来源：环球时报
【环球时报报道 记者 李迅典】近日，北京大学张庆红教授团队联合美国中央密歇根大学约翰·艾伦教授的研究成果《气候变暖导致全球冰雹破坏潜势上升》登上国际顶级学术期刊《自然》封面，该成果首次从全球尺度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。取得这一成果离不开公众参与。去年5月，一场“鸭蛋大”的冰雹突袭北京后，社交媒体上流传的“冰雹换玛瑙”活动吸引了不少人注意。这场始于2016年的长期活动可不是“行为秀”，而是科研机构邀请公众通过收集冰雹参与科学研究。下冰雹具有突发性，目前天气预报还不能进行定时定点的预报，研究团队很难凭借自己的力量收集冰雹，因此希望邀请公众参与，帮助科学家获得珍贵的冰雹实物记录。时隔十年，当年被大家小心翼翼收进冰箱的“小冰球”，真的“砸”出了世界级成果。
冰雹是多了，还是少了？
张庆红教授团队在接受《环球时报》记者专访时首先提到一个颠覆常识的问题：全球变暖气温升高，冰雹这种“冷灾害”难道不该越来越少吗？“很多人觉得，全球变暖了，冷空气减弱，冰雹自然就少了、小了。这其实是对冰雹形成机制的典型误解。”
张庆红解释说，冰雹风暴本质上是一种强对流风暴，冰雹这种冰相粒子主要在高空冻结层以上产生，和地面有没有冷空气并没有直接关系。通俗地说：冰雹的“加工厂”建在几千米的高空，地面是冷是热，影响的是“工厂”的动力供应，而不是“工厂”能不能开工。
冰雹风暴
那么气候变暖究竟是怎样给冰雹“加料”的？张庆红用一套完整的物理逻辑揭开了谜底：大气对流的基本原理，是低层大气被地面加热后变热变轻，产生浮力开始上升；上升过程中，水汽凝结或凝华会释放潜热，这部分热量会进一步加热对流云内空气，让浮力更强、上升气流速度更高。
“上升气流的强度是冰雹能不能长大的关键。”张庆红打了个生动的比方，上升气流就像冰雹的“悬浮电梯”：气流越强，冰雹就能在高空冻结层停留越久，反复经历过冷水滴碰撞冻结，个头就越长越大。而气候变暖通过增加大气水汽容量，让雷暴云里的潜热释放更加强劲，相当于给“电梯”升了级，托举能力大幅提升，冰雹自然有了更充足的时间长成“大块头”。
测量冰雹直径
这也就解释了研究中最核心的结论：冰雹破坏潜势上升。针对这个让公众费解的专业概念，张庆红给出了极其形象的解读：“破坏潜势就像衡量‘冰雹这把锤子会变得多重’，锤子越重，砸下来的破坏力自然就越强。”
张庆红介绍说，冰雹造成破坏最直观的因素就是粒径大小。直径越大、质量越大的冰雹，落地撞击速度越高，携带的动能就越强，对农作物、车辆、建筑物的破坏能力也就呈指数级上升。小冰雹可能只是“挠痒痒”，几厘米的大冰雹就能砸穿玻璃、毁坏农田，甚至造成人员伤亡。研究中所说的“破坏潜势上升”，意味着未来全球部分地区出现更大、更具破坏力冰雹事件的概率在增加。
从“全民捡冰雹”到全球突破
10年来，张庆红团队已经收到超过100个热心民众收集的3000多个冰雹。每一颗市民送来的冰雹样本，都是真实世界里最珍贵的观测数据。
“冰雹是典型的中小尺度极端天气，形成发展涉及极其复杂的云微物理和动力过程。要在全球尺度上研究冰雹的未来变化，一直是气候领域的大难题。”张庆红坦言，这项研究之所以能登上《自然》封面，核心就在于它突破了长期困扰学界的技术瓶颈：首次实现全球尺度上未来冰雹灾害风险的系统性定量评估。
过去，传统研究方法依赖高分辨率数值模式进行模拟，但要在全球范围捕捉冰雹这种小尺度天气过程，需要极其精细的空间分辨率，计算量是天文数字。因此，长期以来全球冰雹灾害的未来变化研究，大多只能局限在局地区域，始终缺少全球视角的完整图景。
针对这一难题，张庆红团队另辟蹊径，创新性地发展并应用了一套物理机制驱动的冰雹生长模型。“我们保留了冰雹生长、融化等最关键的物理过程，同时大幅降低了计算成本，这样就能利用全球观测和气候模式资料，对未来不同温室气体排放情景下的冰雹灾害潜势变化进行大范围评估。”
在张庆红看来，“定量”二字是这项研究最厚重的价值所在。过去学界对冰雹与气候变化的研究，存在两个明显的短板：一是全球气候模式难以直接解析冰雹颗粒生长，大多只能通过对流不稳定性、水汽含量等环境条件间接推断，没法直接回答“冰雹会变大多少”；二是全球范围缺少对冰雹尺寸分布变化的系统评估，而恰恰是冰雹大小，决定了破坏力的数量级差异。“过去我们更多是判断‘气候变暖可能让冰雹风险增加’，这是一种定性的趋势认识。而现在我们的研究把它量化了：冰雹会变多大、破坏能力增强多少、哪些地区风险更突出，这些都有了明确的数字答案。”
从“可能增加”到“增加多少”，看似只是一步之遥，却让研究成果从学术判断变成了可以直接用于风险评估和决策支持的科学依据。农业生产该重点防护哪些区域、城市基础设施该按什么标准设计、保险行业该如何厘定风险等，这些现实问题，都能在定量研究的基础上找到更精准的答案。
“主动适应比被动应对更重要”
科学研究的最终价值，终究要落到现实应用中。当“全球冰雹破坏潜势上升”从学术结论变成公众需要面对的现实，农户、企业乃至城市管理者，该如何调整应对方式？
张庆红表示，“首先要明确一点：不是所有地区冰雹都会变多变强，而是部分地区大冰雹事件的潜在风险在增加。应对的关键是从‘被动应对灾害’转向‘主动风险管理’。”例如对于普通民众，需要提高对强对流天气的关注度和防范意识。冰雹往往伴随雷暴、大风，突发性强、预警时间短。强对流天气预警发布后，尽量减少户外活动，车辆及时停到有遮挡的位置，这些看似平常的举动，就能有效避免大冰雹造成的人身和财产损失。
对于农户，冰雹历来是农业生产的“杀手”。张庆红建议，未来需要更重视农业气象风险管理，一方面用好气象预警信息提前采取防护措施，推广防雹网等物理防护手段；另一方面也要善用农业保险等风险分担机制，把极端天气的经济影响降到最低。
对于企业和城市管理，张庆红提出更长远的建议：将冰雹风险纳入基础设施和风险管理体系。比如光伏设施、建筑外立面等易受冰雹影响的设施，在设计和维护阶段就应提高抗灾能力。
站在全球气候治理的高度，这项研究的意义更加深远。团队表示，气候变化的影响是全球性的，极端天气风险的应对也需要全球视角。这项全球尺度的定量评估，既能帮助各国政府提前识别高风险区域、优化防灾资源配置，也能为农业、保险、城市基建等领域提供科学依据，推动防灾减灾从“灾后恢复”向“灾前预防和主动适应”转变。
张庆红还提到气候公平的问题：“气候变化的风险不是均等分布的。发展中国家、小规模农业生产者、防护能力有限的社区，往往更容易受到极端天气的冲击。未来我们希望把冰雹灾害风险和当地的经济水平、社会脆弱性、适应能力结合起来，从‘灾害潜势’研究过渡到‘灾害经济损失预估’研究。”