科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会增强或减弱冰雹灾害，这一长期以来困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题，现已得到明确解答：冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏力。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量化评估。研究结果表明，直径在30毫米以上的大冰雹发生频率将增加38%至52%，预计全球冰雹的破坏潜势将上升37%至42%。

张庆红指出，冰雹是一种突发性强、破坏力大的极端天气事件，在全球多地频繁发生。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云中生长碰撞的物理过程极其复杂，IPCC此前一直将未来冰雹灾害趋势的判断评定为“低信度”，科学界长期未能给出确切答案。该研究团队利用卫星观测识别了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，自主开发了一套冰雹生长轨迹的准三维模型，并结合国际主流气候模式与“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量化评估。

研究得出了明确的结论：未来的冰雹尺寸分布将整体向“大块头”方向偏移。相较于历史气候，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%。大冰雹数量的显著增多意味着对地面的总破坏力急剧攀升——近地面冰雹的累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅越明显。

为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象？张庆红解释说，研究揭示了其背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气将变暖且湿度增加，为云层提供更充沛的液态水和更强的上升气流，这如同为冰雹在云中生长提供了“丰沛养料”与“更强托举”，从而大幅提高其增长效率，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必须穿透的“暖层”。这样一来，个头小、能量弱的冰雹往往会在落地前被完全融化，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，冰雹的增长效应占据主导，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，低层大气表现为“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，加之融化层升高导致冰雹生长空间反而变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在风险随之减弱。

张庆红总结道：“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与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”，中国科学家为何能够率先突破这一难题？部分答案隐藏在60多位普通民众的冰箱里。

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“猎雹”行动，并赋予这项活动一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享道，这一创意灵感源于“自然界万物皆独一无二”的理念：世上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，同时记录下时间和地点；课题组则携带冰柜，通过飞机火车前往现场。

在过去的9年里，样本收集自祖国的四面八方。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，并由此催生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石。

研究成果已于近期发表在《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20世纪的冰雹样本就好了，但根本找不到。”他补充道：“我们从自己做起，为后人留下一些冰雹，以便未来有更先进的技术时可以进行研究。”

一项重要的科研成果的突破，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：“我们的最终目标是减轻冰雹给大众带来的灾害。”她补充道：“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，让研究成果不仅仅停留在论文发表层面，而是最终能够应用于实际，造福于大众。”（记者晋浩天）