适度的火山喷发和剧烈的野火会使平流层变得湿润

《Nature》：Moderate volcanic eruptions and extreme wildfires humidify the stratosphere

　　

摘要

平流层水汽是一种重要的温室气体，它影响着全球气候以及平流层臭氧的化学变化^1,2,3,4。其含量会受到自然气候变异的显著影响^1,5,6,7,8。人们早就认为火山爆发会通过使对流层顶温度上升来增加平流层的湿度^9,10，但目前还缺乏观测证据。本研究提供了观测数据，表明自2005年以来，中等强度的火山爆发以及严重的野火活动都会导致平流层水汽含量系统性上升。这两种现象都是通过气溶胶引发的对流层顶温度上升来产生影响；不过，严重野火还会通过另一种自我提升机制将水汽输送到平流层中。通过对卫星观测数据与气候模型模拟结果的对比分析，发现83百帕高度处的平流层水汽含量增加了约0.1ppmv，2005年至2021年间累计增加了7600万至2.03亿吨水汽。这一增幅可解释该时期观测到的平流层水汽变化趋势的36±7%，其影响程度与全球表面温度上升带来的影响相当。由表面温度变化、中等强度火山爆发以及严重野火事件共同导致的平流层水汽变化，有效地抵消了2000年左右出现的10%的平流层水汽下降现象。因此，中等强度火山爆发和严重野火所引发的偶发性气溶胶扰动，其实是此前未被重视的平流层水汽变化驱动因素。在预测未来平流层成分、辐射强迫以及臭氧恢复情况时，应充分考虑这些由气溶胶介导的过程，尤其是在全球变暖背景下极端火灾愈发频繁的情况下。