東英吉利大學（UEA）領導的新研究減少了與平流層有關的未來氣候變化的理論不確定性，對地球上的生命具有重要影響。人為氣候變化是我們當今面臨的最大挑戰之一，但全球變化確切幅度的不確定性阻礙了有效的政策應對。

不確定性的一個重要來源與平流層水汽的未來變化有關，平流層是距離地球表面15-50 公里的大氣層中極為乾燥的區域。

未來這里水蒸氣的增加有可能放大氣候變化，減緩臭氧層的恢復，而臭氧層可以保護地球上的生命免受有害太陽紫外線輻射的傷害。

現在，一個由Peer Nowack 領導的國際團隊開發出了一種新的統計學習方法，將衛星觀測信息與最先進的氣候模型數據相結合，縮小了未來平流層水蒸氣量的可能範圍。

發表在《自然-地球科學》（Nature Geoscience）雜誌上的一項重要成果有效地排除了最極端的情況，即全球變暖每升高一度，水汽濃度就會增加25%以上。新方法將氣候模型反應的第95百分位數降低了50%。

現就職於德國卡爾斯魯厄理工學院理論信息學研究所的諾瓦克教授說：”人為氣候變化對地球大氣層的影響非常重要，而且往往令人吃驚。在我們的論文中，我們研究了全球變暖情況下平流層水蒸氣的變化，人們對這一影響的了解還很不夠。由於水蒸氣是平流層物理和化學的核心，我認為我們亟需一種新方法來解決這一長期存在的不確定因素。”

“我們採用新的數據驅動方法，利用機器學習思想，能夠高效地利用地球觀測數據來減少這種不確定性。這就要求我們開發一個框架，以創新的方式將從衛星數據中學到的科學理解和數學關係結合起來。”合著者之一、美國國家海洋和大氣管理局專門從事平流層水汽衛星測量的研究科學家肖恩-戴維斯博士說：”通過這種方法，我們能夠表明，許多氣候模式對平流層水汽發生巨大變化的預測現在與觀測證據不一致。”

量化全球變暖下的平流層水汽趨勢是一項長期的研究挑戰。控制平流層水汽的基本過程非常複雜，而高質量的衛星觀測記錄相對較短，這給這項任務帶來了困難。

所謂氣候反饋的存在帶來了額外的挑戰，因為這些反饋會進一步放大或抑制全球變暖，從而導致未來可能出現的更大範圍的溫度上升。

平流層中的水蒸氣含量就是這種反饋的一個例子，氣候模型預測水蒸氣含量會增加，但幾十年來，模型預測的增加範圍一直非常大。

這一點非常重要，因為平流層水蒸氣的大量增加（如許多氣候模型預測的那樣）可能會推遲本世紀臭氧層和南極臭氧洞的恢復。

不過，該論文的合著者、英國能源大學氣候動力學教授馬諾吉-喬希（Manoj Joshi）說：”我們的研究表明，雖然平流層水汽的增加會導致臭氧層和南極臭氧洞的恢復，但這並不會導致臭氧層的恢復，雖然平流層水蒸氣濃度仍有可能隨著全球變暖而增加，但大幅推遲臭氧恢復的巨大變化可能性很小。”