通过单体合并机制导致北美和东亚城市冰雹增多

城市冰雹为何重要

冰雹不仅是夏日午后令人不快的噪音。它会打碎窗户、砸凹汽车、毁坏作物，并能严重伤人。随着城市扩张和气候变暖，许多社区注意到剧烈冰雹似乎更频繁且破坏力更大。本研究提出了一个简单但重要的问题：现代城市是否在助长更危险的冰雹风暴，如果是，机制是什么？

两种冰雹风暴类型

研究人员检查了横跨北美和东亚的数千次风暴，发现冰雹并非都以相同方式形成。一种常见类型在单个孤立的雷暴中形成，我们称之为普通冰雹风暴。第二种类型更为常见且破坏更大，发生在两个或多个风暴单体相互靠近并合并时。这类合并冰雹风暴由相互独立的上升气流和雨云团碰撞并发展成更大、更强的系统所触发。研究团队利用长期天气雷达记录和地面冰雹报告，识别出超过1100次冰雹事件，使这成为迄今为止最全面的冰雹调查之一。

城市作为风暴助推器

当科学家绘制冰雹发生分布时，出现了清晰的模式：合并冰雹风暴在大型城市附近集中特别明显。在如美国纽约地区以及中国长江和珠江三角洲等大城市群周边，这类合并风暴比邻近农村地区更频繁。总体上，合并冰雹风暴的发生频率约为普通冰雹的两倍，平均覆盖的冰雹区域也大约大80%。在城市中，它们的发生频率比农村高出25%–95%，而最极端的案例在城市中心附近更为常见。这意味着人口、建筑和经济活动最集中的地区，也正是最具破坏性的冰雹风暴更倾向于形成的地方。

城市热如何助长风暴合并

为理解为何城市更有利于这种更危险的风暴类型，团队仔细观察了周边的大气状况。他们将详细的天气再分析资料与风暴初发期的雷达快照结合。在城市附近，大气最低层更暖且更不稳定，这种条件更容易促使许多小风暴单体生成。随着地表升温约一到两摄氏度，新生成的单体数量以及它们相互碰撞的频率都显著上升。包含建筑、车辆和工业产生的人为热排放的计算机模拟显示了相同效应：城市表面更强的增温导致更多新单体、更多合并以及更大范围的冰雹覆盖。对中国南方一次“三重冰雹”事件的案例研究详细展示了这一路径，显示最具破坏性的冰雹爆发仅在一个靠近城市触发的新单体并入既有风暴后发生。

气候变暖与城市冰雹的未来

由于在未来气候模型中直接模拟每一枚冰雹粒极为困难，研究人员用当今的冰雹事件及其相关天气模式训练了一个机器学习模型，然后将该模型套用于若干温室气体情景下的北美气候模式预测。在所有情景中，变暖条件一致地导致合并冰雹风暴增多而普通冰雹风暴减少。随着近地面平均温度上升，普通冰雹风暴最多减少一半，但合并冰雹风暴在最初保持稳定后，在约3.5°C增温以上迅速增加。当将城市热岛效应叠加到背景气候趋势上时，许多东北美城市在未来几十年内可能达到这一合并冰雹风暴快速增加的临界点。

对公众与城市规划的意义

对非专业读者而言，主要信息是：城市与变暖的气候共同作用，将冰雹风暴推向更危险的模式。风暴不再仅是单个孤立单体，多个单元越来越频繁地形成并融合成更大的系统，在人们生活和工作之处产生更广范围的破坏性冰雹。研究表明，未来的风险评估和预警系统应格外关注城市附近的风暴合并，并且城市规划与建筑设计需要将日益增长的强烈冰雹概率纳入考虑，以应对更热、更城市化的未来。

引用: Zhou, A., Zhao, K., Chan, J.C.L. et al. Increased hailstorms in cities through cell merger mechanism across North America and East Asia. Nat Commun 17, 3922 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70826-0

关键词: 冰雹, 城市热岛, 强对流天气, 气候变化, 雷暴