2022年1月15日，南太平洋岛国汤加的Hunga Tonga-Hunga Ha'apai火山爆发并由此引发绕地球两圈的音爆，另外还释放出海啸。南太平洋的水下喷发还将大量的水蒸气吹入地球的平流层。

事实上，史无前例的水蒸气量巨大到足以填满58,000多个奥林匹克规格的游泳池。水蒸气的巨大体积可能足以暂时影响地球的全球平均温度。

NASA喷气推进实验室(JPL)的大气科学家Luis Millán说道：“我们从来没有见过这样的事情。”他领导了一项研究汤加火山注入平流层的水蒸气数量的调查工作。平流层是距离地球表面约8至33英里(12至53公里)的大气层。

发表在《Geophysical Research Letters》上的Millán和他的同事的研究估计，汤加火山爆发向地球的平流层发送了146太克(1太克等于一万亿克)的水蒸气。这相当于已经存在于该大气层的水的10%。这几乎是科学家们估计的1991年菲律宾皮纳图博火山爆发飘入平流层的水蒸气量的四倍。

Millán分析了NASA Aura卫星上的微波肢体探测仪(MLS)的数据，该仪器测量大气气体--包括水蒸气和臭氧。汤加火山爆发后，MLS团队开始看到水蒸气读数超出了图表范围。“我们不得不仔细检查羽流中的所有测量结果以确保它们是值得信赖的，”Millán说道。

一个持久的印象

火山爆发很少向平流层注入大量的水。在NASA进行测量的18年里只有两次火山爆发--2008年阿拉斯加的卡萨托奇事件和2015年智利的卡尔布科火山爆发--将可观的水蒸气送到如此高的高度。但跟汤加事件相比，这些只是昙花一现，并且之前两次喷发的水蒸气很快就消散了。另一方面，汤加火山注入的过量水蒸气可能在平流层中停留数年。

这种额外的水蒸气可能会影响大气化学，促进某些化学反应，从而可能会暂时恶化臭氧层的消耗。另外，它还可能影响地表温度。像喀拉喀托火山和皮纳图博火山这样的大规模火山爆发通常会通过喷出气体、灰尘和火山灰来冷却地球表面并将阳光反射到空间。相比之下，汤加火山并没有向平流层注入大量的气溶胶，而且喷发产生的大量水蒸气可能有一个小的、暂时的变暖效应，因为水蒸气会捕获热量。当额外的水蒸气从平流层中循环出来时，这种影响就会消散，并且不足以明显地加剧气候变化的影响。

注入平流层的大量水可能只是因为水下火山的破火山口--一个通常在岩浆喷发或从火山下的浅室排出后形成的盆状洼地--在海洋中的深度恰到好处：约490英尺(150米)深。如果再浅一点就不会有足够的海水被喷发的岩浆过度加热，从而导致Millán和他的同事看到平流层的水蒸气值。如果再深一点，海洋深处的巨大压力就会使喷发变弱。

由于MLS仪器可以观测到从地球大气层发出的天然微波信号，所以它能很好地探测到这个水蒸气羽流。测量这些信号使MLS能“看到”像火山灰云这样的障碍物，这些障碍物会使其他测量平流层水汽的仪器失明。Millán说道：“MLS是唯一一个覆盖范围足够密集的仪器，它可以捕捉到发生时的水蒸气羽流，也是唯一一个没有受到火山释放的火山灰影响的仪器。