冰雹是一種典型的對流性天氣產(chǎn)物，在歐洲多地時有發(fā)生。很少有人會把這些“冰災(zāi)”和 3000公里外的撒哈拉沙漠聯(lián)系起來——畢竟一邊是漫天黃沙的熱帶荒漠，一邊是多雨雪的溫帶大陸，怎么看都是“風(fēng)馬牛不相及”。

發(fā)生在意大利北部一次冰雹襲擊，來源：NEW YORK POST

01

冰雹是如何形成的？

冰雹是在冰雹云（強盛的積雨云）里形成的。這種云分三層：底層溫度在0℃以上，全是水滴；中層溫度-20℃到0℃，有過冷水滴、冰晶和雪花；上層溫度低于-20℃，基本是冰晶和雪花。云中的上升氣流時強時弱，強氣流會把底層的水滴卷到中上層，水滴很快凍成小冰晶。小冰晶往下落時，碰到過冷水滴，就會凍在冰晶上，形成冰雹胚胎。

因為云中氣流來回劇烈翻騰，冰雹胚胎會跟著上下翻滾，不斷粘住過冷水滴，像滾雪球一樣越變越大。等冰雹大到上升氣流托不住時，就會從天上掉下來，形成我們看到的冰雹。而強盛的上升氣流還會不斷輸送水汽，讓冰雹能長得足夠大才降落。

冰雹的形成原理圖

02

對冰雹的誤解

一直以來，人們對于冰雹現(xiàn)象存在著一種“誤解”：當(dāng)氣溫上升，空氣中的“冰”就難以形成，冰雹現(xiàn)象會大幅度減少，但事實并非如此。聯(lián)合國指出2024年是人類歷史上有觀測以來最熱的一年，全球平均氣溫比工業(yè)革命前增加了1.5℃。隨之而來的2025年，世界各地冰雹風(fēng)暴接踵而至，極端天氣頻發(fā)態(tài)勢引發(fā)廣泛關(guān)注。

北京大學(xué)的研究團隊基于中國歷史文獻近3000年的記錄和全國2000多個氣象站近60年的觀測數(shù)據(jù)，利用人工智能技術(shù)，揭示我國冰雹日數(shù)自工業(yè)革命以來呈顯著增加趨勢。這一研究為氣候變暖與極端天氣的關(guān)聯(lián)提供了證據(jù)：人類活動導(dǎo)致的氣候變暖，正在加劇雷暴、冰雹等極端災(zāi)害的發(fā)生頻率。

基于千年記錄的中國冰雹氣候影響及未來趨勢，來源：Zhang, Q., et al., 2025

03

你可能不知道，來自撒哈拉沙漠的沙塵或許會引發(fā)一場歐洲的“冰災(zāi)”……

隨著氣候變暖，各地沙塵暴、冰雹等極端天氣頻發(fā)，然而很少有人把非洲的沙塵與阿爾卑斯的冰雹聯(lián)系起來。

來源：ALJAZEERA

冰雹的形成離不開兩個關(guān)鍵“原料”：過冷水滴和能讓水滴凝結(jié)、凍結(jié)的“核心”。而撒哈拉沙塵顆粒，恰好完美適配這兩個需求。它們既是“云凝結(jié)核”，能讓空氣中的水汽快速聚集形成小水滴；又是“冰核粒子”，能在相對較高的溫度下，就觸發(fā)水滴凍結(jié)成冰晶。不僅如此，這些沙塵顆粒還能能吸收和散射太陽輻射，一會兒讓大氣變暖和，一會兒又擋住陽光讓地面降溫。這種溫度變化會影響空氣的上升運動，而強烈的上升氣流正是冰雹形成的必要條件。

撒哈拉沙漠是地球的“沙塵工廠”，每年都會有上億噸沙塵被風(fēng)吹起。其中一部分沙塵，會乘著氣流一路向北，跨越地中海，最終抵達歐洲大陸上空，為冰雹的發(fā)生埋下伏筆。

04

沙塵越多，冰雹越多？不一定。

為了證實沙塵與冰雹的關(guān)聯(lián)，來自瑞士的研究團隊做了一項跨度長達數(shù)年的全面分析。他們整合了歐洲哥白尼大氣監(jiān)測服務(wù)的沙塵數(shù)據(jù)、雷達觀測結(jié)果、全球閃電定位網(wǎng)的雷電記錄，甚至還有瑞士氣象APP收集的30多萬條民眾眾包冰雹報告。這些數(shù)據(jù)橫跨近20年，覆蓋了歐洲大部分區(qū)域，讓研究結(jié)果有了十足的說服力。

在意大利都靈，冰雹鋪滿了人行道。圖片來源：Nicolò Campo/LightRocket/Getty

數(shù)據(jù)顯示，冰雹面積占比特別高的時期主要出現(xiàn)在沙塵濃度較高的時期。具體而言，當(dāng)沙塵濃度超過2.4毫克/平方米時，才會出現(xiàn)覆蓋范圍超過28%網(wǎng)格區(qū)域的強冰雹事件。更有趣的是，沙塵對冰雹的影響并非“越多越好”，而是呈現(xiàn)出明顯的“倒 U 型效應(yīng)”：冰雹現(xiàn)象在沙塵濃度達到38毫克/平方米（對應(yīng)沙塵光學(xué)厚度0.033）時達到峰值，超過這個濃度后，冰雹發(fā)生頻率反而會下降。這是因為過高的沙塵濃度會通過輻射效應(yīng)增強大氣穩(wěn)定性，抑制對流活動，同時過多的冰核粒子會讓冰雹“爭搶”過冷水滴，最終形成的都是小冰雹，難以長大到能墜落的規(guī)模。

冰雹發(fā)生頻率與沙塵濃度之間存在峰值。來源：Brennan K P., et al., 2025

這種關(guān)聯(lián)在歐洲部分區(qū)域表現(xiàn)得尤為突出。在阿爾卑斯山脈沿線、法國中部、德國東部、奧地利以及東歐大部分地區(qū)，是歐洲冰雹的高發(fā)區(qū)，撒哈拉沙塵的到來更是加劇了這一現(xiàn)象。

民眾的實際觀測也印證了這一點。在沙塵濃度處于前10%的日子里，瑞士地區(qū)報告的冰雹數(shù)量激增，其中直徑15-37毫米的冰雹報告數(shù)，是沙塵濃度后10%日子的近10倍。不過這種增長在直徑超過37毫米的特大冰雹上有所放緩，研究人員推測這可能與特大冰雹報告中的誤報率較高有關(guān)。

05

這個發(fā)現(xiàn)，

能幫我們躲開冰雹災(zāi)害嗎？

或許這個研究的意義之一，就是讓冰雹預(yù)報更準(zhǔn)確了。

以前預(yù)報冰雹，主要看云層厚度、上升氣流強度這些傳統(tǒng)指標(biāo)?，F(xiàn)在知道了撒哈拉沙塵的作用，未來氣象部門或許可以多一個參考指標(biāo)——當(dāng)衛(wèi)星監(jiān)測到撒哈拉沙塵正大量飄向歐洲時，就可以提前提醒法國、德國、東歐等冰雹高風(fēng)險區(qū)域：未來幾天要警惕冰雹，農(nóng)民可以給作物蓋防護網(wǎng)，車主也能提前把車停進車庫。

要知道冰雹對農(nóng)業(yè)的破壞力極強。一場15分鐘的冰雹，就能讓小麥、葡萄等作物減產(chǎn)50%以上；對城市來說，冰雹還可能砸壞房屋玻璃、廣告牌，甚至引發(fā)交通事故。更精準(zhǔn)的預(yù)報，意味著能減少更多損失。

來源：紐約時報

06

地球是個牽一發(fā)而動全身的系統(tǒng)

這場“撒哈拉沙塵與歐洲冰雹”的跨洲關(guān)聯(lián)，其實只是地球系統(tǒng)的一個縮影：沙漠的沙塵能影響溫帶的天氣，赤道的洋流能改變北極的溫度，看似毫不相關(guān)，但背后都藏著看不見的聯(lián)系。就像經(jīng)典的“蝴蝶效應(yīng)”所言——巴西一只蝴蝶扇動翅膀，可能在德州引起一場龍卷風(fēng)——撒哈拉上空一陣卷起沙塵的風(fēng)，也能在數(shù)千公里之外，悄悄改寫歐洲冰雹云的命運。

下次當(dāng)歐洲再下冰雹時，或許我們會想起：這場“冰災(zāi)”的起點，竟是三千公里外撒哈拉沙漠里，那一陣看似微不足道的風(fēng)。而科學(xué)的意義，就是幫我們看清這些隱藏的關(guān)聯(lián)，讓我們更懂這個復(fù)雜又奇妙的地球。

參考文獻

Brennan K P, Wilhelm L. Saharan dust linked to European hail events[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2025, 25(18): 10823-10836.

Zhang, Q., Li, R., Li, W. et al. Climate impacts and future trends of hailstorms in China based on millennial records. Nat Commun 16, 8000 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-63028-7

來源：石頭科普工作室

編輯：丁香葉子

轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點

不代表中科院物理所立場

如需轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原公眾號