科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会加剧或减弱冰雹灾害？这个问题长期困扰着政府间气候变化专门委员会（IPCC），现在有了明确的答案：冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏性。北京大学物理学院张庆红课题组与美国中央密歇根大学团队合作，首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹灾害演变进行了定量评估。研究表明，直径大于30毫米的冰雹发生频率将增加38%至52%，预计全球冰雹的破坏潜力将上升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现象，在全球多地频发。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云中生长碰撞的复杂物理过程，IPCC此前一直将未来冰雹灾害趋势判定为“低信度”，科学界长期未能给出确切答案。研究团队利用卫星观测锁定了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，并自主研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，他们定量评估了在不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

研究结论清晰明确：未来的冰雹大小分布将整体向“大块头”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将大幅增加38%至52%。大冰雹显著增多意味着落到地面的总破坏力急剧攀升——近地面冰雹累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅越明显。

为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象？张庆红指出，研究揭示了背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气变暖且湿度增加，为云层提供了更充沛的液态水和更强的上升气流，这使得冰雹在云中获得“丰沛养料”和“更强托举”，增长效率大幅提高，导致大冰雹数量随之攀升。另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层的高度，相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”。个头小、强度弱的冰雹往往在落地前就被融化殆尽，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，低层大气出现“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绝对优势，大冰雹灾害的潜力显著增强。而在热带及季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气表现为“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，加之融化层升高，冰雹的生长空间反而变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜力随之减弱。

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、防灾减灾和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）长期将冰雹趋势判定为“低信度”，中国科学家为何能率先突破？答案的一部分，隐藏在60多位普通人家的冰箱里。

“冰雹来去迅速，尺度小，常规观测难以捕捉。”张庆红介绍，2016年，课题组做出了一个“充满想象力”的决定：邀请公众参与“猎雹”活动，并赋予其一个浪漫的名称——“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：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，记录下时间和地点；课题组则携带冰柜，乘坐飞机火车前往现场。

9年来，样本收集自全国各地。正是这些“小冰球”提供了地面真实数据。课题组分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反演出冰雹的生长轨迹，并由此催生了一套适应全球的冰雹生长轨迹模型，这是精准预测的基础。

研究成果已发表于《自然》期刊，并被选为当期封面。然而，比发表论文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，但根本找不到。”他们希望从自身做起，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突破，背后是十年的坚持。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小冰雹对大众造成的灾害。希望能将研究—预报—应急措施这个完整的链条发展得更完善，让研究成果不仅仅停留在论文发表层面，而是最终能够应用于实际，造福于大众。”（记者晋浩天）

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