北京大学冰雹换玛瑙最新研究进展登上Nature封面

去年5月，北京大学“冰雹课题小组”发起了一项名为“冰雹换玛瑙”的公众科学活动，当时在朋友圈引发广泛传播。如今，这项活动迎来了一个意义重大的后续进展。

今天，北京大学官方公众号正式披露：那些被大家小心翼翼收集、甚至放入冰箱保存的“小冰球”，竟然为一项关乎全球气候变化的重要研究积累了关键数据。这项研究成果，刚刚荣登国际顶级学术期刊《自然》（Nature）的封面。

该项研究从全球视角，定量揭示了在全球气候变暖背景下，冰雹尺寸分布与灾害潜势的演变规律。简而言之，它为未来如何评估冰雹风险、开展防灾减灾工作，甚至制定气候适应性规划，提供了扎实的科学依据。

北京大学公众号推文留言

冰雹突发性强，收集困难？课题组全国上门取冰雹

“冰雹换玛瑙”活动，实际上是北京大学物理学院张庆红教授课题组想出的一个“妙招”——邀请公众参与协助收集冰雹，共同推动科学研究。

规则十分简单：参与者需收集一定数量且符合要求的冰雹样本，妥善保存并记录相关信息。联系课题组后，他们会安排人员携带便携式冷冻设备，以最快速度上门取走样本，随后赠送一份精美的“玛瑙”纪念品。

实际上，这个“冰雹换玛瑙”活动从2016年起就已开始在朋友圈小范围尝试，而大规模正式发起是在2024年。之所以需要公众协助，核心原因在于：冰雹尺度小、突发性强，常规气象观测网很难精准捕捉。课题组无法提前定点蹲守，发动志愿者便成了最务实的方案。

为了确保研究样本始终处于冷冻状态，课题组成员真的带着小型移动冰箱，跑遍了全国各地。北至黑龙江，南至广西、贵州，西至西藏，东至山东、浙江、江苏、福建，众多志愿者都帮忙收集到了珍贵的冰雹样本。

用以接收冰雹样本的移动冰箱

为什么用玛瑙当礼物？因为它的切片和冰雹一样，独一无二

这个问题很有趣。课题组发现，玛瑙切片后，会呈现出一圈圈漂亮的纹路。你猜怎么着？冰雹切开后，同样有类似的一圈圈透明与不透明交替的纹理。更重要的是，每一颗玛瑙的切片，就像自然界中每一颗冰雹一样，都是独一无二的。这份礼物本身就是一种科学的隐喻。

冰雹横截面

“玛瑙”礼品

据课题组透露，虽然用玛瑙作为鼓励参与的手段，但绝大多数志愿者其实并非冲着玛瑙而来。很多人是各地气象系统的工作人员，甚至有人参与过一次后，第二年还会主动帮忙收集。这份热情本身就十分动人。

研究结论明确：气候变暖，冰雹会变得更大、更具破坏力

接下来，回到那篇登上Nature封面的论文。这是由北大物理学院大气与海洋科学系张庆红教授课题组，联合美国中央密歇根大学约翰·艾伦教授共同完成的。核心问题只有一个：在全球变暖的大背景下，未来的冰雹灾害究竟是会增强，还是减弱？

结论非常明确：未来的冰雹会变得更大，破坏力更强。

数据相当直观：未来近地面冰雹的尺寸分布，将整体向“大冰雹”方向偏移。与历史气候相比，30毫米以下的小冰雹发生频率将减少约4%到12%；而30毫米以上的大冰雹，其发生频率将大幅增加约38%到52%。大冰雹显著增多，直接导致全球冰雹灾害的破坏力急剧上升。近地面冰雹的累积动能——也就是砸向地面的总破坏力——预计将增加约37%到42%。碳排放量越高，这个增幅就越明显。

那么，背后的物理机制是什么？为什么大冰雹变多，小冰雹反而变少了？

一方面，未来低层大气变暖变湿，为云层提供了更充沛的液态水和更强的上升气流。冰雹在云中就像获得了“丰沛养料”和“更强托举”，增长效率大幅提高，大冰雹自然增多。

另一方面，全球变暖会抬升高空的融化层高度。这好比加厚了冰雹降落时要穿透的“暖层”。个头小、体质弱的冰雹，往往还没来得及落地，就在这个“暖层”中融化殆尽，最终导致近地面小冰雹数量减少。

有意思的是，这两种机制在全球不同区域博弈的结果，带来了显著的空间差异：

• 在中高纬度地区，比如中国北方、美国大平原和欧洲，低层大气表现出“强升温、弱增湿”的特点。这导致大气不稳定能量大幅增加，上升气流异常强劲。此时，冰雹的“增长效应”完全盖过了“融化效应”，更容易形成破坏力强的大冰雹，灾害潜势显著增强。
• 而在热带及季风区，比如赤道非洲和东南亚，情况正好相反。低层大气“升温弱、增湿强”，不稳定能量增加有限。加上融化层升高，冰雹的生长空间变薄，“融化效应”占据上风。冰雹在落地前被大量消耗，最终导致近地面冰雹尺寸减小，灾害潜势反而减弱。

简单总结：未来你在中国北方遇到大冰雹的可能性，比在东南亚要大得多。