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，但此前一直缺乏定论。现在，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，研究表明，未来冰雹不仅不会消失，反而可能变得更大、更具破坏力。研究预测，直径30毫米以上的大冰雹发生频率将增加38%至52%，全球冰雹的破坏潜势预计将提升37%至42%。
张庆红指出，冰雹是一种突发性强、破坏力大的极端天气事件，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内生长碰撞过程的复杂性，IPCC此前将未来冰雹灾害趋势的判定评级为“低信度”，科学界长期未能给出明确答案。此次研究中，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分析。
研究结论明确指出，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显著增加38%至52%。大冰雹数量的增加意味着砸向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，这一增幅越明显。
关于“大冰雹增多、小冰雹减少”的现象，研究揭示了其背后的双重物理机制。一方面，未来低层大气将变暖且湿度增加，为云层提供更充沛的液态水和更强的上升气流，这相当于为冰雹在云中生长提供了“丰沛养料”和“更强托举”，增长效率大幅提高，从而导致大冰雹数量增加。另一方面，全球变暖也将抬升高空融化层的高度，相当于加厚了冰雹落地前必须穿透的“暖层”，使得个头较小、强度较弱的冰雹在落地前就被融化，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。张庆红解释说，在中高纬地区，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，低层大气则是“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限，再加上融化层升高导致冰雹生长空间反而变薄，融化效应占据上风，近地面冰雹的尺寸反而减小，灾害潜势也随之减弱。
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与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关键的科学依据。
●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？答案的一部分，隐藏在60多位普通民众家中的冰箱里。
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。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，并为其取了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，即世上没有两颗相同的冰雹，也没有两块相同的玛瑙。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收集。
九年间，课题组收集了来自全国各地的样本。正是这些“小冰球”提供了地面真实数据。课题组通过分析样本中的离子、颗粒物和同位素，反演出冰雹的生长轨迹，并最终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，比发表论文更让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20世纪的冰雹样本就好了，但当时根本找不到。”他说：“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手段进行研究。”
一项重要的科研突破背后，往往是十年的坚持。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轻冰雹给大众带来的灾害。”她希望能够完善“研究—预报—应急措施”这一完整链条，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践，造福于大众。