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，这一长久以来困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题，现在有了明确的答案。研究表明，冰雹并不会消失，反而将变得更大、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规律进行了定量评估。研究结果显示，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可能上升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，在全球多地频发。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云中生长碰撞过程的复杂性，IPCC此前对未来冰雹灾害趋势的判断一直“信度较低”，科学界也未能给出确切结论。研究团队利用卫星观测，识别出全球近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，未来的冰雹尺寸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大幅增加38%至52%。大冰雹显著增多意味着对地面的总破坏力急剧上升，近地面冰雹累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，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，张庆红解释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，为云层提供了更充足的液态水和更强的上升气流，这相当于为冰雹在云中生长提供了“丰沛养料”和“更强托举”，显著提高了增长效率，从而增加了大冰雹的数量。另一方面，全球变暖导致高空融化层高度升高，相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”。因此，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。张庆红指出，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“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变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹尺寸反而减小，灾害潜势随之减弱。

张庆红总结道，这项研究首次在全球视角下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）长期以来将冰雹趋势判定为“低信度”，中国科学家为何能够率先突破？部分原因在于60多位普通家庭冰箱里的样本。

张庆红提到，冰雹具有发生范围小、变化迅速的特点，常规观测难以捕捉。2016年，课题组大胆决定邀请公众参与“猎雹”活动，并将其命名为“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，正如没有两颗相同的冰雹，也没有两块相同的玛瑙。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，样本遍布全国各地。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，这成为精准预测的基础。

这项研究成果已发表于《自然》杂志，并被选为当期封面。然而，比发表论文更让团队重视的是另一件事。课题组成员林翔宇表示：“要是能留存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能够进行深入分析。

一项重要的科研突破背后，是十年的坚持不懈。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。”她期望能够进一步完善“研究—预报—应急措施”这一完整链条，使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。