科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖后，冰雹灾害到底会变强还是变弱?这个困扰政府间气候变化专门委员会(IPCC)多年的问题，如今有了明确答案——未来冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏力。日前，北京大学物理学院张庆红课题组联合美国中央密歇根大学团队，首次从全球角度定量评估了气候变暖背景下冰雹灾害的演变规律，结果显示，30毫米以上大冰雹发生频率将增加38%至52%，全球冰雹破坏潜势预计上升37%至42%。

张庆红介绍，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气，在全球多地频繁发生。然而，由于各地观测标准不一、冰雹在云中生长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判定为“低信度”，科学界长期未能给出确切答案。研究团队利用卫星观测锁定了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，自主研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与“伪全球变暖”方法，定量评估了不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

结论直截了当：未来的冰雹谱分布将整体向“大块头”方向偏移。与历史气候相比，30毫米以下小冰雹的发生频率将减少4%至12%，而30毫米以上大冰雹的发生频率则大幅增加38%至52%。大冰雹显著增多，意味着砸向地面的总破坏力急剧攀升——近地面冰雹累积动能预计增加37%至42%，且碳排放量越高，这一增幅越明显。

为什么会出现“大的更大、小的更少”的分化?“研究揭示了背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气变暖变湿，为云层提供了更丰沛的液态水和更强的上升气流，冰雹在云中犹如获得了‘丰沛养料’与‘更强托举’，增长效率大幅提高，大冰雹数量随之攀升;另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层高度，如同加厚了冰雹落地前必须穿透的‘暖层’，个头小、“体质弱”的冰雹往往半路就被融化殆尽，导致小冰雹数量不升反降。”张庆红说。

这两种机制在不同地区的博弈，带来了显著的空间差异。她表示，在中高纬地区，比如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气“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绝对优势，大冰雹灾害潜势显著增强。而在热带及季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，加之融化层升高、冰雹生长空间反而变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹尺寸反而减小，灾害潜势随之减弱。

“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，为未来冰雹风险评估、防灾减灾和气候适应性规划提供了关键科学依据。”张庆红说。

●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)长期判定冰雹趋势为“低信度”，中国科学家凭啥能率先破题?答案的一部分，藏在60多位普通人家的冰箱里。

“冰雹在小尺度来去迅速，常规观测难以捕捉。”张庆红说。2016年，课题组做了个“充满想象力”的决定：邀请公众一起“猎雹”，活动被赋予一个浪漫名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享道，这一创意灵感源于“自然界万物皆独一无二”的理念：世上没有两颗相同的冰雹，也没有两块相同的玛瑙。公众在冰雹后收集至少15颗样本冻存，记录时间地点;团队则携冰柜，乘飞机火车奔赴现场。

9年来，样本来自天南海北。正是这些“小冰球”提供了地面真值。课题组分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反演出冰雹生长轨迹，催生了适应全球的冰雹生长轨迹模型——这是精准预测的基石。

研究成果日前发表于《自然》，并被选为当期封面，但比发《自然》更让团队在意的是另一件事。“要是能留存20世纪的冰雹样本多好，但根本找不到。”课题组成员林翔宇说，“我们从自己做起，给后人留一些冰雹，等未来有更好的手段再研究。”

一项重要科研成果的突破，背后是十年坚持。但对课题组而言，这远非终点。“我们的最终目标是减小冰雹对大众造成的灾害。”论文第一作者张诗怡说，“希望能将研究—预报—应急措施这个完整链条发展得更完美，让成果不止于发表论文，而是最终应用于实际、造福于大众”。