传统知识认为暖空气上升而冷空气下沉。但加州大学戴维斯分校的一项研究发现，在热带大气中，冷空气上升是由于一种被忽视的效应——水蒸气的轻盈。这种效应有助于稳定热带气候并缓冲气候变暖的一些影响。
今天发表在《科学进展》杂志上的这项研究是最早展示水蒸气浮力对地球气候和能量平衡的深远影响的研究之一。
“众所周知，水蒸气是使地球变暖的重要温室气体，”资深作者、加州大学戴维斯分校大气科学助理教授、劳伦斯伯克利国家实验室的联合教师科学家大杨说。“但另一方面，水蒸气具有浮力效应，有助于将大气的热量释放到太空并降低变暖的程度。如果没有这种轻盈的水蒸气，气候变暖会更糟。”
在相同的温度和压力条件下，潮湿的空气比干燥的空气轻。这称为蒸汽浮力效应。这项研究发现，这种效应使寒冷潮湿的空气上升，在地球热带地区形成云和雷暴。与此同时，温暖干燥的空气在晴朗的天空下沉。与没有蒸汽浮力的情况相比，地球大气层会向太空发射更多的能量。
研究发现，水蒸气的亮度使地球在热带地区的热辐射每平方米增加约 1-3 瓦。该值与通过将大气中的二氧化碳翻倍所捕获的能量进行比较。作者的计算进一步表明，蒸汽浮力的辐射效应随着气候变暖呈指数增长。
该研究称，更好地了解蒸汽浮力效应及其在热带地区的稳定作用也可以改进云和雷暴模拟以及气候模型。
“既然我们了解了水的亮度如何调节热带气候，我们计划研究全球气候模型是否准确地代表了这种影响，”该研究的主要作者、加州大学戴维斯分校的研究生研究员赛思·赛德尔说。
该研究由大卫和露西尔帕卡德基金会以及美国能源部资助。
