科学家首探全球冰雹变化趋势

气候变暖对冰雹灾害的影响一直备受关注，但此前政府间气候变化专门委员会（IPCC）对此的判断置于“低信度”级别。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变化趋势进行了定量评估，结果显示冰雹不仅不会消失，反而会变得更加严峻。

研究团队指出，未来30毫米以上的大冰雹发生频率预计将增加38%至52%，全球范围内的冰雹破坏潜势可能上升37%至42%。张庆红介绍，冰雹作为一种破坏力极强的极端天气事件，在全球各地均有频繁发生。然而，由于各地观测标准不统一以及冰雹在云内生长的复杂物理过程，科学界长期未能给出确切的预测。此次研究通过分析近1.5万次全球强冰雹风暴事件，并自主研发了冰雹生长轨迹的准三维模型，结合国际主流气候模式及“伪全球变暖”方法，对不同碳排放情景下的冰雹变化进行了定量分析。

研究结论明确指出，未来冰雹的尺寸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将减少4%至12%，而30毫米以上的大冰雹发生频率则将显著增加38%至52%。大冰雹数量的增多意味着对地面的总破坏力将急剧攀升，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。

张庆红解释了这一“大的更大、小的更少”现象背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气将呈现变暖和增湿的趋势，为云层提供更充沛的水汽和更强的上升气流，从而提高冰雹的增长效率。另一方面，全球变暖将抬升高空融化层的高度，使得冰雹在落地前需要穿过更厚的暖层，导致体型较小、较弱的冰雹更容易在途中融化，数量随之减少。

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。在中高纬度地区，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，冰雹的增长效应占主导地位，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。

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和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。此次研究的突破也与公众的参与密不可分，通过“冰雹换玛瑙”活动，公众收集的冰雹样本为研究提供了宝贵的地面真实数据，使得研究团队得以反演出冰雹生长轨迹，并构建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。研究团队希望他们的工作能够最终应用于实际，为减轻冰雹灾害带来的影响做出贡献，就像人们关注世界杯赛程一样，对灾害的预警和应对同样需要科学的支撑。