De olympiska vinterspelen frammanar bilder av snöiga bergskedjor, frusna ishallar och idrottare i kallvädersutrustning. Och av goda skäl. Vinter-OS-arenor har ofta varit på platser som får ett genomsnittligt snöfall på 300 tum per år eller mer.

Men med undantag för några extremt onormala vädermönster kommer bergen som omger snöevenemangen för vinter-OS i Peking att vara bruna och gröna och nästan utan snö. Regionen får vanligtvis bara några centimeter snöfall varje vintermånad. Det betyder att i princip all snö som idrottarna kommer att tävla på kommer att vara gjord av människan.

Jag är en atmosfärsvetare som är specialiserad på fjällväder och snö. Jag är också grundare av ett snötillverkningsföretag och en ivrig skidåkare. Det finns tydliga skillnader mellan naturlig och konstgjord snö, och det ska bli intressant att se om dessa skillnader har någon effekt på konkurrensen.

Hur man gör falsk snö

Även om konstsnö och naturlig snö båda är fruset vatten, kan de flesta skid- och snowboardåkare omedelbart inse att de två är väldigt olika.

Traditionell snötillverkning använder högtrycksvatten, komprimerad luft och specialiserade munstycken för att blåsa ut små vätskedroppar i luften som sedan fryser när de faller till marken. Men snötillverkning är inte så enkelt som att bara se till att luften är tillräckligt kall.

Rent vatten fryser inte förrän det har svalnat till nästan -40 F (-40 C). Det är bara närvaron av mikroskopiska suspenderade partiklar i vatten som gör att det kan frysa vid de välbekanta 32 F (0 C). Dessa partiklar, kända som iskärnor, fungerar som en sorts byggnadsställningar för att hjälpa iskristaller att bildas.

Utan dessa partiklar kämpar vatten för att förvandlas till is. Olika partiklar kan höja eller sänka frystemperaturen beroende på deras specifika molekylära konfiguration.

Två av de bästa iskärnorna är silverjodid och ett protein som produceras av bakterierna Pseudomonas syringae . De flesta snötillverkningssystem lägger till en kommersiell form av bakterieproteinet till vattnet för att säkerställa att de flesta av de små dropparna fryser innan de träffar marken.

Glida på mänskligt skapad snö

Naturlig snö börjar som en liten iskristall på en iskärna i ett moln. När kristallen faller genom luften växer den långsamt till den klassiska sexsidiga snöflingan.

Som jämförelse fryser människotillverkad snö snabbt från en enda droppe vatten. Den resulterande snön består av miljarder små sfäriska isbollar. Det kan likna naturlig snö för blotta ögat på en skidbacke, men den naturliga och konstgjorda snön "känns" väldigt olika.

På grund av det faktum att de små iskulorna packar ihop ganska tätt – och att vissa av dem kanske inte har frusit förrän de nuddar marken – känns konstsnön ofta hård och isig. Färsk naturlig "pudersnö" ger å andra sidan skidåkare och snowboardåkare en nästan viktlös känsla när de svävar nerför bergssidan. Detta beror till stor del på att de naturliga snökristallerna staplas väldigt löst – ett nytt lager puder är så mycket som 95 % eller mer luft.

Medan färskt puder är vad de flesta fritidsåkare drömmer om, har OS-åkare olika smaker. Racers vill kunna glida så fort som möjligt och använda sina vassa kanter för att göra kraftfulla, snäva svängar. De täta, isiga förhållandena med konstsnö är faktiskt bättre i dessa avseenden. Faktum är att tävlingsarrangörer ofta tillsätter flytande vatten till tävlingsbanor av naturlig snö som kommer att frysa och säkerställa en hållbar, konsekvent yta för tävlingsförare.

Ett annat övervägande är det faktum att naturliga snöstormar ger matt, platt belysning och låg sikt – svåra förhållanden att tävla eller hoppa i. Kraftiga naturliga snöfall kommer ofta att avbryta skidlopp, vilket hände under de snöiga Nagano-spelen 1998. För racers ger klar himmel och konstsnö fördelen där också.

Men hård människotillverkad snö har sina nackdelar. Freestyle-skidåkare och snowboardåkare som flyger av hopp eller glider på räls högt över marken verkar av säkerhetsskäl föredra den mjukare ytan av naturlig snö. Det gäller även nordiska åkare, som nyligen flaggade för farorna med konstsnö vid krockar som att isiga, hårda ytor kan leda till fler skador.

Härmar naturen

Medan olympiska idrottare har blandade behov av sin snö, är naturlig snö mycket bättre för de allra flesta fritidsskidåkare. Tack vare de luftfyllda kristallerna är den mycket mjukare och roligare att åka skidor eller snowboard på.

Forskare har försökt i årtionden att skapa mer naturlig snö vid behov. Det första sättet som människor försökte göra "riktig" snö var genom att så naturliga moln med silverjodid. Målet var att underlätta för fukt i molnen att förvandlas till fallande snökristaller. Om du kunde få den här processen – kallad Wegener-Bergeron-Findeisen-processen – att ske lättare, skulle den teoretiskt sett öka snöfallshastigheten.

I praktiken har det historiskt sett varit svårt att bevisa effekten av sådd. Emellertid har nyligen genomfört arbete med stora, noggrant utplacerade uppsättningar av atmosfäriska instrument visat att - för en bråkdel av stormar med de rätta förhållandena - så ger moln med silverjodid verkligen blygsamma ökningar av den totala mängden snöfall.

Ett annat alternativ - som inte kräver stormmoln för att fröna i första hand - är att skapa snötillverkningsmaskiner som kan odla fluffiga naturliga snökristaller. Forskare har odlat snöflingor i laboratorier i många decennier, men processen är känslig, och vanligtvis producerar forskare bara några flingor åt gången. Eftersom iskristaller vanligtvis växer långsamt, har det varit svårt för forskare att skala upp processen med de många storleksordningar som behövs för att få tillräckligt med snö för skidåkning. Men i en strävan efter att producera fluffigt puder för skid- och snowboardåkare utvecklade min kollega Trey Alvey och jag en process som kan producera snöflingor i större mängder med en teknik som efterliknar den naturliga kristallbildningsprocessen. Vi kommersialiserar det genom vårt företag som heter Quantum Snow.

De torra, karga bergen som är värd för vinter-OS 2022 är inte precis ett skidmål. Men tack vare snötillverkningsvetenskapen kommer idrottarna att ha pålitliga, om än isiga, löpningar att tävla på. Och sportfantaster kan alla vara tacksamma för tekniken som gör att de kan njuta av höghastighetsspektaklet som ställs upp av de modiga själar som tävlar i skid- och snowboardevenemang.