科学家经过科学分析，温室效应首当其冲，温室效应是由温室气体实现的。温室气体有水蒸汽（H2O）、二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)等。

水汽在地球大气层中是主要的温室气体。水汽相对于二氧化碳(CO2)对自然温室效应的贡献取决于核算方法，但可以认为比二氧化碳的贡献约大两至三倍。额外的水汽通过人为活动注入到大气中，主要是通过灌溉作物蒸发量的增加，同时还通过电厂降温，少量通过化石燃料的燃烧。因此，人们可能会问，谈及引发气候变化的强迫时，为什么对二氧化碳而不是水汽如此关注？

水汽的行为不同于二氧化碳的一个基本表现是：它能凝结和沉降。当高湿度的空气降温时，一些蒸汽凝结成水滴或冰粒并沉降。水汽在大气中通常会停留十天时间。水汽通过人为源头进入大气的流量比“自然”蒸发的要少得多。因此，它对整体浓度的影响可以忽略不计，并且对长期的温室效应没有显著作用。这就是为什么对流层水汽(通常低于10公里高度)不被认为是造成辐射强迫的人为气体的主要原因。

在平流层(大气层约10公里以上的部分)，人为排放对水汽确实有显著的影响。通过氧化作用，由人类活动导致的甲烷(CH4)浓度的升高带来了额外的水源，这也部分解释了在平流层所观测到的变化。平流层中水的变化有辐射影响，被认为是一种强迫，并且可以进行评估。平流层水的浓度在过去几十年有显著不同。这些变化的完整范围还不是很清楚，可能与其说是一种强迫，不如说是加到自然变率中的反馈过程。平流层水汽对变暖的贡献，从强迫和反馈两方面来讲，都要比来自甲烷或二氧化碳的小得多。

空气中水汽的最大量由温度控制。极地地区从地表延伸到平流层的典型空气柱中每平方米可能只包含几千克水汽，然而热带地区类似的空气柱可以包含高达70千克的水汽。空气温度每升高一度，大气可以多保留7％的水汽(图6，左上插图)。浓度的增加放大了温室效应，并且因此导致更多的变暖。该过程被称为水汽的反馈过程，这很好理解，也得到了量化。它出现在用于估算气候变化的所有模型中，其优点是与观测一致。虽然已观测到大气中水汽的增加，但人们认为这种变化是一种气候反馈(来自大气温度的升高)，不应解释为人为排放导致的辐射强迫。目前，水汽在地球大气中发挥着最大的温室效应作用。然而，其他温室气体，主要是二氧化碳，对维持水汽在大气中的存在是必要的。事实上，如果从大气中去除这些气体，其温度将下降到足以引起水汽减少，而导致温室效应下降失控，使地球骤然进入冰冻状态。所以，是温室气体而不是水汽提供了维持当前大气中水汽水平的温度结构。因此，虽然二氧化碳是主要的人为控制气候的按钮，但水汽是一种强有力并且迅速的反馈，它以一个介于2和3之间的典型系数放大任何初始强迫。水汽不是一个显著的初始强迫，然而却是气候变化的基本介质。

左上插图表示随着温度升高，空气中潜在的水汽含量相对升高(约7%/度)。白色卷装物表示蒸发，通过降水抵消，以实现水分平衡。红色箭头表示向外的红外线辐射，被水汽和其他气体部分吸收，该过程是温室效应的一个组成部分。平流层的过程没有包括在本图中。

水汽作为自然温室效应的最大贡献者，在地球气候中扮演了重要角色。然而，大气中水汽的总量主要是由空气的温度而不是排放所控制的。出于这个原因，科学家认为水汽是一个反馈介质，而不是引发气候变化的强迫。灌溉或电厂降温带来的人为水汽排放对全球气候的影响微乎其微。

因此，二氧化碳是造成气候变化的罪魁祸首。

根据1988年联合国大会通过的为当代和后代人类保护气候的决议，同年由世界气象组织（WMO）和联合国环境规划署（UNEP）联合建立的政府间气候变化专门委员会（IPCC），是国际上公认的气候变化科学评估组织，其主要任务是组织科学家团队对气候变化科学认识、气候变化影响以及适应和减缓气候变化对策进行科学层面的评估，迄今已经发布了五次评估报告。每次评估报告都是汇集了全球上千名科学家、基于公开发表的科学文献进行综合分析，并且期间要经历两次专家评审、两次政府评审，十一个环节。可以认为IPCC评估报告给出的结论是对气候变化科学、影响、适应和减缓的全面、客观的认识。当然，气候科学是一门发展中的科学，有些问题、某些结论的不确定还需要进一步加深研究。

作者单位：国家气候中心副主任

文章来源：赛先生微信号