科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖对冰雹灾害的影响一直备受关注，以往政府间气候变化专门委员会（IPCC）对此的判断置于“低信度”。然而，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变化趋势进行了定量评估，研究表明冰雹并不会消失，反而会变得更大、更具破坏力。

研究结果显示，未来30毫米以上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%。张庆红指出，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气，在全球多地频发。但由于观测标准不一和冰雹形成过程的复杂性，科学界长期未能给出确切的未来趋势。该研究团队通过卫星观测锁定全球近1.5万次强冰雹风暴事件，并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冰雹的变化。

研究结论明确指出，未来的冰雹尺寸分布将整体向大型化发展。与过去相比，30毫米以下的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而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砸向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。

张庆红解释了“大的更大、小的更少”这种分化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，为云层提供了更充足的水汽和更强的上升气流，这使得冰雹在云中能够更有效地增长，从而导致大冰雹数量增多。另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层的高度，冰雹在落地前需要穿过更厚的暖层，这使得体型较小、较弱的冰雹在到达地面之前就可能被融化，导致小冰雹数量减少。

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。张庆红提到，在中高纬度地区，如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气表现为“强升温、弱增湿”，大气不稳定能量显著增加，上升气流异常强劲，冰雹的增长效应占主导地位，大冰雹灾害潜势明显增强。而在热带和季风区，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，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，近地面冰雹尺寸反而减小，灾害潜势也随之减弱。

张庆红总结道，这项研究首次从全球视角定量阐明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”

中国科学家能够率先突破政府间气候变化专门委员会（IPCC）长期以来对冰雹趋势判定为“低信度”的难题，部分原因在于一项“充满想象力”的公众参与项目。

张庆红表示，冰雹发生尺度小、变化快，常规观测难以捕捉。2016年，课题组发起了名为“冰雹换玛瑙”的公众收集活动。该活动基于“万物独一无二”的理念，鼓励公众在冰雹后收集至少15颗样本并冷冻保存，记录时间和地点。团队则会携带冰柜前往现场收集。

9年来，课题组收集了来自全国各地的冰雹样本。这些样本提供了地面真实数据。通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素，课题组反演出冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发出适应全球的冰雹生长轨迹模型，这是实现精准预测的基础。

该研究成果已发表于《自然》期刊并成为当期封面文章。但对课题组而言，更重要的是为后人留下研究资料。课题组成员林翔宇表示，若能保存20世纪的冰雹样本，将非常有价值，但目前难以找到。他们希望通过自己的努力，为未来提供研究样本。

一项重要科研成果的突破往往需要长期的坚持。对该课题组而言，这只是一个开端。论文第一作者张诗怡表示，他们的最终目标是减少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，造福大众。