news.sciencenet.cn 2026/7/25 11:15
为什么气候变暖，冰雹反而越大
随着全球变暖，冰川退缩、积雪融化，或许一些人会认为，一个更热的地球，应该意味着“冰越来越少”。
但天空中却存在例外。在盛夏的雷暴云里，有一种冰正在快速生长——冰雹。冰雹往往给城市运行、农业生产、交通运输等带来不利影响。
有不少人好奇：为什么全球变暖的同时，冰雹却好像越来越大？
2016年起，我们课题组发起了一场“冰雹换玛瑙”的活动：邀请各地的朋友们收集冰雹样本，我们携带冷藏设备上门取样，并回赠玛瑙钥匙扣。
这些收集到的“小冰球”，成为我们做科学研究的关键素材。我们逐步摸清了升温环境下冰雹强对流的变化规律，证实气候变暖会显著提升特大冰雹的发生概率，相关成果近期在国际学术期刊《自然》发表。
冰雹的秘密，藏在高空的云层中，那里犹如一个天然悬浮的冷冻库。
随着逐渐远离地面的大热源，大气温度会逐渐下降，在达到一定高度、气温低于0摄氏度后，“大冰库”的冷冻条件就达成了，但还差一个关键因素——水源。
而水源，恰恰来自地面的输送。
冰雹通常在炎热的午后出现，这是因为地面经过较高温度的“烘烤”，近地面大气逐渐变热膨胀、密度变低，达到某个阈值后，会带着地面蒸发的水汽一同向上爬升，形成一条连接地面与高空的“输送通道”。
随着暖湿气流不断上升，水汽开始凝结甚至冻结，形成大量云滴和冰粒，这为冰雹的形成提供了水源。而强烈的上升气流，则像一台巨大的“升降机”，将这些云滴和冰粒不断托举到高空，让它们在冰冻区中反复碰撞、生长，冰雹“胚胎”像滚雪球一样变大，最终形成一颗颗从天而降的冰雹。
冰雹的大小跟全球变暖有什么关系？
这台天空中的“升降机”，所用的“燃料”是水汽。水汽从气态变成液态或固态时，会释放隐藏在其中的能量——潜热。这些能量不断加热上升气流，使雷暴云像一座持续运转的巨大发动机。
而更高的温度，意味着大气能够容纳更多水汽。水汽被输送到高空之后，会释放更多潜热，“升降机”就有了更强的动力。同时，更多水汽也意味着更丰富的云水供应。简单来说，变暖的大气就像同时给雷暴云装上更强的发动机、提供更多的原材料，冰雹因此有机会在云中停留更久、积累更多冰层，最终变得更大。
当然，冰雹的旅程并不会止步于云中。它从高空降落的那一刻，就开始融化。体积较小的冰雹，融化速度更快，往往会在到达地面前变成雨滴，而体积较大的冰雹由于自身储存的冰量更多，融化速度更慢，最终较完整地落地。
全球变暖改变了自然灾害的规律，这项研究为未来的冰雹防灾减灾策略提供了理论依据，让我们不仅能更好地认识现在的冰雹，也能找到更有效的方式去应对它。
（作者为北京大学物理学院大气与海洋科学系教授，本报记者吴丹采访整理，张诗怡对本文亦有贡献）