冰雹是伴随强对流天气出现的典型极端气象灾害，具有局地性强、突发性高、破坏力大的特点，每次冰雹过程都会对农业生产、建筑设施、交通出行以及公众生命财产安全造成严重威胁，随着全球极端天气频发、城市建成区不断扩张，冰雹灾害的防控压力持续加大，也因此成为气象灾害防控、全球气候变化领域的重点研究热点。然而，目前学界针对冰雹形成机制的研究存在明显短板，现有成果多以小范围案例分析为主，针对冰雹多发区域的系统性研究较为匮乏，即便少量研究提及城市下垫面对冰雹的潜在影响，也未能厘清具体的物理过程和驱动逻辑。
与此同时，传统研究普遍将非合并普通冰雹视为冰雹形成的主要模式，忽略了对流单体合并这一关键形成路径，无法解释全球多地冰雹频率持续上升的现实问题，更难以量化人为活动与气候变化对冰雹发生特征的叠加影响，导致冰雹预报和灾害风险评估存在较大偏差。有鉴于此，国内外科研团队长期聚焦单一气候区或单一冰雹类型开展研究，缺乏跨气候区的对比验证，相关形成机制的普适性无法得到证实。针对这一研究空白，本团队选取北美、东亚两大典型气候区，整合长期观测数据与高分辨率模拟技术，针对性探究对流合并型冰雹的形成机制及其未来变化趋势，弥补了该领域的研究短板。
南京大学赵坤教授课题组核心科学内容围绕冰雹形成新路径挖掘、多情景对比分析和未来趋势预估三大方向展开，突破传统研究局限，首次明确了对流单体合并是冰雹形成的关键路径，通过长期观测数据验证，证实该类型冰雹发生频率是传统非合并冰雹的近两倍，且强度更高，颠覆了学界以往对主流冰雹类型的认知，同时明确这一形成路径在北美、东亚两类差异显著的气候区均普遍适用，具备较强普适性。
研究进一步厘清了背后的驱动机制，适宜的大气环流与热力条件是多个对流单体生成、碰撞合并的基础，而大城市产生的人为热会改变局地大气热力结构，强化对流活动，进一步推动对流单体合并，放大冰雹发生概率和强度，直接揭示了城市人类活动对冰雹灾害的放大效应。此外，研究借助机器学习模型开展未来情景预估，明确北美地区未来对流合并型冰雹占比将持续提升，传统冰雹占比逐步下降，意味着未来冰雹灾害的强度和分布特征将发生显著改变。
该研究不仅挖掘了被长期忽视的冰雹形成机制，完善了强对流天气相关理论体系，更为全球不同区域冰雹灾害的精准预报、风险防控提供了全新的科学依据，同时指明了气候变化与城市化协同影响极端天气的研究方向，为后续相关灾害防控政策制定提供了重要支撑。
赵坤，男，南京大学大气科学学院教授、博导，院长。先后曾获国家自然科学基金杰出青年基金（2020）、国家自然科学基金优秀青年基金（2013）、教育部新世纪人才计划（2013）和江苏省“333高层次人才培养工程”中青年科技领军人才（2016）。2004年获得南京大学博士学位，2010年晋升南京大学教授。先后至台湾大学、美国俄克拉何马大学风暴分析和预报中心、美国国家大气研究中心和宾州州立大学进行访问研究。主要从事灾害性天气雷达反演、同化预报和形成机理研究。先后主持或参加国家和省部级课题30余项，取得多项原创性成果，包括发展了天气雷达定量遥感理论和方法，揭示了我国典型灾害性天气系统（台风和强对流）发生发展机制，提高灾害性天气的短临预报精度。相关成果在国内外一流刊物上发表论文100余篇，获得授权国家发明专利10余项，获江苏省科学技术一等奖（排名2）、二等奖（排名1）等奖励，多项技术在气象部门和雷达企业应用，取得显著的社会和经济效益。参与多项天气雷达相关的战略咨询报告，提出的“东方之星”号客轮翻沉事件成灾机制，被纳入国务院调查组的最终报告。主持举办了“气象雷达观测与应用”和“双偏振天气雷达原理和应用”两次国际夏季高级讲习班，以及多次全国性的天气雷达研讨会，完成培养多位雷达气象学方向研究生，2人分别入选江苏省优秀博士论文和硕士论文。
