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一项由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的研究，首次在全球范围内对气候变暖背景下的冰雹灾害变化趋势进行了定量评估。研究结果表明，未来冰雹不仅不会减少，反而可能变得更大、更具破坏力。具体而言，直径在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%。

张庆红解释说，冰雹是一种破坏性极强的突发性极端天气事件，尽管在全球多地频繁发生，但由于观测标准不统一以及冰雹在云内生长碰撞过程的复杂性，政府间气候变化专门委员会（IPCC）此前一直将未来冰雹灾害的预测判定为“低信度”。此次研究团队通过利用卫星观测数据识别了全球近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，研究人员得以定量分析不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势。

研究得出的明确结论是，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，近地面冰雹的累积动能预计会增加37%至42%，且碳排放量越高，这种增长幅度越明显。

研究进一步揭示了“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，这使得冰雹在云中能够获得“更丰富的养料”和“更强的支撑”，从而大幅提高其增长效率，导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也导致高空融化层的高度上升，这相当于增加了冰雹在落地前必须穿透的“暖层”厚度。这样一来，体积较小、强度较弱的冰雹在穿过这个增厚的暖层时，往往会在半途中被完全融化，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，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，在热带和季风区，如赤道非洲和东南亚，低层大气表现为“升温弱、增湿强”，不稳定能量的增加有限。同时，融化层升高使得冰雹的生长空间反而变薄，融化效应占据上风，导致近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜在风险随之减弱。

张庆红总结道，这项研究首次从全球视角定量阐明了气候变暖背景下冰雹尺寸分布及其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”

尽管政府间气候变化专门委员会（IPCC）长期以来将冰雹趋势的预测判定为“低信度”，但中国科学家率先取得了突破。这部分得益于一项别出心裁的公众参与科研项目，其灵感甚至来源于普通家庭的冰箱。

张庆红提到，冰雹具有发生范围小、变化迅速的特点，常规观测难以有效捕捉。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“搜集冰雹”的活动，并将其命名为“冰雹换玛瑙”。张庆红解释说，这一创意源于“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，同时记录下收集的时间和地点。课题组则会携带冰柜，通过飞机和火车前往各地收集这些样本。

在过去的9年里，课题组收集了来自全国各地的冰雹样本。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、颗粒物和同位素成分，反推出了冰雹的生长轨迹，并在此基础上开发出了一套适用于全球的冰雹生长轨迹模型，这成为精准预测的基础。

这项研究成果已在《自然》期刊上发表，并被选为当期封面文章。然而，比发表在《自然》上更让团队重视的是另一件事。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，但当时根本找不到。”他补充道：“我们从自己做起，为后人留下一些冰雹样本，以便未来在技术更先进时进行研究。”

一项重要的科研突破往往需要十年的坚持。但对该课题组而言，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危害。我们希望能够进一步完善研究—预报—应急措施这一完整链条，让我们的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践，造福于大众。”