科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖将导致冰雹灾害的规模和破坏力增加。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化影响下的冰雹变化趋势进行了量化评估。研究表明，未来直径30毫米以上的大冰雹发生频率将显著上升38%至52%，预计全球冰雹造成的破坏潜力将提高37%至42%。

冰雹作为一种破坏力极强的极端天气现象，在全球各地频繁发生。然而，由于观测标准不统一以及冰雹在云中生长过程的复杂性，此前政府间气候变化专门委员会（IPCC）对未来冰雹灾害趋势的判断一直缺乏充分的科学依据。此次研究团队利用卫星观测数据，捕捉了全球近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，他们定量分析了不同碳排放情景下冰雹的变化趋势。

研究结果显示，冰雹的大小分布将整体向更大的尺寸偏移。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大幅增加38%至52%。大冰雹数量的增加直接导致了对地面的总破坏力急剧上升，近地面的冰雹累积动能预计将增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅越明显，这或许会影响到一些体育赛事，例如世界杯下注，因为极端天气可能导致比赛中断或延期。

张庆红解释了这种“大的更大、小的更少”的现象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，为云层提供了更多的液态水和更强的上升气流，这如同为冰雹的生长提供了“充沛养料”和“有力支撑”，显著提高了其增长效率，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的高度上升，这意味着冰雹在落地前需要穿过更厚的暖层，那些个体较小、能量较弱的冰雹很可能在半途中就被融化，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，导致了显著的空间差异。在中高纬度地区，例如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气变暖且湿度增加不明显，但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，低层大气升温幅度较小但湿度增加显著，不稳定能量增加有限，加之融化层升高，冰雹生长空间反而变窄，融化效应更为突出，近地面的冰雹尺寸反而减小，灾害潜在风险随之减弱。

张庆红表示，这项研究首次从全球视角量化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）长期以来对冰雹趋势的判定为“低信度”，中国科学家何以能率先取得突破？部分答案隐藏在60多位普通民众家中的冰箱里。

张庆红指出，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，课题组发起了一项“充满想象力”的公众参与活动，名为“冰雹换玛瑙”，鼓励公众在冰雹后收集样本并记录相关信息。该活动的核心理念源于“自然界万物皆独一无二”。9年来，课题组收集了来自全国各地的冰雹样本，并以此为基础，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，最终构建了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，为精确预测奠定了基础。

尽管研究成果已发表于《自然》杂志并被选为当期封面，但课题组成员林翔宇表示，比发表论文更令他们在意的是，他们希望能为未来留下20世纪的冰雹样本，因为目前难以找到。

一项重要科研成果的突破，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，他们的最终目标是减轻冰雹对公众造成的灾害，希望能够完善“研究—预报—应急措施”的完整链条，使研究成果能够真正应用于实际，造福于大众。