次供应的低温消毒剂,其最大特点是在-23℃到-40℃的环境下不结冰,并且能最大程度保证消毒效果。
  与此同时,齐河县齐鲁高新技术开发区山东威阳医疗器械科技有限公司厂区内,装载着防护眼镜、防护面屏的平板运输车正陆续驶出大门,专线运输至北京。
  威阳医疗器械成立于2007年,主要生产国家一类、二类医疗器械。2020年新冠疫情发生初期,企业负责人看到“抗疫”一线护士脸上的勒痕和红肿双眼后,对材料进行多次试验改良,最终研究出一种更适用于长时间佩戴的医用防护眼镜。近两年又不断进行改良,这小小的防护镜和面屏上已有5项国家实用新型专利。
  同样助力北京冬奥会防疫的还有来自淄博的新华医疗集团。凭借出众的产品质量,公司最终中标了冬奥会比赛场馆疫情物资免洗手消毒液6万余瓶和配套自动出液装置。“我们手消产品里的酒精达到了特级食用级别。”山东新华莎罗雅生物技术有限公司常务副总经理李鹏章介绍说。
  北京冬奥会和冬残奥会新建、改建了7座冰上场馆、共9块冰面。其中,5块冰面使用了二氧化碳(R744)跨临界直接制冷系统,这在冬奥会历史上尚属首次。其中,北京冬奥会主场馆国家速滑馆“冰丝带”的二氧化碳直冷制冰项目就是由青岛海尔开利冷冻设备有限公司负责提供解决方案的。采用二氧化碳跨临界直冷制冰技术,首要的优点就是环保。有关专家介绍,过去冬奥会制冰都是用氟利昂或氨等制冷剂,但氟利昂容易造成臭氧层破坏、地球暖化,氨具有易燃易爆的特性。而使用二氧化碳制冰,不仅使场馆碳排放趋近于零,还可以将场地冰面温差控制在0.5℃以内。
  助力绿色冬奥,冬奥会后勤保障客车,也有山东元素。2021年9月,服务冬奥会的中通氢燃料客车,通过了包括高压附件低温试验、底盘附件低温检查试验、低温冷启动试验、车辆加热性能试验在内的各项测试,可实现-35℃正常启动、运行,车内温度可保持在15℃。
  “我们分批出发,21名技术保障人员1月10日前全部到位。”首批出发的队员赵振杰介绍,此次参与冬奥会后勤保障的40辆中通12米新N系氢燃料电池客车,行驶路线主要是奥运村到崇礼南。“中通客车在低温冷启动、暖风效果等可靠性、舒适性方面都赢得了奥组委青睐。”
  作为北京冬奥会官方赞助商,青岛啤酒为冬奥会量身定制的“冬奥冰雪罐”,成为向大众普及冬奥项目的创新手段。“我们量身定制了二维码,能够快速追溯每一罐啤酒从麦芽到成品的全过程数据,从而确保了冬奥冰雪罐的金牌品质。还可以通过诊断系统,实时获取生产线的运行状态,工厂的能源消耗也在持续下降,耗电量下降了19%,耗水量下降了5%,把绿色环保的可持续发展理念融入到‘冬奥冰雪罐’的制造全过程中。”青岛啤酒厂包装部部长黄幸说。(大众日报)

【汤加火山已苏醒,会阻止全球变暖,引发无夏之年吗?可能性不大】

1月15日中午前后,南太平洋岛国汤加洪阿哈阿帕伊岛附近发生了猛烈的火山喷发,这场喷发是经典的“普林尼型”,势头凶猛,威力巨大。根据最新的监测分析,这次火山喷发已将火山口附近的洪阿哈阿帕伊岛整体抹掉,火山口直径达到了5公里;火山喷射高度至少25公里,我国中科院的数据为28公里,更有日本研究称达到了50公里以上。

火山爆发前后的洪阿哈阿帕伊岛

汤加火山爆发,对附近的汤加王国影响非常大。截至1月18日,汤加仍然没有完全恢复通讯,岛上的火山灰厚达2厘米,饮用水源受到污染,我国在汤加的同胞有很多,包括大使馆工作人员,搞基建工程的朋友,其他做生意的朋友等,因为储备充足,目前都是安全的。另外,离火山800公里的斐济等国也受到了冲击波、海啸、强大爆炸声的影响。

除了汤加、斐济等国外,这场火山喷发实际上已经影响全世界:它引起的冲击波传遍大气层,就像你朝池塘里扔一颗小石子,波纹传遍整个池塘一样。这是人类首次在气象卫星上监测到火山冲击波,我国、日本、美国甚至英国的气压计都录到了气压波动。中国气象爱好者自测的数据显示,广东沿海在8点前后,出现了10分钟1-2百帕的气压波动—当然这个波动本身是没什么影响的。另外,它的海啸传遍了整个太平洋,日本美国秘鲁等的海啸比预期大,日本局部海啸波高1.2米,美国加州1米,秘鲁还出现了人员伤亡。

总而言之,这场火山喷发的气势、威力确实很大,有可能是1991年皮纳图博火山喷发以来,全球声势最大的火山喷发。从历史上看,巨大的火山喷发,确实会影响气候。譬如说1815年印尼的坦博拉火山喷发后,1816年,欧洲、北美出现了著名的“无夏之年”,当年的美国,在5-7月马不停蹄的来了12场寒潮,6月底还下雪,7月初还结霜,8月下旬就来冰风暴,而我国云南等地也出现异常冷灾,在史书上有记载。在火山影响下,欧美都出现了大饥荒,美国GDP长期陷于停滞。

而刚刚提到的1991年菲律宾皮纳图博火山喷发,也对全球气温造成了影响,令其比正常值偏低0.3-0.5度。当年6-7月我国广东也出现了若干股异常冷空气。皮纳图博火山喷发时还碰到了一个叫云雅的台风,当场就把这个台风喷的半身不遂,云系彻底紊乱。

1991年台风云雅遇上皮纳图博火山喷发

那么,这次汤加火山喷发会不会造成类似影响,会不会让全球变暖暂停,会不会让我国变冷,出现“无夏之年”呢?

首先,要明白火山喷发影响气候的机制。这个机制用一个词来形容,就是“遮阳伞”效应。在强烈火山喷发后,大量极细的火山灰和二氧化硫进入平流层,会形成大量气溶胶,在地球上空游荡几个月甚至几年,短期内不会沉降到地面,它们会长期遮蔽阳光,类似一把隐形遮阳伞笼罩在地球头顶上,自然气温就会降低了。

其次,这个机制的基础,就是火山喷出的火山灰和二氧化硫足够多。这里要引入一个概念,叫火山爆发指数,英文缩写为VEI,这个指数越大火山喷出的物质越多,喷发威力越大,对气候的影响也就越大。1815年坦博拉火山喷发的VEI是7,为19世纪以来最大,1991年皮纳图博火山喷发的VEI是6,1815火山的喷出物体积是1991火山的十几倍,正因为此,1815火山喷发的气候影响远大于1991。

印度尼西亚坦博拉火山

这次汤加火山喷发,虽然势头猛烈,但时间很短。单从这次喷出的物质来看,应该是1991年火山的十分之一左右。而根据最新的数据分析,它喷出的二氧化硫是40万吨,只有皮纳图博火山的不到20分之一,皮纳图博火山喷出了2000万吨二氧化硫。而皮纳图博火山让地球降温0.3-0.5度,所有这次火山喷发,对全球气候的影响,应该是更轻微的,出现“无夏之年”的可能性就更小,更不可能出现什么生物灭绝之类的事情。

那么还有人要问了,虽然汤加火山不至于弄出无夏之年,但火山喷发总体都是让地球变冷,那么火山喷发是不是对阻止全球变暖有利,火山喷发后是不是就可以不用减碳了,煤可以随便烧了?答案显然也是否定的。首先,人类活动对全球气候的变暖增加幅度,从工业革命以来,算上火山喷发的降温作用,也超过了1.5度,火山喷发的降温,远远不够抵消。另外,火山喷发的降温机制,和温室气体的升温机制完全不同,两股力量叠加,可能会造成更多极端天气的出现。

另外还需要注意几点:第一,这次火山喷发还没结束,随时可能再喷发,像1815火山喷发从4月一直延续到7月,总共三个月时间,如果后续还有大喷发,喷出物的体积在增加,那么气候的影响还要再扩大。从目前来看,的确还有在喷发的可能性。

第二,作为新世纪乃至近30年最强的火山喷发之一,汤加火山喷发还是会带来一些气候影响。1、南半球中高纬度的澳洲南部、巴西南部、新西兰、阿根廷、智利及南非的气候将首当其冲,气候会短暂变凉,有可能出现干旱,当地的农作物生长会受影响;2、火山喷发点在ENSO监测区附近,警惕火山喷发通过海气遥相关作用,影响风海流,甚至在拉尼娜转中性的趋势上加把火,催生厄尔尼诺,拉尼娜急转厄尔尼诺的话,极端天气又要增加;3、火山喷发如果持续很久,气溶胶进入平流层过多,北半球阶段性冷事件及与之相关的强对流等极端天气,今年有可能增多。

火山喷发在地球上并不罕见,但像2022年1月15日太平洋岛国汤加出现的火山喷发绝对是罕见的,它很可能是数十年来规模最大的一次火山喷发。

从当地时间2022年1月14日上午开始,汤加的洪加汤加火山就开始喷发,到了15日又发生了十分猛烈的喷发,当地人称场景如同世界末日。

从卫星拍摄的照片上看,其喷发规模相当巨大,先是一朵蘑菇云从海洋上凭空出现,接下来迅速变大,宛如引爆了一颗巨型核弹一样,蘑菇云直冲九霄并向外扩展,覆盖了数万平方公里的天空,整个汤加王国都被笼罩在了火山灰形成的云层之下,并且火山云仍然在扩散中。

而来自火山喷发处的冲击波横扫大海,扩展出了太空中肉眼可见的直径至少2000公里的一个巨大圆环,席卷周边上百万平方公里的海洋,在大气层中形成的波纹如同水波一样,比其附近的一个热带气旋还大,其巨大的声响可在斐济、新西兰与澳大利亚听到。

汤加火山的喷发如此快速和猛烈十分罕见,喷发时还产生了强烈的地震现象,引发的海啸在500公里外的斐济的高度都达到了1.5米,火山爆发之后,多国就发出了海啸警报,目前还不知道汤加这个国家的在火山爆发的多重灾难中的受损情况,有报道称海啸中海水冲进民房,人员伤亡与经济损失还有待报道。(科普大世界)


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