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，这一长期困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题，现已得到明确解答——未来的冰雹不仅不会消退，反而将变得更大、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背景下的冰雹灾害演变规律进行了定量评估。研究结果表明，直径大于30毫米的冰雹发生频率将上升38%至52%，预计全球冰雹的破坏潜力将增加37%至42%。

张庆红指出，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气现象，在全球各地频发。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，IPCC此前一直将未来冰雹灾害趋势的置信度评定为“低”。该研究团队利用卫星观测数据，识别出全球近1.5万次强冰雹风暴事件。他们自主开发了一套冰雹生长轨迹的准三维模型，并结合主流气候模式和“伪全球变暖”方法，对不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势进行了定量分析。

研究结论明确指出，未来的冰雹大小分布将整体向更大的方向偏移。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%。大冰雹数量的增多意味着对地面的总破坏力将急剧上升，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，这种增幅越明显。

关于为何会出现“大的更大、小的更少”的现象，张庆红解释了其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，为云层提供了更充足的水分和更强的上升气流，这相当于为冰雹的增长提供了“充足的养料”和“更强的支撑”，从而大幅提高了增长效率，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，增加了冰雹在落地前必须穿过的“暖层”厚度，体型较小、强度较弱的冰雹往往会在途中被融化，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产生了显著的空间差异。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，冰雹的增长效应占据主导地位，大冰雹的灾害潜力显著增强。而在热带及季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，同时融化层升高导致冰雹生长空间变窄，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）长期将冰雹趋势的置信度评定为“低”，中国科学家如何能率先突破这一难题？部分答案隐藏在60多户普通人家的冰箱里。

张庆红提到，“冰雹来去迅速且尺度小，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“冰雹收集”，并将其命名为“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：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，通过飞机和火车前往现场。

九年来，样本收集范围遍及全国各地。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，反演出冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这成为了精准预测的基础。

研究成果已发表在《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。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。”他们认为，“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能够进行研究。”

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轻冰雹对公众造成的灾害。”她期望能够“将研究—预报—应急措施这个完整的链条发展得更加完善，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际，造福于大众。”（记者晋浩天）