气候变暖是否会增强或减弱冰雹灾害？这一长期未决的问题，现已得到明确答案——冰雹不仅不会消失，反而将变得更大、更具破坏力。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，首次在全球范围内对气候变暖背景下冰雹灾害的变化趋势进行了定量评估。研究表明，未来直径30毫米以上的冰雹发生频率将增加38%至52%，预计全球冰雹的破坏潜势将上升37%至42%。
张庆红指出，冰雹作为一种突发性强、破坏力大的极端天气现象，在全球多地频发。然而，由于各地观测标准不统一以及冰雹在云中形成过程的复杂性，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评级为“低信度”，科学界未能给出确切结论。研究团队利用卫星观测数据，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型和“伪全球变暖”方法，团队定量评估了不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。
研究结果显示，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，直径30毫米以下的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而直径30毫米以上的大冰雹发生频率将大幅增加38%至52%。大冰雹数量的显著增多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，增幅越明显。
关于为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红解释道，这背后存在双重物理机制。一方面，未来低层大气变暖且湿度增加，为云层提供了更充足的液态水和更强的上升气流，这为冰雹的增长提供了“丰沛养料”和“更强托举”，显著提高了增长效率，从而导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也抬升了高空融化层的高度，相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”。个体较小、强度较弱的冰雹往往在落地前就被完全融化，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主导地位，大冰雹灾害的潜势显著增强。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减小，灾害潜势随之减弱。
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变化规律，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？部分答案隐藏在60多位普通民众家中的冰箱里。
张庆红表示，“冰雹的出现和消散非常迅速，常规观测难以捕捉。”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”活动，并赋予其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：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，同时记录下时间和地点；课题组则携带冰柜，通过飞机和火车前往现场。
九年间，样本收集自全国各地。正是这些“小冰球”提供了地面的真实数据。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，并在此基础上开发了适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这成为精准预测的基础。
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关注的是另一件事。课题组成员林翔宇表示，“我们很希望能保存20世纪的冰雹样本，但根本找不到。”他补充道，“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手段进行研究。”
一项重要的科研突破背后，是十年的不懈坚持。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少冰雹对公众造成的灾害。”她期望能够完善“研究—预报—应急措施”的完整链条，使研究成果能够超越论文发表的层面，最终应用于实际，造福大众。
