气候变暖是否会加剧冰雹灾害，这一长期悬而未决的问题，现在有了明确的研究结论。北京大学物理学院的张庆红课题组与美国中央密歇根大学的团队合作，首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹变化趋势进行了定量评估。研究表明，未来冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏性。具体而言，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预计将上升37%至42%。
冰雹作为一种突发性强、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）此前对未来冰雹灾害趋势的判断一直持“低信度”态度。此次研究团队通过卫星观测，锁定了全球近1.5万次强冰雹风暴事件，并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和“伪全球变暖”方法，他们定量评估了不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。
研究得出的结论是，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，30毫米以下的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而30毫米以上的大冰雹发生频率则大幅增加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增加37%至42%，且碳排放量越高，增幅越明显。
研究揭示了“大的更大、小的更少”这种分化现象背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气变暖变湿，为云层提供了更充沛的液态水和更强的上升气流，这使得冰雹在云中能够获得更充足的“养料”和“托举”，生长效率大幅提高，导致大冰雹数量攀升。另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层的高度，增加了冰雹落地前必须穿透的“暖层”厚度。这使得个头小、体质弱的冰雹在落地前往往被融化殆尽，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。张庆红指出，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，冰雹的增长效应占据绝对优势，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，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在风险随之减弱。
张庆红表示，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）长期以来对冰雹趋势的判定为“低信度”，中国科学家能够率先突破这一难题，部分原因在于他们获得了60多位普通民众家中冰箱里的样本支持。
张庆红解释说，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。因此，课题组在2016年做出了一个富有创意的决定，邀请公众参与“猎雹”行动，并将其命名为“冰雹换玛瑙”。这一灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念，正如没有两颗相同的冰雹，也没有两块相同的玛瑙。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，通过飞机火车前往现场收集样本。
在过去的9年里，课题组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，反推出了冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发出了适应全球范围的冰雹生长轨迹模型，这为精准预测奠定了基础。
研究成果日前已发表于《自然》杂志，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手段进行研究。
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，这只是一个开始。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。”她希望能够进一步完善“研究—预报—应急措施”这一完整链条，让研究成果能够真正应用于实际，造福于大众，而不仅仅停留在发表论文的层面。
