全球变暖为何冰雹更大？科学家用玛瑙换冰雹揭秘

谈到全球变暖, 不少人的首个反应是: 天气愈发热, 冰雪进行融化, 故而那冰应逐渐变少才适宜。与此不同, 于盛夏之际闷热的雷暴云层当中, 另外一种冰——冰雹, 却正静静发生着改变变化着。不但没有变少, 反而展现出变大、变多的态势趋向, 给城市运转运行、农业生产以及交通运输造成带来了极大巨大的挑战困难。

这般情形好像是违背了那种直观的感觉, 然而科学方面的数据实实在在地揭示出了其背后所隐藏的真实情况。从2016年开始, 北京大学物理学院的张庆红教授所带领的课题组开展了一项称作“冰雹换玛瑙”的饶有趣味的活动。他们去邀请公众去收集自己身边的冰雹样本, 课题组会带着冷藏设备到人家那里去取样本, 还会给人家回赠精致美妙的玛瑙钥匙扣当作奖励。这些来自各个不同地方的“小冰球”, 变成了科学研究过程中生关重要的素材。经过长时间的严密监测以及深入分析, 研究团队一步一步逐渐弄清楚了在温度升高的环境当中冰雹强对流的变化规律, 最终确凿地证实: 气候变暖会明显地提高特大冰雹出现发生的概率。这一重要成果近期已发表在国际顶级学术期刊《自然》上。

那么, 为何地球呈现出变热的状态, 而冰雹尺寸却变得更大了呢? 其中的秘密隐匿于高空区域的云层里面。

针对高空云层这一情况而言, 如果尝试从我们自身的角度出发设想, 可以将其想象成是一个天然存在的“悬浮冷冻库”。随着海拔不断升高, 热源远离地面, 大气的温度会逐步下降。当气温低于0摄氏度时, 这个被称为“大冰库”的基本冷冻条件便达成了。然而, 仅仅仅是低温这种状况是不够的, 冰雹形成还需要另外一个关键的因素, 那就是充足的水源。

水源从何而来？恰恰来自地面。

炎热午后通常会出现冰雹是由于, 经过太阳长时间烘烤, 地面温度变得极高, 近地面大气受热进而膨胀, 密度随之降低, 当这种热空气达到某个阈值时, 就会带着地面蒸发的水汽猛烈向上爬升, 从而形成一条连接地面的“输送通道”, 这股暖湿气流将大量水汽源源不断送往高空, 如同电梯一般。

与此同时, 暖湿气流持续不断地往上升, 水汽碰到冷空气后开始凝结, 甚至出现冻结的情况, 进而形成了不计其数的细小云滴以及冰粒。就在这个时候, 强烈的上升气流好似功率极大的“升降机”, 把这些微小的冰粒持续托举到高空的冰冻区域。在这儿, 冰粒与过冷水滴反复进行碰撞、结合, 如同滚雪球那般越裹越大。每经历一次升降循环, 冰雹的体积就增大一点, 其内部结构也变得更为致密。

这一过程因全球变暖而加剧, 气温升高有着这样的意味, 那就是大气能够容纳更多的水汽, 每升高1摄氏度的时候, 大气持水能力约会增加7%, 更多的水汽被输送到高空, 这为冰雹的生长提供了更丰富的“原料”, 与此同时, 更强的热力不稳定性致使上升气流更加强劲, 这使得冰雹在云中停留的时间更长, 从而有机会长得更大。

所以, 在那看似矛盾的现象背后, 实际上是能量以及水汽循环加剧所导致的结果。这场被称作“冰雹换玛瑙”的科学探索, 不但使我们对于极端天气拥有了更深层次的理解, 还提醒着我们: 在全球变暖这个大背景之下, 极端天气事件所具备的频率以及强度, 有可能会超出我们预先的估计。面对日益变得频繁的强对流天气, 我们必须要更加着重去视气象预警, 做好防备灾害减少损失的准备, 以此来应对有可能会带来的消极影响。

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