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，这一长期存在的疑问，现在已有了明确的科学定论：冰雹不仅不会消失，反而将变得规模更大、破坏力更强。北京大学物理学院张庆红教授的研究团队与美国中央密歇根大学的合作者，首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹变化进行了定量评估。研究结果表明，直径大于30毫米的大冰雹发生频率预计将上升38%至52%，全球冰雹的潜在破坏力可能增长37%至42%。

张庆红教授指出，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气现象，在全球范围内频发。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，政府间气候变化专门委员会（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答案。研究团队通过卫星观测识别了全球近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。结合主流的国际气候模式和“伪全球变暖”方法，该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分析。

研究得出的结论清晰明确：未来冰雹的大小分布将整体向更大的尺寸偏移。与历史气候相比，小于30毫米的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而大于30毫米的大冰雹发生频率则显著增加38%至52%。大冰雹的显著增多意味着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%，并且碳排放量越高，这一增幅会越发明显。

关于为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红教授解释道，这背后存在双重物理机制。一方面，未来低层大气将呈现变暖和变湿的趋势，这将为云层提供更充足的液态水资源和更强的上升气流，使冰雹在云中获得“充沛养料”和“更强托举”，从而显著提高其增长效率，导致大冰雹的数量增加。另一方面，全球变暖也将抬升高空融化层的高度，这意味着冰雹在落地前需要穿透更厚的“暖层”。在这种情况下，体积较小、结构较弱的冰雹很可能在途中就被完全融化，从而导致小冰雹的数量不增反减。

这两种机制在不同区域的相互作用，导致了显著的空间差异。张庆红教授进一步说明，在中高纬度地区，例如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气表现为“强升温、弱增湿”，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，同时融化层升高导致冰雹生长空间变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而可能减小，灾害潜在风险随之减弱。

“这项研究首次从全球视角对气候变暖背景下冰雹尺寸分布和灾害潜在风险的变化规律进行了定量揭示，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。”张庆红教授说道。

●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”，中国科学家为何能率先突破这一难题？答案的一部分，就藏在60多户普通人家的冰箱里。

“冰雹的发生尺度小且来去迅速，常规观测手段难以捕捉。”张庆红教授表示。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，并为其赋予了一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红教授分享道，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，同时记录下发生的时间和地点；课题组则携带冰柜，通过飞机和火车前往现场。

在过去九年里，研究团队收集了来自全国各地的样本。正是这些“小冰球”提供了宝贵的地面真实数据。课题组通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素成分，反推出了冰雹的生长轨迹，并在此基础上催生了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这成为精确预测的基础。

虽然研究成果已发表于《自然》杂志并被选为当期封面，但比发表论文更让团队关注的，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分析。”

一项重要的科研成果的突破，背后是十年的不懈坚持。然而，对课题组而言，这并非终点。“我们的最终目标是减小冰雹对公众造成的灾害。”论文第一作者张诗怡表示，“希望能将研究、预报和应急措施这个完整的链条发展得更加完善，使研究成果能够超越论文发表的层面，最终应用于实际，造福于广大民众”。（记者晋浩天）