火山爆发和极端野火事件增湿平流层的路径。 受访者供图
近日，暨南大学环境与气候学院教授俞鹏飞团队联合国内外多家机构，在国际期刊《自然》上刊发了一项研究成果。该研究首次揭示，火山喷发和极端野火产生的气溶胶，可通过加热热带对流层顶，使更多水汽进入平流层。这一研究成果拓展了人们对平流层水汽来源的认识，填补了平流层水汽研究领域长期存在的“观测—模式鸿沟”。
平流层水汽的含量变化会影响地球的变暖速率，并通过调节平流层温度进一步影响气候系统。已有研究表明，2000年前后平流层水汽曾突然下降约10%，其抵消的增温效应相当于2000—2009年温室气体所致变暖总量的四分之一。同时，平流层水汽还参与平流层臭氧的化学过程，对平流层水汽的研究关系到臭氧层变化的评估以及臭氧洞恢复预判的可靠性。
气候模式可以清晰模拟出大型火山喷发后平流层水汽增加的过程，但在真实大气观测中，这一过程却长期难以观测。这成为平流层水汽研究领域一个长期悬而未决的问题。
团队的研究突破首先来自思路的转变。过去20年里，地球经历了一系列中等规模火山喷发事件。与此同时，极端野火事件也不断向平流层输送气溶胶。“中等规模火山单次释放的气溶胶总量不及大型火山，但其气溶胶往往更集中在热带对流层顶附近，而这里正是水汽进入平流层的关键区域。这意味着，中等规模火山的增湿效率可能并不低。”俞鹏飞说。
团队采用多事件合成分析和改进的重采样统计方法，将2005—2021年多次中等规模火山喷发和极端野火事件集中在一起，寻找它们共同留下的平流层增湿信号。
结果显示，在利用统计方法排除主要自然变率影响后，受火山和野火影响的时期仍表现出显著的平流层增湿信号。进一步的卫星观测表明，这一增湿过程与气溶胶增加、热带对流层顶升温相对应，符合“气溶胶加热—对流层顶升温—平流层水汽增加”的物理链条。由此，团队在真实大气中识别出气溶胶事件导致平流层增湿的共同信号，证明这一长期存在于气候模式中的过程真实发生在大气中。
验证机制存在只是第一步，更重要的是评估其影响大小。研究发现，2005年以来平流层水汽上升趋势中，有超过三分之一可归因于中等规模火山喷发和极端野火。这表明，过去相对被低估的间歇性气溶胶事件，能够对平流层水汽的长期变化产生重要影响。
研究还表明，2005—2021年，多次中等规模火山喷发和极端野火累积增加的平流层水汽总量，与2022年汤加火山喷发直接注入平流层的水汽量处于同一量级。即便没有类似汤加火山这样罕见而剧烈的单次事件，多次中等规模火山喷发和极端野火的累积效应同样不可忽视。
研究还发现，极端野火呈现独特作用。以2020年澳大利亚“黑色夏季”野火为例，模拟结果揭示了一条新的平流层水汽通道。野火气溶胶可通过吸收辐射发生自抬升，快速上升至更高大气层，并将水汽输送至中纬度平流层，打开新的中纬度传输通道。（2026-07-13）
责编：李伟苗