科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会增强或减弱冰雹灾害，这一长期悬而未决的问题，现已有了清晰的答案。北京大学物理学院张庆红教授的研究团队与美国中央密歇根大学合作，首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹变化趋势进行了定量评估。研究表明，未来冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏性。具体而言，直径大于30毫米的大冰雹发生频率预计将增加38%至52%，全球冰雹造成的破坏潜力预计将上升37%至42%。

张庆红解释说，冰雹是一种突发性强、破坏力大的极端天气事件，在全球多地频繁发生。然而，由于各地观测标准不统一以及冰雹在云中形成过程的复杂性，政府间气候变化专门委员会（IPCC）此前对未来冰雹灾害趋势的判断一直“信度较低”，科学界也长期未能给出确切答案。该研究团队利用卫星观测数据，锁定了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，并自主开发了一套冰雹生长轨迹的准三维模型。结合国际主流气候模式和“伪全球变暖”方法，他们定量评估了不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

研究结论明确指出，未来冰雹的大小分布将整体向更大尺寸偏移。与历史气候相比，直径小于30毫米的小冰雹发生频率将减少4%至12%，而直径大于30毫米的大冰雹发生频率则将显著增加38%至52%。大冰雹的显著增多意味着对地面的总破坏力急剧上升，近地面冰雹的累积动能预计将增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅越明显。

关于为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红指出，这背后存在双重物理机制。一方面，未来低层大气变暖且湿度增加，为云层提供了更充足的水汽和更强的上升气流，这如同为冰雹的生长提供了“丰沛养料”和“更强支撑”，从而大幅提高了其增长效率，导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层的高度，这相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”。这样一来，个头较小、强度较弱的冰雹往往在落地前就被融化殆尽，导致小冰雹的数量反而减少。

这两种机制在不同地区的相互作用，导致了显著的空间差异。张庆红表示，在中高纬地区，如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气呈现“强升温、弱增湿”的特点，大气不稳定能量大幅增加，上升气流异常强劲，冰雹的增长效应占据主导地位，大冰雹灾害的潜在风险显著增强。而在热带及季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，加上融化层升高导致冰雹生长空间反而变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在风险随之减弱。

张庆红总结道，这项研究首次从全球视角定量揭示了气候变暖背景下冰雹尺寸分布和灾害潜势的演变规律，为未来的冰雹风险评估、防灾减灾以及气候适应性规划提供了关键的科学依据。

●新闻背后

“让成果不止于发文”

政府间气候变化专门委员会（IPCC）长期以来对冰雹趋势的判断“信度较低”，中国科学家何以能率先取得突破？答案的一部分，藏在60多户普通人家的冰箱里。

“冰雹发生和消散速度快，常规观测难以捕捉。”张庆红介绍，2016年，课题组做出了一项“充满想象力”的决定：邀请公众参与“猎雹”行动，并为其赋予了一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享道，这一创意灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念，即没有两颗相同的冰雹，也没有两块相同的玛瑙。公众在冰雹后收集至少15颗样本并冷冻保存，同时记录下时间和地点；课题组则携带冰柜，通过飞机火车前往现场。

在过去的9年里，研究样本来自全国各地。正是这些“小冰球”提供了地面真实数据。课题组通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反推出了冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这是实现精准预测的基础。

研究成果已于日前发表在《自然》杂志上，并被选为当期封面。然而，比发表在《自然》更令团队关注的是另一件事。“要是能保存20世纪的冰雹样本就好了，但根本找不到。”课题组成员林翔宇表示，“我们从自己做起，为后人留下一些冰雹样本，以便未来有更先进的研究手段时进行分析。”

一项重要的科研成果的突破，背后是十年的不懈坚持。但对课题组而言，这并非终点。“我们的最终目标是减轻冰雹对公众造成的灾害。”论文第一作者张诗怡表示，“希望能够完善研究—预报—应急措施这一完整链条，让研究成果不仅仅停留在论文发表层面，而是能够最终应用于实际，造福大众”。