人工降雪機
降雪機の性能で重視されるのは、水とエネルギーの消費効率を向上させることと、大気環境的に造雪が可能な時間帯を拡大することである。
人工降雪システムの運転にはウォーターポンプが必須で、ガンタイプの場合にはエアコンプレッサーも必要になる場合がある。これらの補助機器は大型かつ高額である。人工雪の作製に必要なエネルギーはスティック型スノーガンで0.6 - 0.7 kWh/m、スノーマシンで1 - 2 kWh/mである。人工雪の密度は400 - 500 kg/mであり、必要な水の量もほぼこれに等しい。
人工降雪システムの大元は川や貯水池などの給水源である。取水した水をポンプ室に設置された大型ポンプによって加圧し、パイプラインを通して山上まで送り、配管ネットワークによって積雪が必要なゲレンデに分配する。多くのスキー場では水が氷晶となる割合を最大化するため水に核化剤を添加する。
給気が必要なタイプの降雪システムでは、給水配管に加えて加圧空気を送るための配管も埋設される。
人工降雪の効率を向上するには、噴霧された水滴が地面に落ちるまでの短い時間に確実に凍結を起こさせなければならない。しかし、自発凍結温度(約−40 °C)にまで冷えない限り、純粋な水の中では氷の核生成は確率的にしか発生しない。そこで、人工降雪に用いられる水には氷点直下の温度でも氷の核生成を誘発する物質が添加される。そのような物質は核化剤や氷核活性物質と呼ばれる。代表的な核化剤としてはヨウ化銀や氷核活性タンパク質(ice nucleation protein、INP)、無機鉱物などがある。これらの物質の分子構造は氷と類似しているため、その表面に凝集した水分子のクラスターは固体の氷と同じ配列を取りやすくなる。INPは知られている物質の中で特に高い氷核活性を持つ。INPを有する氷核活性細菌の1種、シュードモナス・シリンガエの乾燥菌体はスノーマックス(Snowmax)という名で商品化され、人工降雪用の核化剤として広く用いられている。噴霧される水滴の1個1個が1体以上の菌体を含むように添加濃度が決められる。これらの添加物による人工雪はスキーヤーにとって危険性はないとされているが、環境的な観点からヨウ化金属の使用は減少している。
内部混合式スノーガンは、チャンバー内で混合した高圧の水と空気を噴出孔から押し出し、地面に落ちるまでの間に雪に変えるものである。この種のスノーガンは通常丈の低い台か三脚に載せられており、ハングタイム(水が空中にいる時間)を長くするため大量の圧縮空気を必要とする。より最近のモデルはタワー型に作られており、噴射位置を高くすることで空気消費量を低減している。雪質は水の流量に左右されるので、バルブで流量調節を行う。
外部混合式スノーガンでは、水のノズルから放出させたスプレー状の細かい水流に対して空気ノズルから圧縮空気をぶつけて水粒子の微細化と冷却を行う。ファン式と同様に、氷晶核生成用の混合流体ノズル(ニュークリエーター)を備えたものもある。通常タワー型である。この方式は水圧が低いと機能しないため、水の流量を調節することは少ないが、ノズルの位置にバルブを設けて噴射量を調整する機種もある。
スティック型スノーガンは最大12 mの長さを持つアルミチューブをやや傾けて立てたもので、先端に水や空気のノズルがある。方式としては外部混合式である。噴射位置が高く、落下速度もゆっくりしているため、地面に達するまでに結晶化プロセスは充分に進行する。このプロセスはファン式降雪機ほどエネルギーを必要としないが、散雪範囲が狭い、雪質が良くない、風の影響を受けやすい欠点がある。ファンタイプと比べた利点としては、導入コストが低い、静粛性能が良い、造雪のエネルギー消費が半分で済む、摩耗せず可動部品が少ないことからメンテナンスが容易、造雪速度をおおよそ調整できることなどがある。この方式に必要な水圧は従来2~6 MPa程度だったが、より低い圧力で済む機種も登場している。家庭用として、園芸用の配管が利用できる小型・可搬な機種も販売されている。