科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会改变冰雹的强度，以及其变化趋势，这一长期以来困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题，现已获得明确解答。研究表明，未来冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏性。北京大学物理学院的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%，全球冰雹的破坏潜力预计上升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事件，在全球多地频繁发生。然而，由于各国观测标准不统一以及冰雹在云中生长碰撞过程的复杂性，IPCC此前一直对未来冰雹灾害趋势的判定持“低信度”态度，科学界也长期未能给出确切结论。该研究团队通过卫星观测，锁定了全球近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的准三维模型。结合国际主流气候模型和“伪全球变暖”方法，研究团队对不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势进行了定量评估。

研究得出了明确的结论：未来的冰雹尺寸分布将整体向更大尺寸偏移。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%。大冰雹数量的显著增加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，这种增幅越明显。

对于为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红解释说，这背后存在双重物理机制。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，这相当于为冰雹的生长提供了“丰沛养料”和“更强托举”，使其增长效率大幅提高，从而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，相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”。个头较小、能量较弱的冰雹往往在落地前就被完全融化，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，在中高纬度地区，例如中国北方、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。在这种情况下，冰雹的增长效应占据主导地位，大冰雹灾害的潜在威胁显著增强。而在热带和季风区，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生长空间变薄，融化效应占据上风，导致近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在威胁随之减弱。

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、防灾减灾以及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”，中国科学家是如何率先突破这一难题的？答案的一部分，隐藏在60多位普通人家的冰箱里。

张庆红提到，“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，并为其取了一个颇具诗意的名字——“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，正如世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，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，反推出冰雹的生长轨迹，并在此基础上催生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，比发表在《自然》杂志更让团队关注的是另一件事。课题组成员林翔宇表示：“要是能保留20世纪的冰雹样本就好了，但现在根本找不到。”他补充道：“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研究。”

一项重要的科研成果的突破，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：“我们的最终目标是降低冰雹对公众造成的灾害。希望能将研究—预报—应急措施这一完整的链条发展得更加完善，让我们的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）