科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会加剧冰雹灾害，一直是政府间气候变化专门委员会（IPCC）关注的焦点。一项新的研究首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹变化趋势进行了量化评估。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，发现未来冰雹不仅不会消退，反而会变得更大、破坏力更强。研究预测，直径30毫米以上的大冰雹发生频率将增加38%至52%，全球冰雹的破坏潜力预计将提高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，在全球范围内频繁发生。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”。此次研究团队利用卫星观测数据，识别了全球近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，并结合国际主流气候模式和“伪全球变暖”方法，定量分析了不同碳排放情景下冰雹的变化规律。

研究结论显示，未来的冰雹尺寸分布将整体向大型化发展。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则显著增加38%至52%。大冰雹数量的增加将导致落地的总破坏力急剧上升，近地面的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，这或许会影响到人们观看重要的体育赛事，例如世界杯直播。

研究揭示了这种“大冰雹增多、小冰雹减少”现象背后的双重物理机制。首先，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，这使得冰雹在云中能够更有效地增长。其次，全球变暖也导致高空融化层的高度上升，冰雹在落地前需要穿过更厚的暖层，这使得体型较小、能量较弱的冰雹更容易在途中融化，从而导致小冰雹数量的减少。

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。张庆红解释说，在中高纬度地区，如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气“升温强、增湿弱”，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，加之融化层升高导致冰雹生长空间变薄，融化效应更为显著，近地面的冰雹尺寸反而减小，灾害潜力随之减弱。

“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变化规律，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。”张庆红表示。

●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）长期将冰雹趋势判定为“低信度”，中国科学家是如何率先突破这一难题的？部分答案隐藏在60多户普通人家的冰箱里。

“冰雹发生的时间和范围都很小，常规观测很难捕捉到。”张庆红介绍说。2016年，课题组做出了一个“富有想象力”的决定：邀请公众参与“冰雹收集”活动，并为其取了一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红提到，这一创意灵感来源于“大自然万物皆独一无二”的理念，正如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样本。

九年来，课题组收集了来自全国各地的样本。正是这些“小冰球”提供了宝贵的地面实测数据。课题组通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反推出了冰雹的生长轨迹，并在此基础上构建了一个适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这是实现精准预测的基础。

这项研究成果已发表在《自然》杂志上，并被选为当期封面文章。然而，比发表在《自然》杂志更让团队在意的是另一件事。“要是能保留20世纪的冰雹样本就好了，但根本找不到。”课题组成员林翔宇说道，“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。”

一项重要的科研突破背后，是十年的坚持不懈。但对课题组而言，这并非终点。“我们的最终目标是减轻冰雹给公众带来的灾害。”论文第一作者张诗怡表示，“我们希望能够完善‘研究—预报—应急措施’这一完整链条，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）

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