來源：九派新聞

5月13日，北京一天之內(nèi)經(jīng)歷了“冰”“火”兩重天，白天最高氣溫達(dá)32℃，晚間卻遭遇今年以來最強(qiáng)的一次冰雹天氣。據(jù)統(tǒng)計，當(dāng)日16時至22時，北京市大部地區(qū)出現(xiàn)分散性冰雹天氣，最大冰雹直徑5厘米左右。

中國氣象局發(fā)文解釋，北京白天較高的氣溫為冰雹提供了熱力驅(qū)動的上升氣流，而高空冷空氣與濕熱氣流的碰撞則構(gòu)建了冰雹形成的“冰工廠”。這種“上冷下熱”的劇烈對流，加上水汽與動力條件的配合，使得“白天較熱，夜間降冰雹”成為可能。

九派新聞注意到，有網(wǎng)友分享一則由北京大學(xué)物理學(xué)院冰雹課題組發(fā)布的名為“冰雹換瑪瑙”的活動推文，引發(fā)廣泛關(guān)注。文章建議收集者選擇外表面相對干凈的冰雹樣本，放在冰箱中，樣本冰雹數(shù)量15顆以上，盡量包含一次事件不同直徑大小的冰雹。同時希望收集者記錄收集冰雹的詳細(xì)時間（精確到分鐘）和地點(diǎn)，課題組將會派人攜便攜式冷凍設(shè)備以最快的速度上門取回樣本，屆時送上精美的“瑪瑙”紀(jì)念品一份。

14日，九派新聞聯(lián)系到該課題組成員、北京大學(xué)物理學(xué)院大氣與海洋科學(xué)系博士研究生林翔宇，其表示，非常感謝大家關(guān)注到這個活動，同時希望大家在收集冰雹時能優(yōu)先保證自己的安全。收集到冰雹之后，課題組會偏向于關(guān)注冰雹事件的成因。

網(wǎng)友發(fā)布的推文轉(zhuǎn)載帖。圖/社交平臺

【1】因無法預(yù)測冰雹天氣而開始，絕大多數(shù)志愿者不為瑪瑙而來

九派新聞注意到，“冰雹換瑪瑙”的推文于2024年5月10日發(fā)布。文中指出，最近冰雹與其伴隨的大風(fēng)天氣在我國多地頻發(fā)，造成了嚴(yán)重的災(zāi)害，在全球氣候變暖的背景下，類似冰雹這種極端災(zāi)害天氣的頻率與強(qiáng)度如何變化還是一個未解難題。冰雹等強(qiáng)對流天氣具有尺度小、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn)，并且目前常規(guī)氣象觀測網(wǎng)難以捕捉到冰雹事件的信息，這些因素給預(yù)報工作帶來了很大難度。

“但是，您的參與可以幫助科學(xué)家理解冰雹在云內(nèi)的增長機(jī)制，進(jìn)而幫助我們提高冰雹的預(yù)報水平，減少國家和民眾的經(jīng)濟(jì)損失。這是真的。2016年開始，我們在朋友圈嘗試發(fā)出收集冰雹的請求，截至目前，得到了63位朋友的幫助，他們收集的冰雹幫助我們確定了冰雹中的可溶離子、不可溶顆粒物和同位素組成。根據(jù)這些組分隨冰雹半徑的變化，我們推斷雹暴內(nèi)的氣溶膠來自局地，并反演了單顆冰雹的生長軌跡。我們還擬合了冰雹內(nèi)不同種類顆粒物的譜分布，盡管存在不確定性，但可以應(yīng)用于未來天氣和氣候模式中的微物理參數(shù)化方案。這些研究成果已經(jīng)發(fā)表?？茖W(xué)結(jié)論的發(fā)現(xiàn)離不開大家的幫助。今年，我們再次懇請大家參與我們的冰雹追蹤計劃，幫助我們收集冰雹?！?/p>

林翔宇介紹，“冰雹換瑪瑙”的活動開展至今已有近9年，他于2019年進(jìn)入到課題組，也是從2019年開始參與此項(xiàng)活動，目前他是活動的主要負(fù)責(zé)人之一。

“其實(shí)這不僅僅是一個收集活動，更是一個科學(xué)項(xiàng)目。最開始是我的導(dǎo)師張慶紅教授先有了這個想法，那個時候大多數(shù)人研究冰雹做的都是模擬統(tǒng)計，我們想更接地氣一點(diǎn)，從實(shí)際出發(fā)，從冰雹樣本出發(fā)、以實(shí)驗(yàn)室的分析手段去研究冰雹。”他說。

林翔宇進(jìn)一步解釋，由于冰雹的預(yù)報準(zhǔn)確率很低、提前預(yù)報的時間也很短，收集冰雹是一件很困難的事，有時氣象局發(fā)布了冰雹預(yù)警卻沒下冰雹，有時沒發(fā)預(yù)警又降下來了，課題組無法提前預(yù)知哪里會下雹、再去蹲守，“這是不現(xiàn)實(shí)的”，因此課題組想到發(fā)動志愿者來幫忙收集冰雹樣本。

“我們課題組的學(xué)生一旦看到了氣象局發(fā)布的冰雹預(yù)警，一般都會先關(guān)注雷達(dá)觀測的情況，一旦觀測結(jié)果顯示云內(nèi)已開始形成冰雹了，就會提前在學(xué)院院子里放好收集冰雹的箱子。昨天我們只收集到了一些小于1厘米的冰雹，等到收進(jìn)實(shí)驗(yàn)室里時幾乎都已經(jīng)化完了，但從昨晚開始已經(jīng)有七八位志愿者聯(lián)系我們，想要送給我們他們收集到的冰雹，我正打算這兩天上門拜訪將樣品收回來?！彼f。

推文中強(qiáng)調(diào)，雖然樣本量越多越好，但還是建議收集15顆以上的冰雹，盡量包含一次事件不同直徑大小的冰雹。同時，希望能記錄收集冰雹的詳細(xì)時間（精確到分鐘）和地點(diǎn)。

對此，林翔宇表示，很多志愿者在收集時，會出于為課題組考慮的心態(tài)，收集一些看起來更好看或是覺得更少見的大冰雹，但通過研究發(fā)現(xiàn)，大冰雹和小冰雹的增長行為或是在云內(nèi)的運(yùn)動過程是有區(qū)別的，所以課題組希望能夠盡量收集到不同樣本尺寸的冰雹。

至于要記錄收集冰雹的時間和地點(diǎn)，是因?yàn)樵谘芯勘⒌倪^程中，需要與氣象觀測資料進(jìn)行對比，以研究其生長過程，有具體的降雹時間和地點(diǎn)方便課題組利用對應(yīng)時間和空間的氣象觀測資料，如雷達(dá)與探空數(shù)據(jù)。

瑪瑙紀(jì)念品。圖/冰雹課題小組

用冰雹換取的瑪瑙究竟長什么樣？其介紹，那是一個掛有瑪瑙片的鑰匙墜。之所以想到用瑪瑙是因?yàn)檎n題組發(fā)現(xiàn)將瑪瑙切成片之后，有的瑪瑙會呈現(xiàn)出一圈一圈的紋路，而將冰雹切開后，里面也是一圈一圈的透明與不透明的交替，二者有些類似，并且每一顆瑪瑙的切片與自然界天然的冰雹一樣，都是獨(dú)一無二的，于是最終決定選取瑪瑙作為紀(jì)念品。

“雖然用冰雹換瑪瑙是想要鼓勵大家來參加這項(xiàng)活動，但其實(shí)絕大多數(shù)志愿者并不是為了瑪瑙才來幫我們收集冰雹樣本，而是單純地對各種科學(xué)問題比較好奇，覺得能參與到科學(xué)實(shí)驗(yàn)中很高興，所以我們還是非常感謝這些志愿者們的?！彼f。

【2】課題組帶移動冰箱上門取回樣本，至今已收集全國共一百多次冰雹過程

林翔宇告訴九派新聞，截至目前，志愿者們共幫助課題組收集到了來自全國各地的一百多次冰雹過程，“以省來劃分的話，最北可達(dá)遼寧，最南可達(dá)貴州，最西可達(dá)西藏，至于東部沿海地區(qū)，山東、浙江、江蘇、福建等地都收到過”。

收集冰雹并不是一件簡單的事。其指出，如果冰雹化成了水，研究意義就不大了。如要保證冰雹樣本全程冷凍，僅用冰塊包裹很難讓它不融化，除非是用干冰，但要讓志愿者用干冰將樣本包住、再在外面套一個大箱子，實(shí)在難以實(shí)現(xiàn)。因此一般是課題組成員們帶著一個小型移動冰箱全國各地到處上門取冰雹。

課題組上門取冰雹時使用的移動冰箱。圖/受訪者提供

“只要有人幫我們收集到了冰雹，我們就會馬上派出課題組成員攜帶先進(jìn)的便攜式冷凍設(shè)備以最快的速度上門取回樣本。有時志愿者在山區(qū)收集到了冰雹，從北京過去取確實(shí)會挺費(fèi)勁的?！彼f。

林翔宇還稱，經(jīng)過統(tǒng)計，大部分參與活動的志愿者都是在各地氣象系統(tǒng)工作的同事們，并且很多志愿者參與了一次后第二年還會主動幫忙收集冰雹。

“這可能是因?yàn)檫@個活動的對外傳播主要還是通過我們課題組里的同學(xué)或相熟的老師們，并且實(shí)際上一定程度上，真正能看到或關(guān)注到此活動的人是對氣象領(lǐng)域比較感興趣、從事相關(guān)研究或業(yè)務(wù)的人。不過至少現(xiàn)在在氣象學(xué)領(lǐng)域里，應(yīng)該有蠻多人都聽說過我們收集冰雹的活動的?！彼f。

林翔宇介紹，針對收集到冰雹之后的研究，課題組會偏向于關(guān)注冰雹事件的成因，一般會與氣象局合作，向他們申請一些氣象觀測資料和數(shù)據(jù)，來研究此次冰雹的形成過程是由哪些物理機(jī)制導(dǎo)致的，“不過由于昨晚的降雹過程發(fā)生得比較突然，我們暫時還沒有對它的形成過程進(jìn)行詳細(xì)地解析”。

課題組也并未對至今收集到的所有冰雹過程的冰雹樣本進(jìn)行分析，而是選取了十幾個比較典型的、收集的樣本較多的冰雹過程。從分析不同地區(qū)冰雹樣本的結(jié)果來看，不同地區(qū)的大氣氣溶膠特征不同，每次冰雹過程中的冰雹在云內(nèi)的增長過程也都是千差萬別的。

“在研究成果上，我們課題組在冰雹實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)這一方面做了不少工作，單純關(guān)于冰雹實(shí)驗(yàn)的文章已發(fā)表了三四篇，還有不少將收集的冰雹樣本與其他課題組合作共同在科學(xué)期刊上發(fā)表了文章的。”他說。

問及是否關(guān)注到社交平臺上網(wǎng)友轉(zhuǎn)載的推文信息，林翔宇坦言，他還未注意到，不過對于廣大熱心網(wǎng)友，首先希望大家能優(yōu)先保證自己的安全，像昨晚北京下的冰雹，有的比雞蛋還大，如果被砸到身上真的會很容易受傷。其次非常高興，也非常感謝大家在看到這個活動后愿意熱情地參與，所以即使有人這次沒收集到或者沒儲存好，只要能關(guān)注到這個活動，他也依然覺得很開心。“因?yàn)槟茉诖蠹业男睦锫裣乱活w種子，他們可能會向其他人傳播我們的活動，讓更多人知道、參與進(jìn)來”。

【3】近十五年冰雹天氣發(fā)生頻率呈增加趨勢，希望通過研究減小冰雹對民眾造成的災(zāi)害

九派新聞注意到，過去一個月，受強(qiáng)對流天氣影響，全國多地頻繁發(fā)生了不同強(qiáng)度的冰雹天氣，影響十分廣泛。這一現(xiàn)象究竟是否存在異常？是何原因?qū)е拢?/p>

林翔宇指出，冰雹作為極端天氣事件的一種，其高發(fā)確實(shí)是一種異?！，F(xiàn)在科學(xué)界對于冰雹天氣發(fā)生頻率或強(qiáng)度的變化做了一些研究，但主要關(guān)注的是氣候變暖背景下冰雹天氣的變化，且不同地區(qū)冰雹天氣變化的趨勢并不一致。單看我國冰雹變化趨勢的研究，不同學(xué)者也給出了不同的結(jié)論。

“從我們研究的結(jié)果來看，總體上我國發(fā)生冰雹的頻率在1980年至2010年這20年間，呈現(xiàn)減少的趨勢，從2010年開始至今呈現(xiàn)增加的趨勢，至于冰雹的尺寸這一角度，并未發(fā)現(xiàn)有特別明顯的變化趨勢?！彼f。

至于原因，林翔宇解釋，這主要與氣候變暖的大背景和人類活動如我國采取節(jié)能減排的措施有關(guān)。冰雹的生長依賴于包含水汽、濕度、溫度、風(fēng)速等因素在內(nèi)的環(huán)境場以及微物理場（即氣溶膠，指的是大氣中的微小顆粒），這兩者都非常重要。

“近些年我國節(jié)能減排的成果大家有目共睹，但并不是說大氣中的顆粒物減少了、污染少了冰雹就會變少，顆粒物的含量要與熱動力場相互配合，只有某一個因素改變了，冰雹反而會變得更多，這是一個很復(fù)雜的關(guān)系?！彼f。

那么，為什么冰雹天氣難以預(yù)測？林翔宇介紹，首先越大尺度的行為越好預(yù)測，如降溫、降雨，越小尺度的行為就越難預(yù)報，而冰雹天氣作為極端天氣事件的一種，恰好屬于這種小尺度，其天然預(yù)測性就很低。

其次，在人工觀測上還存在兩部分原因，一是從全世界角度來看對冰雹天氣的觀測都不夠細(xì)，“因?yàn)槲覀儫o法將全部地表都布滿觀測網(wǎng)，這不現(xiàn)實(shí)，就算布滿了觀測網(wǎng)，也是對靠近地面的這層觀測網(wǎng)數(shù)據(jù)比較可靠，對于高空的觀測資料仍然較差”。

二是現(xiàn)在的天氣預(yù)報大多使用數(shù)值模擬的方式，即使用數(shù)值模式來模擬大氣變化的過程，從而對未來作出預(yù)測，但這個模擬是以現(xiàn)在的觀測資料為依據(jù)去模擬未來的，“前一點(diǎn)告訴我們現(xiàn)在的觀測資料并不準(zhǔn)確，而這個模型本身也存在很大的不確定性，綜合之下就很難預(yù)報”。

“我們現(xiàn)在開展收集冰雹的科學(xué)項(xiàng)目、對冰雹進(jìn)行研究，就是想要去改進(jìn)冰雹的模擬模型，通過我們的研究去修訂模型中不準(zhǔn)確的部分，最終目的就是更早地預(yù)測冰雹，對冰雹進(jìn)行正確的評估，讓民眾有更多的時間采取應(yīng)急避險措施?！彼f。

5月13日北京突遇冰雹天氣，志愿者收集的冰雹。圖/受訪者提供

林翔宇告訴九派新聞，目前收集到的包括新疆在內(nèi)的整個西部地區(qū)的冰雹樣本較少，未來課題組還會將這個科學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行下去，希望能收集一些以前沒收集過的地方的降雹過程，并且希望能將現(xiàn)在的冰雹收集起來后留存一部分給后人。

“因?yàn)槲覀冊谘芯繗夂蜃兣瘜Ρ⒌挠绊懙倪^程中發(fā)現(xiàn)，要是有留存的上個世紀(jì)或是哪怕這個世紀(jì)初的冰雹能夠進(jìn)行研究就好了，但實(shí)際上根本找不到，所以我們想從自己做起，給后人留一些冰雹，等以后有了更好的分析手段、更先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方法再去更深入地研究?！彼f。

林翔宇強(qiáng)調(diào)，其實(shí)氣象學(xué)是和民生非常貼合的領(lǐng)域，科研者能做的更多的是一些基礎(chǔ)的理論性的研究，之后的實(shí)際預(yù)報還得由氣象局進(jìn)行，預(yù)報之后的應(yīng)急措施得靠應(yīng)急部門來決定和實(shí)施，“但我們的最終目標(biāo)是減小冰雹對民眾造成的災(zāi)害，所以我希望能將研究-預(yù)報-應(yīng)急措施這個完整的鏈條發(fā)展得更完美些，讓研究成果不止停留在發(fā)表論文上，而要最終應(yīng)用于實(shí)際、造福于民眾”。

記者：代夢穎