衡量Hunga火山向平流层注入水汽的留存时间为9年

当火山改变我们头顶的空气

2022年1月，南太平洋一座名为Hunga的海底火山将大量水分抛入高空。这次喷发使全球平流层的水汽含量约增加了10%，是三十多年来卫星观测记录中最大的一次跃升。因为当水汽抵达平流层时会成为强有力的温室气体，科学家们竞相回答一个既简单又关键的问题：这些额外的水会在那儿停留多久，其对气候的影响会持续多久？

向高层大气的一次巨大抛溅

这次喷发向中层大气注入了大约1500亿吨水，远超过典型火山喷发主要释放的灰烬和硫磺。这种突如其来的“平流层湿化”改变了高空的化学成分、风场和温度。早期观测显示，近两年来额外的水几乎没有减少，让专家们无法确定其影响是会在几年内消退，还是会持续十年甚至更久。关于恢复正常的估计差异很大，从大约2025年到2030年代后期不等，这使得判断Hunga事件在短期内会对全球变暖造成多大推动变得困难。

卫星追踪到2024年的突然转折

为弄清事态发展，研究人员利用了搭载于Aura卫星上的NASA微波天顶仪（MLS）的详细测量数据。MLS自2004年以来一直在扫描大气，每日提供近全球范围的水汽剖面。这些观测显示，到了2024年情形发生了显著变化：平流层中由Hunga注入的水量在一年内减少了约550亿吨，这是卫星记录中最大且最快的下降。此前在2023年冬季，南极上空极冷的条件已经形成了特殊冰云并移除了第一批大量过剩水汽。但2024年的下降更广泛、贯穿全年，需用不同的解释来说明。

天空如何缓慢排空

为理解潜在机制，团队使用了一个名为TOMCAT的复杂大气化学与动力学计算模型。他们进行了有无Hunga水注入、有无极地冰云“脱水”的多组模拟，以将不同的损失过程分离开来。该模型与卫星记录高度一致，显示在2023年之后，额外的水分在全球扩散并开始从更高层向较低平流层下沉。在那里，它最终可以通过泄漏进入充满天气的对流层，借助高纬度大尺度环流和强烈的平流层空气侵入我们居住区域的过程输送下去。到2024年底，这种由平流层向对流层的交换在去除Hunga水分方面已变得比南极冰云更为重要。

为额外水量倒计时

有了数年的观测数据以及能重现极地云损失与向下输运过程的模型，作者们得以计算剩余过量水分消退的速率。他们发现，从2023年中开始强烈移除期算起，注入的平流层水约以3年的e-folding时间衰减。简单来说，剩余量每三年大约减少三分之一，而该扰动的总“寿命”——包括在下降开始前的初始滞留期——约为四年半。他们的计算表明，大约一半的注入水量已被移除，且到2025年初约有四分之三已离开平流层。

这对气候与未来意味着什么

对非专业读者而言，要点是Hunga喷发给气候系统带来了一个强烈但暂时的推动。平流层中额外的水确实像一层附加的毯子，多困住了一些热量，但它不会永远滞留。基于最新卫星数据和模型结果，作者得出结论：平流层水汽水平应在2030年前后回到通常年际变率的范围内。这个大约九年的总扰动时长（从2022年喷发到完全恢复）的更精确估计，显著缩小了早先的猜测范围，并帮助气候科学家更准确地将这一不同寻常的自然事件纳入近期全球温度预测中。

引用: Zhou, X., Chen, Q., Feng, W. et al. Residence time of Hunga stratospheric water vapour perturbation quantified at 9 years. Commun Earth Environ 7, 198 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03216-5

关键词: Hunga火山, 平流层水汽, 火山喷发对气候的影响, 布鲁尔-多布森环流, 卫星大气观测