了解冰雹频率是如何随时间变化的，可以帮助我们建立抵御未来冰雹事件的能力。
通过研究过去40年澳大利亚的大气模式，悉尼新南威尔士大学和气象局的科学家们发现，澳大利亚大部分地区“容易下冰雹”的天数减少了，但在一些人口稠密的地区，“容易下冰雹”的天数增加了大约40%。
“容易下冰雹”的日子是指大气中具备形成冰雹所需的所有“成分”的任何一天。
领导这项研究的新南威尔士大学气候变化研究中心大气科学研究员蒂姆·劳帕奇博士说:“冰雹真的很难测量和建模。”“正因为如此，我们并不清楚它们是如何随着时间的推移而变化的，也不知道它们在未来会如何变化。”
为了更清楚地描绘出冰雹事件发生频率的变化，研究人员研究了历史上对大气条件的估计，在过去的40年里，容易发生冰雹的条件作为冰雹发生的“代理”。
Raupach博士说:“我们想要绘制一幅澳大利亚冰雹灾害频率变化的大陆图，并能够研究大气变化是如何驱动这些模式的。”
最近发表在《自然》杂志《npj气候与大气科学》上的最新研究，首次提供了澳大利亚冰雹灾害频率趋势的大陆尺度分析。
包括气象局科学家在内的研究小组希望这项研究将有助于我们了解冰雹事件——这对保险业、农业和城市规划部门都很重要。
并不是所有的雷暴都会产生冰雹。冰雹的形成需要一定的大气“成分”。其中一个重要因素是大气必须是不稳定的。
“这意味着有形成上升气流的倾向——上升气流发生在地面附近的热空气和高处的冷空气。如果有一点点热空气进入冷空气，那么它就会像气球一样上升，并将空气吸入上升气流中，”劳帕奇博士说。
上升气流中还需要有足够的水分，以使过冷的液态水和冰在风暴的高处旋转。
“另一个因素是冰雹在降落时融化。因此，即使冰雹在高处形成，它也必须足够大，才能在融化后真正以冰块的形式到达地面。”
最后，冰雹的形成是由于风切变——风的特性随高度的变化而变化。拉帕奇博士说:“当你在大气中越高，风的方向或速度就会改变。”“如果有很多切变，那么风暴往往会更严重，更容易形成冰雹。”
当所有这些因素都存在时，大气条件就会变得“容易下冰雹”。
研究人员将形成冰雹所需的已知成分结合起来，开发了一种“冰雹代理”，并将其应用于40年的再分析数据。再分析产品将观测结果与数值天气模拟技术结合起来，以获得对过去大气状态的估计。
然后，该团队使用冰雹代理将大气条件的再分析记录转换为每天是否容易发生冰雹的指示。Raupach博士说:“这意味着，由于我们在地面上的记录非常不稳定，我们没有在地面上寻找冰雹的发生，而是在过去40年里对澳大利亚各地的大气条件进行了估计。”
利用对历史估计的统计分析，研究人员能够以每像素约30公里的分辨率绘制出一幅地图，显示整个大陆每年容易下冰雹的天数是如何变化的。
气象局的雷达研究科学家Joshua Soderholm博士说:“该局的长期气象雷达档案被用来比较雷达观测和再分析冰雹代理。”
雷达的工作原理是发出电磁辐射脉冲，并寻找被大气中粒子反射的脉冲的“回声”。当大气中有特别强烈的回声时，它们可以表明可能存在冰雹。
Soderholm博士说:“来自全国20个局雷达站的数据被用于比较，每个雷达站有12到24年的记录。”
“雷达覆盖的时间较短，空间覆盖范围有限，但它们可以捕捉到冰雹的迹象。我们的雷达结果有助于证实我们所看到的结果模式，”劳帕奇博士说。
Raupach博士说:“我们发现，在全国大部分地区，被认为容易下冰雹的天数减少了，但在人口密集的西南部和东南部地区，这一天数增加了。”
特别是在悉尼和珀斯附近，每年容易下冰雹的天数增加了大约40%。这与每十年可能导致冰雹的天数增加10%有关。
“我们发现，全国大部分地区，尤其是昆士兰州，以及中部和北部地区，容易下冰雹的日子都在减少。但我们确实看到东南部和西南部有所增加。而这恰好与悉尼、堪培拉和珀斯等地的大量人口和暴露资产相吻合。”
正如劳帕奇博士解释的那样，一个容易下冰雹的日子并不能保证一定会下冰雹。“我们真正感兴趣的是数据的变化。一切都是相对的。所以，即使不是每一个容易下冰雹的日子都会产生冰雹，我们可以说，如果有更多的容易下冰雹的日子，那么冰雹的机会就会增加。”
虽然我们不知道是什么导致了冰雹模式的这些重大变化，但研究小组已经仔细考虑了气候变化可能发挥的作用。
“这不是一项气候归因研究，但我们对冰雹在更温暖的大气中如何表现有一个广泛的看法，”劳帕奇博士说。“不同地区的变化惊人，这些差异凸显了我们需要更多了解的地方。”
一般的预期是，在气候变化的情况下，由于融化的增加，地面冰雹可能会变得不那么频繁，因为大气变暖，更多的冰雹在到达地面之前就融化了。另一方面，更温暖的大气预计会更不稳定，导致产生更大的冰雹。由于大冰雹更有可能在融化增加的情况下幸存下来，当冰雹确实发生时，它可能更大，因此更严重。
研究小组发现，观测到的易冰雹日变化模式主要是由极端大气不稳定的变化所驱动的。“这些变化非常复杂，”劳帕奇博士说。“他们也在很大程度上依赖该地区。在不稳定性增加的地方，可能会产生更多的冰雹和更大的冰雹，这些地区可能会在更多的融化中幸存下来。但当不稳定性降低时，就会产生某种抑制作用。”
与气候变化的联系是多方面的，需要做更多的工作来了解这些冰雹模式在变暖条件下将如何继续变化。
重要的是，这些发现有助于我们理解冰雹风险的变化。“这对农业来说是至关重要的信息，因为冰雹会夷平庄稼;对保险业来说，因为冰雹会造成破坏;对城市规划来说也是至关重要的信息，”劳帕奇博士说。
事实上，冰雹损害是澳大利亚保险损失的主要原因。“冰雹确实是保险业年度成本的驱动因素之一。该行业有兴趣了解这种危险在未来会如何变化。”
Raupach博士和他的团队希望这些趋势信息可以被纳入我们如何建设弹性基础设施的规划中。Raupach博士说:“如果未来冰雹灾害持续，我们需要考虑能够应对潜在增加的抗灾农业。”“同样，我们如何保护我们人口稠密的地区免受冰雹造成的破坏。”
这项研究向我们展示了1979年至2021年间特定的天气模式是如何变化的，但劳帕奇博士热衷于扩展他的研究，以帮助预测冰雹的未来趋势。“我感兴趣的是从我们过去观察到的，转向对未来的预测。这意味着使用模拟和气候模型来获取澳大利亚和全球未来的类似信息。”
