科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖将如何影响冰雹灾害的强度，这一长期悬而未决的问题，如今有了明确的科学解答。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的合作者，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。研究结果表明，冰雹并不会随着气候变暖而消失，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%，全球冰雹的破坏潜势将提升37%至42%。

张庆红教授指出，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气事件，在全球范围内频繁发生。然而，由于各地观测标准不统一以及冰雹在云内生长碰撞过程的复杂性，政府间气候变化专门委员会（IPCC）此前一直将未来冰雹灾害趋势的预测置于“低信度”范畴，科学界长期未能给出确切答案。此次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。结合国际主流的气候模式以及“伪全球变暖”方法，研究团队得以定量评估在不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

研究得出的结论十分明确：未来的冰雹尺寸分布将整体向更大的尺寸偏移。与历史气候相比，直径小于30毫米的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而直径大于30毫米的大冰雹发生频率将显著增加38%至52%。大冰雹数量的显著增多，意味着对地面的总破坏力将急剧上升。近地面的冰雹累积动能预计将增加37%至42%，并且碳排放量越高，这种增幅将越发明显。

对于为何会出现“大的更大、小的更少”的现象，研究揭示了其背后的双重物理机制。张庆红教授解释说，一方面，未来低层大气将变暖并变得更加湿润，为云层提供了更充沛的液态水和更强的上升气流，这相当于为冰雹的增长提供了“丰沛的养料”和“更强的托举力”，从而大幅提高了冰雹的增长效率，导致大冰雹数量的增加。另一方面，全球变暖也将抬升高空融化层的高度，这相当于加厚了冰雹在落地前必须穿透的“暖层”。因此，个头较小、强度较弱的冰雹很可能在半途中就被融化掉，导致小冰雹的数量不升反降。

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。张庆红教授表示，在中高纬度地区，例如中国北方、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，大冰雹灾害的潜势显著增强。而在热带及季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气呈现“升温弱、增湿强”的特点，不稳定能量增加有限，再加上融化层升高，冰雹生长的空间反而变薄，融化效应占据优势，近地面的冰雹尺寸反而减小，灾害潜势也随之减弱。

张庆红教授总结道：“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与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为“低信度”，中国科学家如何能率先取得突破？答案的一部分，隐藏在60多位普通家庭的冰箱里。

张庆红教授提到，“冰雹的发生具有小尺度、来去迅速的特点，常规观测难以捕捉。”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”活动，并为其赋予了一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享说，这一创意灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念：世界上没有两颗完全相同的冰雹，也没有两块完全相同的玛瑙。公众在冰雹过后收集至少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收集。

在过去9年里，研究样本来自全国各地。正是这些“小冰球”提供了地面观测的真实数据。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，进而催生了适应全球范围的冰雹生长轨迹模型，这成为了此次精准预测的基石。

这项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》杂志更让团队关注的是另一件事。课题组成员林翔宇表示，“要是能保存20世纪的冰雹样本就好了，但实在找不到。”他接着说，“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，背后是长达十年的坚持。但对课题组而言，这并非终点。论文第一作者张诗怡表示，“我们的最终目标是减少冰雹对公众造成的灾害。希望能将研究、预报和应急措施这个完整的链条做得更完善，让研究成果不仅仅停留在发表论文层面，而是最终能够应用于实际，造福于大众。”（记者晋浩天）