气候变暖对冰雹灾害的影响一直是政府间气候变化专门委员会（IPCC）关注的焦点，但此前缺乏确切答案。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的冰雹灾害演变进行了定量评估。研究结果表明，未来冰雹不仅不会消失，反而会变得更大、更具破坏力。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%，全球冰雹的破坏潜势可能上升37%至42%。

张庆红指出，冰雹是一种发生突然、破坏力强的极端天气事件，在全球多地都有频繁发生。然而，由于各地观测标准不统一，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断一直被标记为“低信度”，科学界未能给出明确结论。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。结合国际主流气候模型和“伪全球变暖”方法，研究团队定量评估了在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，未来的冰雹大小分布将整体向更大的方向偏移。与历史气候相比，30毫米以下的小冰雹发生频率预计会减少4%至12%，而30毫米以上的大冰雹发生频率则会显著增加38%至52%。大冰雹数量的显著增多，意味着砸向地面的总破坏力将急剧上升。近地面的冰雹累积动能预计将增加37%至42%，并且碳排放量越高，这一增幅会越明显。

关于为何会出现“大的更大、小的更少”的分化现象，张庆红解释说，这背后存在双重物理机制。首先，未来低层大气变暖并伴随湿度的增加，为云层提供了更充足的液态水和更强的上升气流，这使得冰雹在云中能够获得“充沛的养料”和“更强的托举”，从而提高增长效率，导致大冰雹数量增加。其次，全球变暖也导致高空融化层的高度上升，相当于加厚了冰雹落地前需要穿过的“暖层”。这样一来，个头较小、结构较弱的冰雹往往在落地前就被融化，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，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。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。相反，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。同时，融化层升高使得冰雹生长空间变薄，融化效应占了上风，导致近地面的冰雹尺寸反而减小，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地揭示了气候变暖背景下冰雹尺寸分布及其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）长期以来将冰雹趋势判定为“低信度”，中国科学家何以能率先突破这一难题？部分原因在于60多位普通民众家中冰箱里保存的样本。

张庆红指出，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，在2016年，课题组做出了一个富有创意的决定，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”。张庆红分享说，这一创意灵感来源于“自然界万物皆独一无二”的理念，如同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。活动要求公众在冰雹过后收集至少15颗样本并冷冻保存，同时记录下收集的时间和地点。课题组则携带冰柜，通过飞机和火车前往收集样本。

九年来，课题组收集了来自全国各地的样本。正是这些“小冰球”为地面观测提供了真实数据。课题组通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反推出冰雹的生长轨迹，并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。

该研究成果已发表在《自然》杂志上，并被选为当期封面文章。然而，比发表在《自然》杂志更令团队关注的是另一件事。课题组成员林翔宇表示：“要是能保存下20世纪的冰雹样本就好了，但现在根本找不到。”他补充说：“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进行分析。”

一项重要的科研成果突破，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小冰雹对大众造成的灾害。”她希望能够将“研究—预报—应急措施”这一完整的链条发展得更加完善，使研究成果不仅仅停留在论文发表层面，而是能够最终应用于实际，造福于大众。