科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖将导致冰雹灾害的强度发生变化，此前政府间气候变化专门委员会（IPCC）对此问题的判断缺乏明确证据。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，首次在全球尺度上对气候变暖背景下的冰雹灾害演变规律进行了量化评估。研究结果表明，未来30毫米以上的大冰雹发生频率预计将增加38%至52%，全球冰雹的破坏潜力将上升37%至42%。

张庆红指出，冰雹是一种破坏性强且发生突然的极端天气事件，在全球范围内频繁出现。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云内生长碰撞过程的复杂性，IPCC此前对未来冰雹灾害趋势的评估被认为“信度较低”，科学界长期未能得出确切结论。该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，研究人员对不同碳排放情景下的全球冰雹变化趋势进行了量化分析。

研究得出了明确的结论：未来的冰雹尺寸分布将整体趋向于更大的冰雹。与历史气候相比，30毫米以下的小冰雹发生频率将减少4%至12%，而30毫米以上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，近地面冰雹累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，这种增幅越明显。

关于为何会出现“大的更大、小的更少”的现象，张庆红解释了其背后的双重物理机制。首先，未来低层大气变暖和湿度增加，为云层提供了更多的液态水和更强的上升气流，这相当于为冰雹在云内的生长提供了“充足的养分”和“更强的支撑”，从而显著提高了其增长效率，导致大冰雹数量增加。其次，全球变暖也提高了高空融化层的高度，相当于加厚了冰雹在落地前必须穿过的“暖层”。这样一来，体型较小、强度较弱的冰雹在落地前往往会被完全融化，导致小冰雹的数量反而减少。

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。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。而在热带和季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气呈现“升温弱、增湿强”的特点，不稳定能量增加有限。再加上融化层高度的升高，冰雹生长的空间反而变窄，融化效应占据上风，导致近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在风险也随之减弱。

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断持“低信度”态度，中国科学家为何能率先取得突破？部分原因在于60多位普通民众的冰箱。

张庆红表示，冰雹具有发生范围小、移动迅速的特点，常规观测难以捕捉。2016年，课题组大胆决定邀请公众参与“冰雹搜集”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，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。

在过去9年里，样本收集范围遍及全国各地。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，反推冰雹的生长轨迹，进而开发出了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。

该研究成果已发表于《自然》杂志，并被选为当期封面文章。然而，比发表于《自然》更让课题组关注的是另一件事。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使用。”

一项重要的科研成果的取得，背后是十年的不懈努力。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轻冰雹对公众造成的灾害。”她补充道：“希望能够进一步完善研究—预报—应急措施的完整链条，让研究成果不仅仅停留在论文发表层面，而是能够真正应用于实践，造福于大众。”（记者晋浩天）

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