2022年1月15日，南太平洋島國湯加的Hunga Tonga-Hunga Ha’apai火山爆發並由此引發繞地球兩圈的音爆，另外還釋放出海嘯。南太平洋的水下噴發還將大量的水蒸氣吹入地球的平流層。

事實上，史無前例的水蒸氣量巨大到足以填滿58,000多個奧林匹克規格的游泳池。水蒸氣的巨大體積可能足以暫時影響地球的全球平均溫度。

NASA噴氣推進實驗室(JPL)的大氣科學家Luis Millán說道：“我們從來沒有見過這樣的事情。”他領導了一項研究湯加火山注入平流層的水蒸氣數量的調查工作。平流層是距離地球表面約8至33英里（12至53公里）的大氣層。

發表在《Geophysical Research Letters》上的Millán和他的同事的研究估計，湯加火山爆發向地球的平流層發送了146太克（1太克等於一萬億克）的水蒸氣。這相當於已經存在於該大氣層的水的10%。這幾乎是科學家們估計的1991年菲律賓皮納圖博火山爆發飄入平流層的水蒸氣量的四倍。

Millán分析了NASA Aura衛星上的微波肢體探測儀(MLS)的數據，該儀器測量大氣氣體–包括水蒸氣和臭氧。湯加火山爆發後，MLS團隊開始看到水蒸氣讀數超出了圖表範圍。“我們不得不仔細檢查羽流中的所有測量結果以確保它們是值得信賴的，”Millán說道。

一個持久的印象

火山爆發很少向平流層注入大量的水。在NASA進行測量的18年裡只有兩次火山爆發–2008年阿拉斯加的卡薩托奇事件和2015年智利的卡爾布科火山爆發–將可觀的水蒸氣送到如此高的高度。但跟湯加事件相比，這些只是曇花一現，並且之前兩次噴發的水蒸氣很快就消散了。另一方面，湯加火山注入的過量水蒸氣可能在平流層中停留數年。

這種額外的水蒸氣可能會影響大氣化學，促進某些化學反應，從而可能會暫時惡化臭氧層的消耗。另外，它還可能影響地表溫度。像喀拉喀托火山和皮納圖博火山這樣的大規模火山爆發通常會通過噴出氣體、灰塵和火山灰來冷卻地球表面並將陽光反射到空間。相比之下，湯加火山並沒有向平流層注入大量的氣溶膠，而且噴發產生的大量水蒸氣可能有一個小的、暫時的變暖效應，因為水蒸氣會捕獲熱量。當額外的水蒸氣從平流層中循環出來時，這種影響就會消散，並且不足以明顯地加劇氣候變化的影響。

注入平流層的大量水可能只是因為水下火山的破火山口–一個通常在岩漿噴發或從火山下的淺室排出後形成的盆狀窪地–在海洋中的深度恰到好處：約490英尺（150米）深。如果再淺一點就不會有足夠的海水被噴發的岩漿過度加熱，從而導致Millán和他的同事看到平流層的水蒸氣值。如果再深一點，海洋深處的巨大壓力就會使噴髮變弱。

由於MLS儀器可以觀測到從地球大氣層發出的天然微波信號，所以它能很好地探測到這個水蒸氣羽流。測量這些信號使MLS能“看到”像火山灰雲這樣的障礙物，這些障礙物會使其他測量平流層水汽的儀器失明。Millán說道：“MLS是唯一一個覆蓋範圍足夠密集的儀器，它可以捕捉到發生時的水蒸氣羽流，也是唯一一個沒有受到火山釋放的火山灰影響的儀器。”