صناعة الثلج

الموسوعة الحرة
مدفع الثلج قيد التشغيل في منتجع كاميلباك ماونتن في جبال بوكونو بولاية بنسلفانيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

صناعة الثلج هي عملية إنتاج الثلج عن طريق ضخ الماء والهواء المضغوط عبر ما يُعرف بـ" مدفع الثلج " . تُستخدم صناعة الثلج بشكل أساسي في منتجعات التزلج لتكملة الثلج الطبيعي، مما يسمح لها بتحسين موثوقية الغطاء الثلجي وتمديد موسم التزلج من أواخر الخريف إلى أوائل الربيع. كما تستخدم منحدرات التزلج الداخلية تقنية صناعة الثلج، ويمكنها عمومًا القيام بذلك على مدار العام نظرًا لتوفر بيئات مُتحكم في مناخها.

أصبح استخدام آلات صنع الثلج أكثر شيوعًا مع تغير أنماط الطقس وشعبية منتجعات التزلج الداخلية، مما يخلق طلبًا على الثلج يفوق ما توفره الطبيعة. وقد ساهمت آلات صنع الثلج في معالجة النقص في إمدادات الثلج؛ إلا أن هناك تكاليف بيئية باهظة مرتبطة بإنتاج الثلج صناعيًا.

بحسب وكالة البيئة الأوروبية ، انخفض طول مواسم تساقط الثلوج في نصف الكرة الشمالي بمقدار خمسة أيام كل عقد منذ سبعينيات القرن الماضي، مما زاد الطلب على إنتاج الثلج الاصطناعي. تستخدم بعض منتجعات التزلج الثلج الاصطناعي لتمديد مواسم التزلج وتعزيز تساقط الثلوج الطبيعية؛ إلا أن هناك منتجعات أخرى تعتمد كلياً تقريباً على إنتاج الثلج الاصطناعي. [ 1 ] وقد استُخدم الثلج الاصطناعي على نطاق واسع في دورة الألعاب الأولمبية الشتوية 2014 في سوتشي، ودورة الألعاب الأولمبية الشتوية 2018 في بيونغ تشانغ، ودورة الألعاب الأولمبية الشتوية 2022 في بكين، وذلك لتكملة تساقط الثلوج الطبيعية وتوفير أفضل الظروف الممكنة للمنافسة. [ 2 ]

يتطلب إنتاج الثلج درجات حرارة منخفضة. وتزداد درجة الحرارة اللازمة لصنع الثلج مع انخفاض الرطوبة. وتُستخدم درجة حرارة البصيلة الرطبة كمقياس لأنها تأخذ في الاعتبار درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية. وتكون درجة حرارة البصيلة دائمًا أقل من درجة الحرارة الخارجية. وكلما زادت رطوبة الهواء، قلّت قدرته على امتصاص الرطوبة. وكلما زادت الرطوبة الجوية، انخفضت درجة الحرارة اللازمة لتحويل قطرات الماء الصغيرة إلى بلورات ثلج.

أمثلة:

  • درجة حرارة جافة تبلغ 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ورطوبة بنسبة 90% تساوي درجة حرارة البصيلة الرطبة البالغة -0.6 درجة مئوية (30.9 درجة فهرنهايت).    
  • درجة حرارة جافة تبلغ 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ورطوبة بنسبة 30% تساوي درجة حرارة البصيلة الرطبة البالغة -4.3 درجة مئوية (24.3 درجة فهرنهايت).    
  • درجة حرارة جافة تبلغ +2.0 درجة مئوية (35.6 درجة فهرنهايت) ورطوبة بنسبة 90% تساوي درجة حرارة البصيلة الرطبة البالغة +1.5 درجة مئوية (34.7 درجة فهرنهايت).    
  • درجة حرارة جافة تبلغ +2.0 درجة مئوية (35.6 درجة فهرنهايت) ورطوبة بنسبة 30% تساوي درجة حرارة البصيلة الرطبة البالغة -2.8 درجة مئوية (27.0 درجة فهرنهايت).    

لبدء تشغيل نظام صنع الثلج ، يلزم درجة حرارة البصيلة الرطبة -2.5 درجة مئوية (27.5 درجة فهرنهايت) . إذا كانت الرطوبة الجوية منخفضة جدًا، يمكن الوصول إلى هذا المستوى عند درجات حرارة أعلى بقليل من الصفر المئوي (32 درجة فهرنهايت) ، ولكن إذا كانت الرطوبة الجوية عالية، يلزم درجات حرارة أبرد. تُعرف درجات الحرارة القريبة من نقطة التجمد بدرجات الحرارة الحدية أو درجات الحرارة القصوى. [ 3 ] إذا انخفضت درجة حرارة البصيلة الرطبة، يمكن إنتاج المزيد من الثلج بشكل أسرع وأكثر كفاءة.    

إن صناعة الثلج عملية كثيفة الاستهلاك للطاقة، ولها آثار بيئية، وكلاهما يحد بطبيعته من استخدامها.

تاريخ

تم ابتكار أول ندفة ثلج اصطناعية بواسطة أوكيتشيرو ناكايا في عام 1936، بعد ثلاث سنوات من محاولته الأولى. [ 4 ]

اخترع الأمريكيون آرت هانت، وديف ريتشي، وواين بيرس مدفع الثلج عام 1950، [ 5 ] [ 6 ] لكنهم حصلوا على براءة اختراع لاحقًا. [ 7 ] وفي عام 1952، أصبح فندق منتجع كاتسكيل التابع لجروسينجر أول فندق في العالم يستخدم الثلج الاصطناعي. [ 8 ] وبدأ استخدام صناعة الثلج على نطاق واسع في أوائل سبعينيات القرن العشرين. وتعتمد العديد من منتجعات التزلج اعتمادًا كبيرًا على صناعة الثلج.

لقد حققت صناعة الثلج كفاءة أكبر مع ازدياد تعقيدها. تقليديًا، كانت جودة صناعة الثلج تعتمد على مهارة مشغل المعدات. أما اليوم، فيُكمّل التحكم الحاسوبي تلك المهارة بدقة أكبر، بحيث لا يعمل مدفع الثلج إلا عندما تكون عملية صناعة الثلج في أفضل حالاتها.

عملية

رسم بياني لدرجة حرارة الهواء مقابل الرطوبة النسبية: إذا كانت الظروف أقل من المنحنى، فيمكن صنع الثلج.

تتمثل الاعتبارات الرئيسية في إنتاج الثلج في زيادة كفاءة استخدام المياه والطاقة وزيادة الفترة البيئية التي يمكن خلالها إنتاج الثلج.

تتطلب محطات صناعة الثلج مضخات مياه ، وأحيانًا ضواغط هواء عند استخدام الرماح ، وهي كبيرة الحجم ومكلفة للغاية. تبلغ الطاقة اللازمة لصنع الثلج الاصطناعي حوالي 0.6-0.7 كيلوواط ساعة/م³ للرماح ، و1-2 كيلوواط ساعة/م³ للمدافع المروحية. تتراوح كثافة الثلج الاصطناعي بين 400 و500 كجم/م³ ، ويُعادل استهلاك المياه اللازم لإنتاجه هذه الكثافة تقريبًا. [ 9 ]       

تبدأ عملية صناعة الثلج بمصدر مياه كالنهر أو الخزان. يُضخ الماء عبر خط أنابيب في الجبل باستخدام مضخات كهربائية ضخمة في محطة ضخ. يُوزع هذا الماء عبر شبكة معقدة من الصمامات والأنابيب إلى جميع المسارات التي تتطلب صناعة الثلج. تضيف معظم المنتجعات أيضًا عاملًا مُحفزًا للتجمد لضمان تجمد أكبر قدر ممكن من الماء وتحوله إلى ثلج. هذه المواد عضوية أو غير عضوية، تُسهل على جزيئات الماء اتخاذ الشكل المناسب للتجمد إلى بلورات جليدية . هذه المواد غير سامة وقابلة للتحلل الحيوي.

مزيج من محطة ضخ ونباتات هوائية

تتمثل الخطوة التالية في عملية صناعة الثلج في إضافة الهواء باستخدام وحدة تهوية. غالبًا ما تكون هذه الوحدة عبارة عن مبنى يحتوي على ضواغط هواء صناعية كهربائية أو تعمل بالديزل بحجم شاحنة صغيرة أو شاحنة كبيرة. مع ذلك، في بعض الحالات، يتم توفير ضغط الهواء باستخدام ضواغط محمولة تعمل بالديزل ومثبتة على مقطورات، ويمكن إضافتها إلى النظام. تحتوي العديد من مدافع الثلج من نوع المروحة على ضواغط هواء كهربائية مدمجة، مما يسمح بتشغيل أرخص وأكثر كفاءة. قد تحتوي منطقة التزلج على مضخات مياه عالية التدفق، ولكن ليس على مضخة هواء. تُعد الضواغط المدمجة أرخص وأسهل من وجود محطة ضخ مخصصة. يتم تبريد الهواء عمومًا وإزالة الرطوبة الزائدة قبل إرساله خارج الوحدة. بل إن بعض الأنظمة تبرد الماء قبل دخوله إلى النظام. يُحسّن هذا من عملية صناعة الثلج، فكلما قلت الحرارة في الهواء والماء، قلت الحرارة اللازمة لتبديدها في الغلاف الجوي لتجميد الماء. من هذه الوحدة، ينتقل الهواء عبر أنبوب منفصل يسلك نفس مسار أنبوب المياه.

البروتينات النشطة في تكوين نوى الجليد

يُخلط الماء أحيانًا ببروتينات إينا (البروتينات النشطة في تكوين نوى الجليد) من بكتيريا الزائفة السيرينجية . تعمل هذه البروتينات كنوى فعالة لبدء تكوين بلورات الجليد عند درجات حرارة عالية نسبيًا، بحيث تتحول القطرات إلى جليد قبل سقوطها على الأرض. وتستخدم البكتيريا نفسها بروتينات إينا هذه لإلحاق الضرر بالنباتات. [ 10 ]

بنية تحتية

مخطط الأنابيب

تم تجهيز الأنابيب التي تتبع المسارات بملاجئ تحتوي على صنابير مياه، وطاقة كهربائية، وخطوط اتصال اختيارية.

بينما لا تتطلب الملاجئ المخصصة لمدافع الثلج سوى الماء والكهرباء وربما الاتصال، فإن ملاجئ مدافع الثلج ذات المراوح تحتاج عادةً إلى صنابير هواء أيضًا. وتتيح الملاجئ الهجينة مرونة قصوى لتوصيل كل نوع من أنواع مركبات الثلج، إذ تتوفر فيها جميع المستلزمات. تبلغ المسافة النموذجية لملاجئ مدافع الثلج ذات المراوح من 30 إلى 46 مترًا ، ولمدافع الثلج ذات المراوح من 76 إلى 91 مترًا . ومن هذه الصنابير، يتم توصيل خراطيم مقاومة للضغط بقطر من 38 إلى 51 ملم ، على غرار خراطيم الإطفاء، باستخدام أقفال كامة، إلى مركبة الثلج.    

قد يكون للبنية التحتية اللازمة لدعم صناعة الثلج تأثير بيئي سلبي، حيث تُغير منسوب المياه الجوفية بالقرب من الخزانات ومحتوى المعادن والمغذيات في التربة الموجودة تحت الثلج نفسه. [ 11 ]

مدافع صنع الثلج

صورة خلفية لمدفع الثلج في مولتالر غليتشر ، النمسا، تُظهر المروحة القوية
آلة صنع الثلج في سميغين هولز، نيو ساوث ويلز ، أستراليا
مدفع ثلج يعمل بكامل طاقته في المركز النوردي، كانمور، ألبرتا ، كندا

تتنوع أشكال مدافع صنع الثلج، إلا أنها تشترك جميعها في المبدأ الأساسي المتمثل في مزج الهواء والماء لتكوين الثلج. في معظم هذه المدافع، يمكن تغيير نوع الثلج أو "جودته" عن طريق التحكم في كمية الماء في المزيج. أما في مدافع أخرى، فيتم تشغيل الماء والهواء أو إيقافهما فقط، وتُحدد جودة الثلج بدرجة حرارة الهواء ورطوبته.

بشكل عام، توجد ثلاثة أنواع من مسدسات صنع الثلج: مسدسات الخلط الداخلي، ومسدسات الخلط الخارجي، ومسدسات المروحة. وتأتي هذه المسدسات بنمطين رئيسيين: مسدسات الهواء والماء، ومسدسات المروحة.

يمكن تركيب مدفع الماء الهوائي على برج أو على حامل أرضي. وهو يستخدم الماء والهواء بضغط عالٍ، بينما يستخدم مدفع المروحة مروحة محورية قوية لدفع تيار الماء لمسافة بعيدة.

آلة صنع الثلج قيد التشغيل

تتكون مروحة الثلج الحديثة عادةً من حلقة أو أكثر من الفوهات التي تضخ الماء في تيار هواء المروحة. تُغذى فوهة منفصلة أو مجموعة صغيرة من الفوهات بمزيج من الماء والهواء المضغوط ، مما يُهيئ نقاط تكوّن بلورات الثلج. بعد ذلك، تُخلط قطرات الماء الصغيرة وبلورات الجليد الدقيقة وتُدفع للخارج بواسطة مروحة قوية ، ثم تبرد أكثر بفعل التبخر في الهواء المحيط أثناء سقوطها على الأرض. تعمل بلورات الجليد كنوى لتجميد قطرات الماء عند درجة حرارة 0 مئوية ( 32 فهرنهايت ) . بدون هذه البلورات، سيبرد الماء تبريدًا فائقًا بدلًا من أن يتجمد . يمكن لهذه الطريقة إنتاج الثلج حتى عندما تصل درجة حرارة الهواء الرطب إلى -1 مئوية (30 فهرنهايت) . [ 12 ] [ 13 ] كلما انخفضت درجة حرارة الهواء، زادت كمية الثلج الذي يمكن أن تُنتجه مدافع الثلج، وكان أفضل. هذا أحد الأسباب الرئيسية لتشغيل مدافع الثلج عادةً في الليل. تُعد جودة اختلاط تيارات الماء والهواء وضغوطها النسبية أمراً بالغ الأهمية لكمية الثلج المتكون وجودته.  

مدافع الثلج الحديثة مُحوسبة بالكامل، ويمكن تشغيلها ذاتيًا أو التحكم بها عن بُعد من موقع مركزي. تشمل معايير التشغيل: وقت البدء والتوقف، وجودة الثلج، وأقصى درجة حرارة رطبة للتشغيل، وأقصى سرعة للرياح، والاتجاه الأفقي والرأسي، وزاوية المسح (لتغطية مساحة أوسع أو أضيق). قد تتغير زاوية المسح والمساحة تبعًا لاتجاه الرياح.

  • تحتوي مسدسات الخلط الداخلي على حجرة يتم فيها خلط الماء والهواء معًا، ثم يُدفع المزيج عبر فوهات أو فتحات ليسقط على الأرض على شكل ثلج. عادةً ما تكون هذه المسدسات منخفضة الارتفاع، مثبتة على إطار أو حامل ثلاثي، وتتطلب كمية كبيرة من الهواء لتعويض قصر مدة بقاء الماء في الهواء. بعض المسدسات الحديثة مصممة على شكل برج، وتستهلك كمية أقل بكثير من الهواء نظرًا لزيادة مدة بقاء الماء في الهواء. تحدد كمية تدفق الماء نوع الثلج المراد إنتاجه، ويتم التحكم بها بواسطة صمام ماء قابل للتعديل.
  • تحتوي مسدسات الخلط الخارجية على فوهة ترش الماء على شكل تيار، وفوهات هواء تضخ الهواء عبر هذا التيار لتفتيته إلى جزيئات ماء أصغر بكثير. تُجهز هذه المسدسات أحيانًا بمجموعة من فوهات الخلط الداخلية المعروفة باسم "المُنَوِّيات". تساعد هذه الفوهات على تكوين نواة تتجمع حولها قطرات الماء أثناء تجمدها. عادةً ما تكون مسدسات الخلط الخارجية مثبتة على أبراج، وتعتمد على وقت تعليق أطول لتجميد الثلج، مما يسمح لها باستهلاك كمية أقل من الهواء. تعتمد مسدسات الخلط الخارجية عادةً على ضغط ماء عالٍ للتشغيل السليم، لذا يُفتح مصدر الماء بالكامل، مع العلم أنه في بعضها يمكن تنظيم التدفق بواسطة صمامات على المسدس.
  • تختلف مسدسات الرش المروحي اختلافًا كبيرًا عن جميع المسدسات الأخرى، إذ تتطلب الكهرباء لتشغيل المروحة وضاغط هواء داخلي يعمل بمكبس ترددي. أما مسدسات الرش المروحي الحديثة، فلا تحتاج إلى هواء مضغوط من مصدر خارجي. يُدفع الهواء المضغوط والماء من المسدس عبر فوهات متعددة (تتوفر بتصاميم مختلفة)، ثم تدفع الرياح من المروحة الكبيرة هذا المزيج إلى رذاذ معلق في الهواء، مما يُطيل مدة بقائه معلقًا. تحتوي مسدسات الرش المروحي على ما بين 12 إلى 360 فوهة ماء مثبتة على حلقة في مقدمة المسدس، حيث تدفع المروحة الهواء من خلالها. ويمكن التحكم في هذه الفوهات بواسطة صمامات، إما يدوية، أو يدوية كهربائية، أو كهربائية أوتوماتيكية (يتم التحكم بها بواسطة وحدة تحكم منطقية أو حاسوب).
رمح الثلج المستخدم في فلوتسبورو في ستوكهولم
  • تتكون رماح الثلج من أنابيب ألومنيوم مائلة رأسياً يصل طولها إلى 12 متراً، وتُوضع في مقدمتها مُنَوِّيات الماء و/أو الهواء. يُضخ الهواء في الماء المُرَذَّذ عند مخرج فوهة الماء. يتمدد الهواء المضغوط مسبقاً ويبرد، مُكَوِّناً نوى جليدية تتبلور عليها جزيئات الماء المُرَذَّذ. يتيح الارتفاع ومعدل الهبوط البطيء وقتاً كافياً لهذه العملية. تستهلك هذه العملية طاقة أقل من مدفع الثلج الهوائي، ولكن مداها أقصر وجودة الثلج فيها أقل؛ كما أنها أكثر حساسية للرياح. من مزاياها مقارنةً بمدفع الثلج الهوائي: انخفاض التكلفة (نظام كابلات فقط للهواء والماء، ومحطة ضغط مركزية)، وانخفاض مستوى الضوضاء، واستهلاك نصف الطاقة لنفس كمية الثلج، وسهولة الصيانة نظراً لانخفاض التآكل وقلة الأجزاء المتحركة، وإمكانية التحكم في عملية صنع الثلج من حيث المبدأ. يتراوح ضغط تشغيل رماح الثلج بين 20 و60 بار. كما توجد أنظمة متنقلة صغيرة للاستخدام المنزلي تُشغَّل عبر وصلة الحديقة (Home Snow).

صنع الثلج المنزلي

توجد نسخ مصغرة من آلات صنع الثلج الموجودة في منتجعات التزلج، مصممة للعمل باستخدام مصادر الهواء والماء المنزلية. تستمد آلات صنع الثلج المنزلية إمداداتها من الماء إما من خرطوم الحديقة أو من غسالة الضغط ، مما ينتج كمية أكبر من الثلج في الساعة. [ 14 ] كما توجد تصاميم لآلات صنع الثلج المنزلية باستخدام وصلات السباكة وفوهات خاصة، أو فوهات غسالات الضغط. ويتم توفير الهواء المضغوط عادةً من ضواغط الهواء القياسية. [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

تعتمد كمية الثلج التي تنتجها آلات صنع الثلج المنزلية على نسبة الهواء إلى الماء، ودرجة الحرارة، وتغيرات الرياح، وقدرة الضخ، وإمدادات المياه والهواء، وعوامل أخرى. ولن يكون استخدام زجاجة رذاذ منزلية فعالاً إلا إذا كانت درجات الحرارة أقل بكثير من درجة تجمد الماء. [ 18 ]

مدى الاستخدام

منتجع بارسين للتزلج بالقرب من دافوس، سويسرا ، يعوض عن قلة تساقط الثلوج عن طريق إنتاج الثلج الاصطناعي

بحلول موسم التزلج 2009-2010، تشير التقديرات إلى أن حوالي 88% من منتجعات التزلج التابعة للرابطة الوطنية الأمريكية لمناطق التزلج كانت تستخدم الثلج الاصطناعي لتكملة تساقط الثلوج الطبيعية. [ 19 ] وفي جبال الألب الأوروبية، تختلف نسبة منحدرات التزلج التي يمكن تغطيتها بالثلج الاصطناعي بين الدول (ألمانيا 25%، فرنسا 37%، سويسرا 53%، النمسا 70%، إيطاليا 90%). [ 20 ] ومنذ عام 1985، كانت متوسطات درجات الحرارة الإجمالية في الولايات المتحدة المتجاورة خلال الفترة من نوفمبر إلى فبراير أعلى باستمرار من متوسطات درجات الحرارة لتلك الأشهر المسجلة بين عامي 1901 و2000 [ 21 ] كما هو موضح في الشكل 1. هذا الاتجاه يحد من استخدام الثلج الاصطناعي ويشجع عليه في الوقت نفسه. فارتفاع درجات الحرارة سيؤدي إلى زيادة ذوبان الثلوج وانخفاض تساقطها، مما سيجبر منتجعات التزلج على الاعتماد بشكل أكبر على استخدام الثلج الاصطناعي. مع ذلك، عندما تقترب درجات الحرارة من 6 درجات مئوية (43 درجة فهرنهايت) ، يصبح صنع الثلج غير مجدٍ بالتقنيات الحالية. تُظهر صورة بارسين على اليمين استخدام الثلج الاصطناعي لتكملة تساقط الثلوج الطبيعي. الشريط الأبيض الممتد أسفل الجبل هو منحدر تزلج تم افتتاحه بفضل الاستخدام المكثف لتقنية صنع الثلج.  

الشكل 1. متوسط ​​درجات الحرارة الشتوية للولايات المتحدة المتجاورة [ 21 ]

مع ازدياد شيوع استخدام الثلج الاصطناعي وفعاليته، قد يسعى المطورون إلى بناء منتجعات تزلج جديدة أو توسيع القائمة منها، كما حدث مع منتجع أريزونا سنوبول للتزلج. قد يتسبب هذا الإجراء في إزالة مساحات شاسعة من الغابات، وفقدان أنظمة بيئية هشة ونادرة، ومعارضة ثقافية. تُشكل التكاليف الباهظة المرتبطة بإنتاج الثلج الاصطناعي عائقًا أمام استخدامه. تشير التقديرات إلى أن تكلفة شراء مدفع ثلج وتطوير البنية التحتية اللازمة بلغت حوالي 131 ألف دولار أمريكي في عام 2008. إجمالًا، استُثمر ما يقارب 61 مليون دولار أمريكي في تكنولوجيا صناعة الثلج في جبال الألب الفرنسية، و1.005 مليون دولار أمريكي في النمسا، و415 مليون دولار أمريكي في سويسرا. [ 22 ] علاوة على ذلك، يُنتج إنتاج الثلج الاصطناعي 50% من متوسط ​​تكاليف الطاقة في منتجعات التزلج الأمريكية. [ 19 ]

الاقتصاد

الشكل 2. نماذج اتجاهات إيرادات منتجعات التزلج على الجليد والتزلج على الألواح [ 23 ]

تُمكّن آلات صنع الثلج منتجعات التزلج من تمديد مواسمها والحفاظ على استمرارية أعمالها في أوقات انخفاض تساقط الثلوج. ومع تغير المناخ، أصبح تساقط الثلوج أكثر صعوبة في التنبؤ به، مما يُهدد النجاح الاقتصادي لمنتجعات التزلج. بين عامي 2008 و2013، حققت منتجعات التزلج والتزلج على الجليد الأمريكية إيرادات سنوية بلغت حوالي 3 مليارات دولار أمريكي. [ 23 ] تُؤدي هذه الإيرادات المرتفعة إلى زيادة الطلب على كميات كافية من الثلج يمكن التنبؤ بها، وهو ما يُمكن تحقيقه من خلال تقنيات صنع الثلج الاصطناعي. في حين أن الفائدة الاقتصادية لمنتجعات التزلج بلغت حوالي 3 مليارات دولار أمريكي في السنوات الأخيرة (انظر الشكل 2)، تُقدر القيمة الاقتصادية الإضافية للسياحة الشتوية في الولايات المتحدة بحوالي 12.2 مليار دولار أمريكي سنويًا. [ 23 ] [ 19 ] وتأتي هذه الفوائد الإضافية على شكل إنفاق في الفنادق والمطاعم ومحطات الوقود وغيرها من الشركات المحلية. إضافةً إلى ذلك، يدعم قطاع السياحة الشتوية حوالي 211,900 وظيفة في الولايات المتحدة، بقيمة إجمالية تقارب 7 مليارات دولار أمريكي تُدفع كمزايا ورواتب، و1.4 مليار دولار أمريكي تُدفع كضرائب محلية وولائية، و1.7 مليار دولار أمريكي تُدفع كضرائب اتحادية. ورغم أن الفوائد الاقتصادية للرياضات الثلجية كبيرة، إلا أنها هشة. وتشير التقديرات إلى أنه في السنوات التي تشهد انخفاضًا في تساقط الثلوج، ينخفض ​​النشاط الاقتصادي بنحو مليار دولار أمريكي. [ 19 ]

الأثر البيئي والظروف المستقبلية

خزان مياه لصناعة الثلج في منطقة تيرول النمساوية في جبال الألب ستوباي

خزانات المياه الجبلية

يتطلب تطبيق واستخدام تقنيات صناعة الثلج الاصطناعي تنفيذ مشاريع بنية تحتية ضخمة، تُحدث بدورها اضطرابات كبيرة في النظم البيئية المحلية. ومن أبرز هذه المشاريع خزانات المياه الجبلية، التي تُعدّ سدودًا ترابية تُغذي خطوط أنابيب المياه الجوفية، مما يُشكل مخاطر جسيمة على سلامة السكان والنظم البيئية المجاورة. فضلًا عن المخاطر التي تُسببها الخزانات والسدود التقليدية، تتعرض خزانات المياه الجبلية لمجموعة متنوعة من المخاطر الخاصة بالمناطق الجبلية، كالانزلاقات الثلجية والتدفقات السريعة والانهيارات الأرضية. ويُبنى ما يقارب 20% من خزانات المياه الجبلية في مواقع مُعرّضة للانزلاقات الثلجية، بينما يُواجه حوالي 50% منها مخاطر عالية جدًا. كما تُصرّف خزانات المياه الجبلية المياه بسرعة كبيرة، مما يُسبب فيضانات هائلة ويُهدد السلامة العامة بشكل كبير. وتتفاقم خطورة هذه المخاطر نظرًا لتأثيرها المُحتمل على السكان والممتلكات في المناطق المنخفضة. [ 24 ]

استخدام المياه والطاقة

تتطلب آلات صنع الثلج عمومًا ما بين 3000 و4000 متر مكعب من الماء لكل هكتار من المنحدر المُغطى. [ 24 ] وبناءً على ذلك، يلزم حوالي 400 لتر من الماء لإنتاج متر مكعب واحد من الثلج، وتستهلك آلات صنع الثلج حوالي 405 لترات من الماء في الدقيقة. [ 22 ] [ 25 ] ويُفقد جزء كبير من هذا الماء بسبب التبخر، وبالتالي لا يعود إلى المياه الجوفية. [ 26 ] [ 27 ] علاوة على ذلك، يتطلب إنتاج متر مكعب واحد من الثلج ما بين 3.5 و4.3 كيلوواط ساعة من الطاقة؛ ومع ذلك، يمكن أن يصل هذا الرقم إلى 14  كيلوواط ساعة، أو ينخفض ​​إلى 1  كيلوواط ساعة لكل متر مكعب من الثلج. [ 28 ] يُمثل صنع الثلج حوالي 50% من متوسط ​​تكاليف الطاقة في منتجعات التزلج الأمريكية، والتي تُقدر بحوالي 500,000 دولار. [ 19 ]

التأثيرات على المياه الجوفية ومياه الشرب

تستخدم منتجعات التزلج غالبًا المياه المعدنية في إنتاج الثلج الاصطناعي، مما يؤثر سلبًا على النظم البيئية المحيطة ومستويات المياه الجوفية. وتمتلئ خزانات المياه الجبلية عادةً بمياه غنية بالمعادن، ويؤثر جريان المياه من هذه الخزانات على التركيب المعدني والكيميائي للمياه الجوفية، مما يؤدي بدوره إلى تلوث مياه الشرب. علاوة على ذلك، لا تسمح خزانات المياه الجبلية بتسرب المياه إلى باطن الأرض، لذا لا تعود المياه إلى مستوى المياه الجوفية إلا من خلال جريان المياه السطحية. [ 24 ]

الظروف والتوقعات البيئية

نتيجة لتغير أنماط الطقس، أصبح إنتاج الثلج نشاطًا رئيسيًا مدرًا للدخل بسبب نقص إمدادات الثلج الطبيعي. ومع ذلك، فإنه يشكل تهديدات بيئية كبيرة قد تساهم في استمرار المشكلة التي أدت في المقام الأول إلى زيادة الطلب على الثلج الاصطناعي.

تتوقع وكالة حماية البيئة الأمريكية ارتفاع درجات الحرارة عالميًا بما يتراوح بين 0.28 درجة مئوية (0.5 درجة فهرنهايت) و 4.8 درجة مئوية (8.6 درجة فهرنهايت)، مع احتمال زيادة قدرها 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) ، ومتوسط ​​زيادة في درجات الحرارة في الولايات المتحدة يتراوح بين 1.7 درجة مئوية (3 درجات فهرنهايت) و 6.7 درجة مئوية (12 درجة فهرنهايت) بحلول عام 2100. علاوة على ذلك، يتوقع العلماء انخفاض الغطاء الثلجي في نصف الكرة الشمالي بنسبة 15% بحلول نهاية القرن، مع انخفاض تراكم الثلوج وتقصير مواسم تساقطها في الوقت نفسه. [ 29 ] وتشير التوقعات إلى أنه بحلول خمسينيات القرن الحالي، سيظل أقل من نصف المواقع الـ 21 التي استُخدمت تاريخيًا لاستضافة دورات الألعاب الأولمبية والبارالمبية الشتوية (حتى بكين 2022) تتمتع بظروف جوية مستقرة. [ 30 ] وستدفع هذه التغيرات المتوقعة في درجات الحرارة وأنماط تساقط الثلوج منتجعات التزلج إلى الاعتماد بشكل أكبر على الثلج الاصطناعي، الذي يستهلك كميات كبيرة من المياه والكهرباء . ونتيجة لذلك، ستساهم منتجعات التزلج بشكل أكبر في إنتاج غازات الاحتباس الحراري ومشكلة ندرة المياه .          

إضافةً إلى الآثار البيئية طويلة الأمد، يُشكّل إنتاج الثلج الاصطناعي تحديات بيئية فورية. إذ يستغرق ذوبان الثلج الاصطناعي ما بين أسبوعين إلى ثلاثة أسابيع أطول من ذوبان الثلج الطبيعي. وبالتالي، يُضيف استخدام الثلج الاصطناعي تهديدات وتحديات جديدة للنباتات والحيوانات المحلية. علاوة على ذلك، يُغيّر المحتوى العالي من المعادن والمغذيات في المياه المستخدمة لإنتاج الثلج الاصطناعي تركيبة التربة، مما يؤثر بدوره على أنواع النباتات القادرة على النمو. [ 26 ]

الآثار الثانوية

بالإضافة إلى الآثار المباشرة لإنتاج الثلج الاصطناعي، فإن ممارسات صنع الثلج تؤدي إلى آثار ثانوية متنوعة.

إيجابي

تشمل الآثار الإيجابية الناتجة عن إنتاج الثلج الاصطناعي تأثيرات إيجابية على الاقتصادات المحلية، وزيادة فرص ممارسة النشاط البدني، وتحسين ظروف المنافسة. علاوة على ذلك، يسمح إنتاج الثلج الاصطناعي لمنتجعات التزلج بتمديد ساعات عملها، مما يزيد من فرص مشاركة الناس في الأنشطة البدنية الخارجية. [ 31 ] وأخيرًا، يختلف تركيب الثلج المُنتَج باستخدام مدافع الثلج عن تركيب الثلج الطبيعي، وبالتالي يوفر ظروفًا أفضل لمسابقات الرياضات الشتوية. [ 2 ] غالبًا ما يُفضّله المحترفون لسرعته وثباته العالي، ولكنه في الوقت نفسه يزيد من خوفهم من السقوط عليه. [ 32 ] [ 33 ]

سلبي

تُعدّ الآثار البيئية السلبية أبرز الآثار الخارجية السلبية الناتجة عن صناعة الثلج. ومع ذلك، فإلى جانب الآثار البيئية، يُخلّف إنتاج الثلج الاصطناعي آثارًا ثقافية واجتماعية سلبية كبيرة. تشمل هذه الآثار قضايا تتعلق باستخدام الأراضي وحقوقها. إذ تستأجر العديد من منتجعات التزلج الجبال والمنحدرات من إدارة الغابات الأمريكية ، مما يثير تساؤلات حول كيفية استخدام هذه الأراضي، ومن يملك صلاحية تحديد الاستخدامات المناسبة لها.

من الأمثلة المحددة على الآثار الثقافية السلبية الخارجية ، الجدل الدائر حول استخدام الثلج الاصطناعي في منتجع أريزونا سنو بول للتزلج ، الواقع في شمال ولاية أريزونا. يقع المنتجع في جبال سان فرانسيسكو، التي تُعدّ من أقدس المواقع لدى العديد من قبائل السكان الأصليين في منطقة الزوايا الأربع، بما في ذلك قبيلة نافاجو . في عام ٢٠٠٤، كان منتجع أريزونا سنو بول يستأجر منحدراته من إدارة الغابات الأمريكية، وكان يسعى لبناء منحدرات تزلج جديدة وزيادة إنتاج الثلج الاصطناعي. تضمن المشروع المقترح إزالة ما يقارب ٧٤ فدانًا (٣٠ هكتارًا) من الغابات، واستخدام المياه المُعالجة لإنتاج الثلج الاصطناعي، وإنشاء بركة لتجميع المياه المُعالجة بمساحة ثلاثة أفدنة، وتركيب خط أنابيب تحت الأرض. رفعت مجموعة من المدعين، تضم أعضاءً من ست قبائل من السكان الأصليين ومنظمات أخرى، دعوى قضائية ضد إدارة الغابات الأمريكية ومنتجع أريزونا سنو بول. ادعى المدعون أن تنفيذ مثل هذا المشروع سيُغير بشكل كبير ويُلحق الضرر بالطابع الثقافي والروحي للجبل. وقد فشلت هذه الدعوى القضائية في نهاية المطاف عام 2009. [ 34 ] 

أشارت بعض الدراسات المحدودة، بما في ذلك دراسة أجريت على حالات غير عادية من مرض التصلب الجانبي الضموري في قرية تزلج فرنسية ، إلى أن التعرض للثلج الاصطناعي قد يكون عاملاً مساهماً في السمية.

استخدامات أخرى

في اللغة السويدية، يُستخدم مصطلح "مدفع الثلج" ( Snökanon ) للإشارة إلى ظاهرة تساقط الثلوج الناتجة عن تأثير البحيرة . فعلى سبيل المثال، إذا لم يكن بحر البلطيق متجمداً بعد في شهر يناير، فقد تؤدي الرياح الباردة القادمة من سيبيريا إلى تساقط كميات كبيرة من الثلوج.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "شركات صناعة الثلج في عالم يزداد احتراراً" . مجلة الإيكونوميست . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .
  2. 1 2 "الثلج الاصطناعي يهيمن على الألعاب الأولمبية الشتوية" . يو إس إيه توداي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2018 .
  3. ↑ "الأسئلة الشائعة حول تكنو ألبين والثلج الاصطناعي" . www.technoalpin.com . تاريخ الوصول: 27 سبتمبر 2023 .
  4. ↑ "أوكيتشيرو ناكايا" . علماء مشهورون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 يوليو 2016 .
  5. ↑ سيلينغو، جيفري (2001-02-02). "الآلات تُمكّن المنتجعات من إرضاء المتزلجين عندما لا تفعل الطبيعة ذلك" . نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23-05-2010 .
  6. ↑ "صنع الثلج" . About.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16-12-2006 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  7. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 2676471 ، دبليو إم بيرس الابن، "طريقة صنع وتوزيع الثلج"، صدرت في 14 ديسمبر 1950 
  8. ↑ في مثل هذا اليوم: 25 مارس ، بي بي سي نيوز ، تم الاطلاع عليه في 20 ديسمبر 2006. "تم صنع أول ثلج اصطناعي بعد ذلك بعامين، في عام 1952، في منتجع جروسينجر في نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية."
  9. ^ يورغن روغستام وماتياس دالبرغ (1 أبريل 2011)، استخدام الطاقة في صناعة الثلج (PDF)
  10. ↑ روبنز، جيم (24 مايو 2010)، "من الأشجار والعشب، بكتيريا تسبب الثلج والمطر" ، صحيفة نيويورك تايمز
  11. ↑ دامبيك، هولجر (18 أبريل 2008). "باحثون يحذرون من أن الثلج الاصطناعي يضر بالبيئة الألبية" . شبيغل أونلاين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 فبراير 2018 .
  12. ↑ ليو، شياوهونغ (2012). "ما هي العمليات التي تتحكم في تكوين الجليد وتأثيره على السحب المحتوية على الجليد؟" (ملف PDF) . مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2019 .
  13. ↑ كيم، هـ.ك. (1987-07-07). "سلالات زانثوموناس كامبستريس بي في. ترانسلوسنس النشطة في تكوين نوى الجليد" (ملف PDF) . الجمعية الأمريكية لعلم أمراض النبات . تاريخ الاسترجاع: 23-11-2016 .
  14. ↑ "الدليل الشامل لعلم صناعة الثلج المنزلي" . عاصفة ثلجية في الفناء الخلفي . 14 ديسمبر 2023.
  15. ↑ "خطط مجانية لصنع الثلج المنزلي" . snsnowmaking.com .
  16. ↑ "صنع الثلج في فناء منزلك الخلفي" . مدونة @wxbrad . 26 ديسمبر 2020.
  17. ↑ "صانع الثلج المنزلي / مدفع الثلج - الخلط الداخلي" . موقع Instructables .
  18. ↑ "صناعة الثلج 101 - دليل المبتدئين - سنو ستيت" . 13 فبراير 2022.
  19. 1 2 3 4 5 بوركوفسكي، إليزابيث؛ ماغنوسون، ماثيو (ديسمبر 2012). "تأثيرات المناخ على اقتصاد السياحة الشتوية في الولايات المتحدة" (ملف PDF) . nrdc.org .
  20. ^ سيلباهنن شويز (2021). Fakten & Zahlen zur Schweizer Seilbahnbranche 2021 . تم الاسترجاع في 12 سبتمبر 2022 .
  21. 1 2 CMB.Contact@noaa.gov. "نظرة سريعة على المناخ | المراكز الوطنية للمعلومات البيئية (NCEI)" . www.ncdc.noaa.gov . تاريخ الاسترجاع: 4 مارس 2018 .
  22. 1 2 بيكرينغ، كاثرين مارينا؛ باكلي، رالف سي. (2010). "استجابة صناعة التزلج للمناخ: أوجه القصور في صناعة الثلج للمنتجعات الأسترالية" . أمبيو . 39 ( 5/6): 430-438 . Bibcode : 2010Ambio..39..430P . doi : 10.1007/ s13280-010-0039 -y . JSTOR 40801536. PMC 3357717. PMID 21053726 .   
  23. 1 2 3 "إيرادات منتجعات التزلج على الجليد في الولايات المتحدة لعام 2013 | إحصائية" . ستاتيستا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .
  24. 1 2 3 إيفيت، أندريه؛ بيراس، لوران؛ فرانسوا، هيوز؛ غوشيراند ، ستيفاني (2011/09/30). "المخاطر والآثار البيئية للخزانات الجبلية لإنتاج الثلوج الاصطناعية في سياق تغير المناخ" . Revue de géographie alpine (بالفرنسية) ( 99-4 ). دوى : 10.4000/rga.1481 . ISSN 0035-1121 . 
  25. ↑ فونتين، هنري (2014-02-03). "مسعى أولمبي للتزلج على الثلج في سوتشي" . صحيفة نيويورك تايمز . ISSN 0362-4331 . تاريخ الاسترجاع: 2018-03-04 . 
  26. 1 2 دامبيك، هولجر (18 أبريل 2008). "منحدر زلق: الثلج الاصطناعي يضر بالبيئة الجبلية، يحذر الباحثون" . شبيغل أونلاين . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .
  27. ↑ غرونيفالد، توماس؛ وولفسبيرغر، فابيان (2019). "فقدان المياه أثناء إنتاج الثلج التقني: نتائج من تجارب ميدانية" . مجلة فرونتيرز إن إيرث ساينس . 7 : 78. Bibcode : 2019FrEaS...7...78G . doi : 10.3389/feart.2019.00078 .
  28. ^ روغستام ، يورغن. دالبيرج ماتياس (1 أبريل 2011). "استخدام الطاقة في صناعة الثلج" (PDF) . باتشلر .
  29. ↑ وكالة حماية البيئة الأمريكية، مكتب البحوث الزراعية، مكتب برامج العمل، مكتب تغير المناخ، الولايات المتحدة. "مستقبل تغير المناخ" . 19january2017snapshot.epa.gov . تاريخ الاسترجاع: 4 مارس 2018 .{{cite web}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  30. ↑ سكوت، دانيال؛ ستايجر، روبرت؛ روتي، ميشيل؛ فانغ، يان (3 يوليو 2019). "الجغرافيا المتغيرة للألعاب الأولمبية والبارالمبية الشتوية في عالم أكثر دفئًا" . قضايا معاصرة في السياحة . 22 (11): 1301-1311 . doi : 10.1080/13683500.2018.1436161 . ISSN 1368-3500 . S2CID 134690685 .  
  31. ↑ "حقائق عن صناعة الثلج" (ملف PDF) . nsaa.org .
  32. ↑ أونغود-توماس، جون (6 نوفمبر 2021). "تزايد المخاوف بشأن التكلفة البيئية للثلج الاصطناعي في الألعاب الأولمبية" . صحيفة الغارديان . لندن، المملكة المتحدة . تاريخ الاطلاع: 19 يناير 2022 .
  33. ↑ "بطل أولمبي يقول إن الثلج الاصطناعي في بكين يشبه "الجليد المضاد للرصاص"" . فرانس 24 . فرانس ميديا ​​موند . وكالة فرانس برس . 2 فبراير 2022 . تم الاسترجاع 3 فبراير 2022 .
  34. ↑ "الأمريكيون الأصليون يناضلون لإنقاذ موقع مقدس" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 مارس 2018 .