科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖是否会加剧或减弱冰雹灾害？这一长期困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题，现在已经有了明确的答案：未来的冰雹不仅不会消失，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，首次在全球范围内定量评估了气候变暖背景下冰雹灾害的变化趋势。研究结果表明，直径超过30毫米的大冰雹的发生频率预计将增加38%至52%，全球冰雹的破坏潜力预计将上升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现象，在全球多地频发。然而，由于各地观测标准不统一以及冰雹在云中生成碰撞的物理过程极为复杂，IPCC此前一直将未来冰雹灾害趋势的判定置于“低信度”范畴，科学界长期未能给出确切结论。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，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式和“伪全球变暖”方法，该团队定量评估了不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

研究结论明确指出：未来的冰雹尺寸分布将整体向更大的尺寸偏移。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%。大冰雹的显著增多意味着其对地面的总破坏力将急剧攀升。近地面冰雹的累积动能预计将增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅将越发明显。

为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象？张庆红解释说，研究揭示了背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气将变暖并变得更加湿润，为云层提供了更充沛的液态水和更强的上升气流。这相当于为冰雹在云中的生长提供了“充足的养料”和“更强的支撑”，从而显著提高了增长效率，导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也抬高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”。这样一来，体积小、强度弱的冰雹在落地前往往会被完全融化，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，低层大气则呈现“升温弱、增湿强”的特点，不稳定能量增加有限。加之融化层升高，冰雹生长的空间反而变薄，融化效应占据上风，导致近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害的潜在风险随之减弱。

张庆红总结道：“这项研究首次从全球视角定量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，并为其赋予了一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享道，这一创意灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念：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；课题组则带着冰柜，通过飞机和火车前往现场。

在过去的9年里，样本收集的足迹遍布全国各地。正是这些“小冰球”提供了宝贵的地面真实数据。课题组对样本中的离子、颗粒物和同位素进行分析，反演出冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发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。

研究成果已于日前发表在《自然》杂志上，并被选为当期封面。然而，比发表论文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，但当时根本找不到。”他接着说：“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分析。”

一项重要的科研成果的突破，背后是十年的不懈坚持。但对课题组而言，这并非终点。论文的第一作者张诗怡表示：“我们的最终目标是减小冰雹对公众造成的灾害。”她补充道：“希望能进一步完善研究—预报—应急措施这一完整的链条，让我们的研究成果不仅仅停留在发表论文的层面，而是最终能够应用于实际，造福于大众。”（记者 晋浩天）