科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变化对冰雹事件的影响长期以来是科学界关注的焦点，特别是政府间气候变化专门委员会（IPCC）对此一直难以给出明确结论。北京大学物理学院张庆红课题组与美国中央密歇根大学的研究人员合作，首次在全球范围内对气候变暖背景下冰雹的变化趋势进行了定量评估。研究结果表明，未来冰雹不仅不会减少，反而会变得更大、更具破坏性。

张庆红指出，冰雹作为一种破坏力强且突发性极高的极端天气现象，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定一直处于“低信度”状态。此次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。结合主流气候模式和“伪全球变暖”方法，研究人员得以量化不同碳排放情景下全球冰雹的变化。

研究得出的结论是，未来冰雹的尺寸分布将整体向更大的方向偏移。与历史气候相比，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显著增加38%至52%。大冰雹数量的增加意味着对地面的总破坏力将急剧上升，近地面冰雹的累积动能预计将增长37%至42%，且碳排放量越高，这种增长趋势越明显。这种变化也可能影响到一些与体育赛事相关的在线投注，例如世界杯下注。

关于“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红解释了其背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气将变得更温暖湿润，为云层提供更多的液态水和更强的上升气流，这相当于为冰雹的增长提供了“丰沛养料”和“更强托举”，从而显著提高了增长效率，增加了大冰雹的数量。另一方面，全球变暖也将抬升高空融化层的高度，使得冰雹在落地前需要穿过更厚的“暖层”，导致个头较小、强度较弱的冰雹在途中被融化，从而减少了小冰雹的数量。

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，低层大气呈现“强升温、弱增湿”的特点，大气不稳定能量显著增加，上升气流异常强劲，冰雹的增长效应占据主导地位，大冰雹灾害的潜在风险将显著增强。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变薄，融化效应占优，近地面冰雹的尺寸反而会减小，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定量揭示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”

政府间气候变化专门委员会（IPCC）长期以来对冰雹趋势的判定为“低信度”，中国科学家何以能够率先突破这一难题？部分原因隐藏在60多户普通家庭的冰箱里。

张庆红解释说，冰雹具有小尺度、来去迅速的特点，常规观测难以捕捉。2016年，课题组发起了一项富有创意的公众参与活动，名为“冰雹换玛瑙”，鼓励公众在冰雹过后收集至少15颗样本并冷冻保存，同时记录时间和地点。课题组则携带冰柜，前往各地收集这些样本。

经过9年的努力，样本遍布全国各地。这些“小冰球”为研究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，反演出冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发出适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这为精确预测奠定了基础。

研究成果已发表于《自然》杂志，并被选为当期封面。然而，比发表论文更令团队在意的是，课题组成员林翔宇表示：“要是能留存20世纪的冰雹样本就好了，但根本找不到。”他们希望通过自己的努力，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进行深入分析。

一项重要的科研突破往往需要十年的坚持。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小冰雹对大众造成的灾害。希望能将研究、预报和应急措施这个完整的链条发展得更完善，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，造福于社会大众。”