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开展的全球性研究，首次量化分析了气候变暖对冰雹灾害的影响。研究表明，冰雹在未来并不会消失，反而会变得更大、更具破坏力，这一发现为长期以来困扰政府间气候变化专门委员会（IPCC）的问题提供了明确答案。

张庆红解释说，冰雹是一种破坏性强且突发性高的极端天气现象，在全球许多地区都频繁发生。然而，由于各地观测标准不一以及冰雹在云中形成的物理过程极其复杂，IPCC此前一直将未来冰雹灾害的预测判定为“低信度”，科学界也未能就此给出确切结论。此次研究团队通过卫星观测，锁定了全球约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式和“伪全球变暖”方法，他们对不同碳排放情景下全球冰雹的变化趋势进行了定量评估。

研究结果明确指出，未来的冰雹大小分布将整体趋向更大。与历史气候相比，小于30毫米的小冰雹发生频率预计将减少4%至12%，而大于30毫米的大冰雹发生频率则会显著增加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将增加37%至42%，且碳排放量越高，这种增幅越明显。

关于“大的更大、小的更少”这一现象，研究揭示了双重物理机制。一方面，未来低层大气将变得更暖、更湿润，为云层提供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多“养料”和“托举”，增长效率大幅提升，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需要穿透的“暖层”。这样一来，体型较小、生长条件相对较弱的冰雹在落地前可能就被完全融化，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，如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气表现为“强升温、弱增湿”，大气不稳定能量显著增加，上升气流异常强劲，冰雹的增长效应占据主导地位，大冰雹灾害的潜在风险将显著增强。而在热带及季风区，例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，同时融化层升高使得冰雹生长空间变薄，融化效应占优，因此近地面的冰雹尺寸反而可能减小，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地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。

新闻背景

“让成果不止于发文”

针对长期以来IPCC将冰雹趋势判定为“低信度”的问题，中国科学家如何率先取得突破？部分答案隐藏在60多位普通家庭的冰箱中。

张庆红解释道，冰雹发生范围小且来去迅速，常规观测难以捕捉。2016年，课题组大胆决定邀请公众参与“猎雹”活动，并赋予其一个富有诗意的名字——“冰雹换玛瑙”。张庆红分享说，这一创意灵感来源于“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，同时记录时间和地点；课题组则携带冰柜，通过飞机和火车前往现场收集。

在过去的9年里，课题组收集了来自全国各地的样本。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，反演出冰雹的生长轨迹，并据此开发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。

研究成果已发表于《自然》杂志，并被选为当期封面。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，但根本找不到。我们从自己做起，为后人留下一些冰雹，等未来有更先进的研究手段时再进行研究。”

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小冰雹对公众造成的灾害。希望能将研究—预报—应急措施这个完整的链条发展得更加完善，让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。”