气温每升高1摄氏度，大气可以多保留大约7%的水汽。大气水汽含量的增加放大了温室效应，因此导致大气增暖幅度提升，这一过程被称为水汽反馈，已得到合理的解释并有了量化结果。在气候变化的模型中，所计算的强度与实际观测结果保持了一致性。因此，虽然水汽不是重要的初始作用力，但却是导致气候变化的基本因素。

2022年1月7日和2022年1月15日卫星影像。来源：Planet Labs

人类活动确实会向大气中注入一些额外水汽，如灌溉农作物会促使水汽蒸发增加。但水汽与二氧化碳的重要不同点是，其可以在大气中形成凝结并产生沉降。高湿空气遇冷后会发生凝结，以雨滴或雪花的形式回落到陆地或海洋。蒸发到大气中的水汽滞留周期约为十天，在大气低层（对流层）的蒸发、沉降循环中，因人为输入大气的水汽比自然蒸发的水汽要少很多，对总含量的影响可忽略不计，也不会对长期温室效应产生重大影响。

在大气高层（平流层，10公里以上）则会出现另一种情况，由于人类活动导致甲烷浓度增加，通过氧化作用会导致额外的水汽增加。平流层水汽的变化会产生辐射影响，被认为是气候变化的作用力（强迫），是可以评估的。因此，平流层中的水汽增加，对气候变化而言，可以认为强迫与反馈的双重过程同时存在，但相对于甲烷和二氧化碳而言，其作用要小得多。

以上观点在IPCC评估报告中有较清晰的阐述，解释了在通常情况下气候变化中水汽的作用。但今年以来，出现了突发事件，导致大气中额外水汽的增加，对气候变化会造成怎样的影响，引起了人们的关注。

根据今年7月1日美国加州理工学院喷气动力实验室的研究人员在线发表在《地球物理研究快报》杂志上的一篇文章，位于海平面以下150米处的火山口剧烈爆炸喷发后，将大约160900吨额外水汽喷射到大气平流层到中层的高度，最高处达53公里。根据美国国家航空航天局的Aura卫星上的微波探测仪分析结果，此次爆发使平流层大气中的水汽含量增加了约10%，是自从有气象卫星观测以来，所观测到的向平流层注入水汽量最大的一次。

根据文章分析，这次火山喷发过程中的水汽影响可能导致最具破坏性的结果。注入的额外水汽将在平流层滞留约5年时间，会提升温室效应，对地表起到增温作用。在气候变暖的大背景下，这一影响显然会起到负面助推作用。

此外，水汽进入平流层后，还会对臭氧层造成破坏，这一结果会加剧地球上生物受到来自太阳的紫外辐射伤害。平流层的水分子会随时间分解出氢氧根离子，这些离子可以与三个氧原子组成的臭氧发生反应，生成水和氧气。这一过程对臭氧层会产生怎样的影响尚不十分清晰，仍在研究之中。

水汽增加也存在正面影响。研究人员认为，水汽可以减少大气中甲烷的含量，甲烷则是导致气候变暖的主要温室气体之一。与臭氧反应类似，氢氧根离子也可以与甲烷反应产生水和甲基（缺少一个氢原子的甲烷），其在大气中产生的温室效应比甲烷要弱很多。因此，对甲烷的这种消耗有可能会抵消部分由水汽引起的增暖效应。

对汤加火山喷发的气候影响效果研究仍在进行中，虽然取得了一些初步进展，但以此得出明确的结论还为时尚早。量化的卫星探测信息确实给出了非常有价值的信号，五年的水汽生存周期不算短，对可能产生的后续影响需要进一步关注，包括可能诱发的气候效应及可能出现的极端事件。

来源 | 中国气象局气象宣传与科普中心（中国气象报社）

编辑 | 中国气象局气象宣传与科普中心（中国气象报社）全媒体记者 简菊芳