科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖背景下，冰雹灾害的演变趋势一直令科学家们颇感困惑，但近期一项研究为这一难题带来了明确的答案：未来的冰雹不仅不会消失，反而可能变得更大、破坏力更强。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影响下的冰雹灾害进行了定量评估，研究结果表明，直径30毫米以上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可能上升37%至42%。

张庆红解释说，冰雹是一种破坏力强且突发性极高的极端天气现象，在全球范围内频繁发生。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云内形成和碰撞过程的复杂性，政府间气候变化专门委员会（IPCC）此前一直对未来冰雹灾害趋势的判断持“低信度”态度，科学界长期未能给出确切结论。此次研究团队通过卫星观测，识别了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，并开发了一套冰雹生长轨迹的准三维模型。结合主流气候模式和“伪全球变暖”方法，他们定量分析了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：未来的冰雹大小分布将整体向更大尺寸偏移。与历史气候相比，直径30毫米以下的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而直径30毫米以上的大冰雹发生频率将显著增加38%至52%。大冰雹的显著增多意味着对地面的总破坏力将急剧上升，近地面的冰雹累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，这种增幅越明显。

那么，为何会出现“大的更大、小的更少”的这种分化现象？张庆红指出，这背后存在双重物理机制。一方面，未来低层大气将呈现变暖和湿润的趋势，为云层提供更充足的液态水和更强的上升气流，使得冰雹在云中能够获得“更丰富的养分”和“更强的支撑”，从而显著提高其生长效率，导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也将抬升高空融化层的高度，相当于加厚了冰雹落地前需要穿过的“暖层”。这样一来，体型较小、能量不足的冰雹在途中就更容易被融化，从而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。张庆红提到，在中高纬度地区，例如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气表现为“强升温、弱增湿”，大气不稳定能量大幅增加，上升气流异常强劲。在这种情况下，冰雹的生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，低层大气呈现“升温弱、增湿强”的特点，不稳定能量增加有限。同时，融化层升高使得冰雹的生长空间反而变窄，融化效应占据上风，近地面的冰雹尺寸反而会减小，灾害的潜在风险也随之减弱。

张庆红强调，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重要的科学依据。

●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）长期以来将冰雹趋势判定为“低信度”，那么中国科学家是如何率先突破这一难题的呢？部分答案隐藏在60多位普通人家中的冰箱里。

张庆红表示，“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，课题组做出了一个“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”。张庆红分享道，这一创意灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念：世上没有两颗完全相同的冰雹，也正如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，通过飞机和火车前往现场收集。

在过去的9年里，研究样本来自全国各地。正是这些“小冰球”提供了宝贵的地面真实数据。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，并在此基础上开发出了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这构成了精准预测的基础。

这项研究成果已发表于《自然》杂志，并被选为当期封面。然而，比发表在《自然》上更让团队关注的是另一件事。课题组成员林翔宇表示，“要是能保存下20世纪的冰雹样本就好了，但根本找不到。”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可以进行深入分析。”

一项重要的科研突破背后，往往是十年的不懈坚持。但对课题组而言，这并非终点。论文的第一作者张诗怡表示，“我们的最终目标是减小冰雹对公众造成的危害。”她补充道，“我们希望能够将研究—预报—应急措施这一完整的链条做得更加完善，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践，造福于大众。”