T2021年夏天是一个在温暖的世界中的破坏性天气看起来像什么瞪眼的例子。7月中旬，两天内，西德国和比利时的暴风雨在两天内降至八英寸的雨水。洪水撕裂了建筑物，并通过村庄街道推动它们。一周后，一年的雨水 - 在中国河南省的雨水超过两英尺，只需三天。数以万计的人逃离了他们的银行的河流。在郑州市郑州市中心发布了捕获乘客淹没地铁车内的视频，将头部朝着天花板朝着天花板上升到迅速上升之上的空气中的最后一个口袋。在8月中旬，喷射流中的尖锐扭结将暴风雨带到田纳西州，在短短24小时内令人难以置信的17英寸下雨;灾难性的洪水杀死了至少20人。这些风暴系统都不是飓风或热带洼地。
很快，飓风艾达进入墨西哥湾，这是今年繁忙的北大西洋季节的第九次热带风暴。8月28日，它是1级风暴，持续风速为每小时85英里。不到24小时后，“艾达”爆炸为4级，其速度几乎是美国国家飓风中心定义的快速增强风暴的两倍。飓风以每小时150英里的风速袭击了路易斯安那州海岸，导致超过100万人断电，超过60万人连续数日缺水。艾达的愤怒继续蔓延到东北部，在那里，它为纽约市带来了创纪录的3.15英寸的一小时降雨。这场风暴造成至少80人死亡，并摧毁了美国东部的一些社区
所有这些破坏性事件都有共同的含水蒸气。水蒸气 - 气态形式2O-在助长破坏性风暴和加速气候变化方面发挥着巨大作用。随着海洋和大气变暖，更多的水蒸发到空气中。反过来，温暖的空气可以在凝结成云滴之前容纳更多的蒸汽，从而产生洪水般的降雨。自20世纪90年代中期以来，全球大气中的蒸汽量增加了约4%。这听起来可能不算多，但对气候系统来说却是一件大事。多汁的大气为各种风暴提供了额外的能量和水分，包括夏季的雷暴、美国东海岸沿岸的诺东风暴、飓风甚至暴风雪。额外的水汽也有助于像艾达这样的热带风暴更快地加剧，给安全官员留下宝贵的时间来警告十字准星上的人们。
科学家们早就预料到气候变化会在空中产生更多的蒸汽，助长所谓的“蒸汽风暴”，这种风暴比几十年前的风暴释放出更多的雨和雪。测量结果证实，强降水事件的影响更大，在美国和全球范围内发生的频率更高。自20世纪80年代末以来，美国约三分之一的财产损失（730亿美元）归因于强降水的增加。
例如，2017年8月，飓风哈维在该地区逗留了五天，在休斯顿的一些社区下了令人难以置信的五英尺高的雨，连饱经风霜的气象学家都说不出话来。有时，雨带每小时降水量达到惊人的6英寸。一项分析得出的结论是，气候变化，特别是从异常温暖的墨西哥湾向哈维输送的潮湿空气，使创纪录的降雨量增加了三倍，强度增加了15%。
与大多数其他大气气体不同，水蒸气并不均匀地分布在全球各地。在横跨赤道的潮湿的热带地区，水汽十分丰富。从那里，湿气的长卷须可以沿着风暴轨迹向更凉爽、更干燥的极地延伸，给中纬度和高纬度地区带来几次强而持久的降水。这些热气和湿气的河流有助于平衡地球的大气能量分布，并且在它们的路径上产生了强烈的蒸汽风暴。
能量泵
当我们在炎热的阳光下汗水或在我们的厨房炉子上煮沸时，我们将液态水转化为水蒸气。必要的成分是热量的。同样，气候系统中的热量导致水潮湿的土壤，植物，海洋，湖泊和溪流蒸发到空气中。蒸汽带有一种称为潜热的能量形式。如果蒸汽后来将液体形成液体形成云或露珠 - 即热量被释放到大气中。得到的暖空气的泡沫比其周围的空气轻，所以它升起。由于温度通常在较高的高度较高的较高的情况下，气泡可以继续上升和生长，但是在将额外的水蒸气冷凝成云液滴并释放更潜热。如果您通过大型花椰菜形云飞过飞机，您感觉到这些塔上升空气的湍流。
潜热是主要的燃料，可以为飓风，雷暴和良好的糟糕的天气促进。潜热中包含的能量很大;在典型的飓风中，在一天内释放的热能量是全天全球所有电力中的能量的200多倍。飓风可以每20分钟释放大约10兆型核弹的爆炸性。
增加大气水蒸气的最令人担忧的结果可能是它在热带风暴的快速增强中的作用。气象学家称，当最大风速增加至少30节（每小时35英里）在24小时内或风暴的中央大气压下降24小时时，风暴已经迅速加剧。在过去的40年中，风暴在任何给定年内会迅速加剧的可能性已经有了夸张。仅在2020年，10个大西洋飓风所做的那样：汉娜，劳拉，莎莉，泰迪，伽玛，三角洲，埃塞尔顿，Zeta，Eta和Iota。在2021年，六个大西洋飓风中形成的，截至9月中旬，正在进行快速增长，包括IDA和Nicholas。最近的研究与身体常识一致：随着海洋温暖，越来越可能越来越多的水，蒸发更多的水并为大气提供更潜伏的热量。海洋吸收了大约90％的热量被我们人类发出的温室气体所捕获的热量。这种热量在下面的表面和更深的水中提高了水温;温水像强大的电池一样，风暴可以从中吸取能量。
然而，水汽的增加并不是气候变化对热带风暴的唯一影响。减小的风切变(接近地面的风和高空的风在速度和方向上的差异)也有利于风暴的发展，因为上升的空气塔不太可能被撕裂。目前正在研究的其他变量包括空气中灰尘和污染颗粒的数量的变化，以及低海拔和高海拔地区大气变暖的差异，这些差异会影响暖空气气泡上升的速度。
20多年来，北大西洋的热带地区一直异常温暖，造成了过度蒸发，引发了强烈的飓风。非热带风暴也在吞噬大气中多余的水蒸气和能量，导致更多的强降水事件，甚至可能是更严重的降雪。
酷热
水汽增加带来的威胁不仅仅是风暴。它也使夏天的夜晚难以忍受潮湿——在更多的地方出现的次数更多。
自20世纪90年代中期以来，全球陆地地区夏季夜间最低温度的上升速度一直快于白天最高温度。这是因为水蒸气是一种温室气体，水蒸气越多就意味着温度越高:通常在夜间逃逸到太空的热量被捕获，阻止了地球表面的冷却。而且不像二氧化碳，无论排放到哪里都会扩散到全世界，水蒸气往往停留在本地。
更多的水蒸气也使炎热的夜晚变得危险。较高的夜间湿度会防止汗液蒸发(身体的自然冷却系统)，导致身体过热，干扰睡眠。衡量这种不适的一个指标是热指数，它结合了温度和湿度的影响，代表了一个人的身体真正感受到的压力。指数高于100华氏度(38摄氏度)被认为是危险的;长期接触可能是致命的，特别是对老人和婴儿。炎热也给牲畜和宠物带来压力，野生动物也在尽可能地向高纬度地区或海拔地区迁移。如果没有一段时间的夜间降温，热量也会积聚在土壤中，杀死一些植物和昆虫，同时让其他喜欢温暖的物种繁荣。根据32个卫生组织今年8月发表的《2021年气候变化与健康宣言》，夜间高温还增加了接触由昆虫携带的疾18新利官网多久了病的风险，威胁着人类、动物和作物。
夜间高温造成的危险不仅对已经炎热的热带国家，而且对赤道以北和以南的国家都是如此。美国墨西哥湾沿岸的城市已经多次超过了不安全阈值。自1970年以来，休斯顿的气温上升了超过3.5华氏度(2摄氏度)，这是因为这座城市靠近墨西哥湾，不断扩张的发展，加剧了城市的热岛效应。2020年7月，休斯顿的高温指数达到了110华氏度(43摄氏度)，远远超过了糟糕的程度。
如果温室气体继续在大气中积聚，这些情况将很快在许多南部和中纬度城市变得司空见惯，如亚特兰大和华盛顿，在2000年之前，美国首都平均每五年就有一个夜晚的最低气温在华氏80度(27摄氏度)以上。自2000年以来，这样的夜晚大约每年发生两次——仅在20年内就增加了10倍。
然而，热带地区的某些国家将遭受损失，而且已经遭受了最严重的损失。2015年5月，一场严重的热浪袭击了印度和巴基斯坦，或许更准确的说法是“蒸汽波”。白天的高温指数连续几天超过了华氏114.8度(46摄氏度)，而且湿度高，夜间无法降温;超过3500人死于这种令人窒息的环境。全球变暖再增加0.5度，全球受极端高温威胁的人口将增加一倍，达到约5亿人。
全球变暖放大器
如果暴风雨和闷热的夜晚没有足够的令人不安的夜晚，水蒸气也在使全球变暖变得更糟。尽管二氧化碳得到大部分注意力，但水蒸气是迄今为止大气中最重要的温室气体。它吸收了地球表面向上辐射的更多的红外能量，而不是其他温室气体，从而捕获更多的热量。将其放入视角下，加倍大气二氧化碳浓度本身会使全球变暖大约1摄氏度，但是反馈循环——恶性循环——会使温度上升两倍。再次强调，尽管像海冰消失这样的反馈得到了很多关注，但水蒸汽反馈回路——变暖导致蒸发，从而捕获热量，造成更大的变暖——是气候系统中最强烈的反馈。
也许与直觉相反，水蒸气反馈在水蒸气最丰富的地方最弱。在潮湿地区，水蒸气吸收的红外能量已经接近其物理极限，因此添加一点额外水分的效果最小。然而，在干燥的地方，如极地地区和沙漠，吸收的红外线能量远低于其潜在的最大值，因此任何增加的蒸汽都将捕获更多的热量，并提高低层大气的温度。
北极热波的数量和持续时间的增加是从纬度的更频繁和更长持久的温暖，潮湿的空气从热带延伸的那些延伸的那些卷须的清晰症状。例如，在1月2021年，例如，在北冰洋的大面积上高于正常的36摄氏度（20摄氏度）的温度飙升。增加北极热浪，特别是在冬季，正在减缓海冰的年度冻结，并为冰盖的消亡做出贡献。
额外水汽的吸热效应可能会被云层形成的增加所抵消。云反射太阳光(导致冷却效果)，但也捕获热量。在海洋上，降温效应往往占主导地位，但在高纬度地区，变暖的影响占优势。最近的研究表明，在全球范围内，平均而言，加热效应更大，建立了另一个涉及水蒸气的恶性循环。
更好的预测
随着人类活动继续产生更多的吸热气体，海洋和大气将继续变暖，更多的水将蒸发，导致更频繁的蒸汽风暴和削弱蒸汽波。最强类别的飓风将更频繁地发生，而快速增强的风暴也将如此。对预测者来说，预测这些快速转型将是一项挑战。当风暴在接近登陆时加剧，就像飓风艾达那样，官员们将没有宝贵的时间来拉响警报，人们将只有几个小时疏散。
预测这些超级风暴的主要障碍是海面以下缺乏温度测量。深层温水含有比浅层更多的风暴燃料，但卫星只测量海面温度。研究人员正试图设计方法来确定海洋水中占几百英尺的能量，因为这真的是暴风雨。他们正在开发自主海洋滑翔机，在不同深度的同时在不同深度漫游，同时取样温度和盐度。它们还与卫星的数据一起使用，可以检测海面高度的变化：深水深水层相对于相邻区域扩展，在海景中形成可以从空间看到的驼峰。
卫星数据极为宝贵，但我们也需要测量温度、蒸汽和风的海洋仪器。我们将继续依靠“飓风猎手”飞机在风暴中飞行，并在风暴内部和周围投放仪器。研究人员将这些飞行数据输入到计算机模型中，可以提供大气状态和风暴强度的详细信息。更好的数据覆盖率、更快的计算机和对风暴形成过程更深入的了解有助于改进预测。
蒸汽来自无数个来源，影响许多大气过程。科学家们还没有完全理解其中的一些相互作用，计算机模型仍然难以完全预测不断变化的气候系统中水蒸气的影响。即使是看似简单的关于水从海洋或湖泊中蒸发速度的例子，也取决于许多因素，例如水和其上方空气的温度差、空气中已有多少蒸汽以及风速。在陆地上，计算更为复杂，涉及额外的变量，如土壤中的水分含量和生长的植物类型。预测蒸汽一旦进入大气层将会发生什么是另一个挑战。它会凝结成云，引发风暴，然后像雨或雪一样降落吗？它会凝结成露水或霜吗？它会从热带到高纬度地区旅行数百英里，甚至数千英里吗？这些计算中的任何错误都会影响对未来温度变化和天气模式的预测。
增加水蒸气值得更加关注。不幸的是，我们无法直接控制大气中的金额。然而，我们可以通过在主要由我们的二氧化碳和甲烷排放的变暖中进行热化来间接地减少它，以及通过清除来自空气中的碳的树木的清除。通过降低变暖率，我们可以减少蒸汽的浪涌。如果我们成功，我们可以减缓未来的蒸气风暴的强化 - 以及他们可以造成的破坏。
