地球が温暖化すると、海洋からより多くの水が蒸発し、大気中の水蒸気が増えます。
この水蒸気はさらに多くの熱を閉じ込め、温暖化を増幅するフィードバックループを生み出します。
化石燃料の燃焼などの人間の活動も大気中の水蒸気量を増加させており、洪水や干ばつといったより極端な気象現象を招いています。
今年は、記録的な災害が相次いでいます。その顔ぶれは、死者を出した山火事、壊滅的な洪水、過去最高の海洋水温、南極の過去最低の海氷面積であり、人為的な気候変動が加速していることを示しているように見えます。
実際にそのとおりです。ただし、それは温室効果ガスの排出量が増え続けているからだけではありません。私たちが同時に観測しているのは、長年予測されてきた気候システム内の「水蒸気フィードバック」です。水蒸気フィードバックです。
1800年代後半以降、世界の平均地表温度は約1.1℃上昇しています。その主な原因は人間の活動であり、中でも化石燃料の燃焼が大気中に温室効果ガス（二酸化炭素とメタン）を加えていることが最も大きな要因です。
大気は温暖化すると、より多くの水分を水蒸気の形で保持できるようになります。水蒸気もまた温室効果ガスであるため、これがさらに、私たちが排出する他の温室効果ガスによって引き起こされる温暖化を増幅させます。
水蒸気が現在の地球温暖化の原因だと誤って考える人もいます。しかし後で説明するように、水蒸気は地球の水循環の一部であり、自然の温室効果において重要な役割を果たしています。その増加は、特に化石燃料の燃焼を中心とした私たちの排出による大気の温暖化の結果なのです。
水蒸気：もう一つの温室効果ガス
気温が1℃上昇するごとに、大気の水分保持能力は約7%増加します。記録的に高い海水温により、大気中の水分（水蒸気の形で）は推定で5～15%増加しています。これは、世界の気温上昇が本格化した1970年代以前と比べたものです。
水蒸気は強力な温室効果ガスです。1970年代以降、その増加は、世界の温暖化を上昇する二酸化炭素によるものに匹敵する程度まで増大させた可能性があります。私たちは今、その影響を目の当たりにしています。
多くの点で、水蒸気は地球を居住可能にしているという意味で最も重要な温室効果ガスです。しかし、人為的な気候変動は主に、長寿命の温室効果ガスである二酸化炭素、一酸化二窒素、メタン、クロロフルオロカーボン（CFC）の増加によって引き起こされています。
一般に、3つ以上の原子からなる分子はすべて温室効果ガスです。これは、分子内で原子が振動・回転できるためです。温室効果ガスは熱（赤外線）放射を吸収して再放出し、毛布のような保温効果をもたらします。
雲は温室効果ガスと似た保温効果をもたらしますが、同時に太陽放射をよく反射し、日中は地表を冷やす働きもします。現在の気候において、全天候時の平均的な条件では、水蒸気が温室効果全体の50%を占めると推定されており、二酸化炭素が19%、オゾンが4%、その他のガスが3%です。雲は温室効果のおよそ4分の1を占めています。
水蒸気はなぜ異なるのか。
主な温室効果ガスである二酸化炭素、メタン、一酸化二窒素、オゾンは凝結して降水することはありません。一方、水蒸気は凝結して降水するため、大気中での寿命は他の温室効果ガスと比べて桁違いに短くなります。
水蒸気の大気中での平均寿命はわずか9日ですが、二酸化炭素は何世紀から何千年も大気中にとどまり、メタンは10年から20年程度、一酸化二窒素は1世紀程度とされています。これらのガスは大気の加熱の基盤となっており、その結果として生じる気温上昇が、観測されている水蒸気量の増加を可能にしているのです。
二酸化炭素の増加は天候に左右されません。主に化石燃料の燃焼によるものです。大気中の二酸化炭素は、産業革命以前の280ppmvから420ppmv（50%の増加）へと上昇しており、その増加の約半分は1985年以降に起きています。
これは、長寿命の温室効果ガスによる人為的な加熱のおよそ75%を占めています。人為的な大気の温暖化の残りは、主にメタンと一酸化二窒素によるもので、汚染エアロゾルによる相殺効果も含まれます。
水蒸気による追加的な加熱は、1970年代以降、二酸化炭素の増加によるものと同程度となっています。
水蒸気と水循環
水蒸気は水の気体の状態であり、大気中に自然に存在しています。雲は、光を散乱させて見えるほど大きな微細な水滴や氷の結晶で構成されていますが、水蒸気は肉眼では見えません。
大気中の水蒸気を測る最も一般的な指標は相対湿度です。
熱波や暖かい気象条件のもとでは、人間の快適さに影響するのはこの相対湿度です。汗をかくと、皮膚からの水分の蒸発によって体が冷えます。しかし環境が湿りすぎていると、この仕組みがうまく働かず、体がべたつき不快に感じます。
このプロセスは地球にとっても重要です。地表の約70%は水で、その大部分は海洋だからです。余分な熱は一般的に水の蒸発に使われます。植物も、蒸散と呼ばれるプロセスを通じて水蒸気を放出します（光合成の一環として、葉の微細な気孔から放出されます）。この一連のプロセスは蒸発散と呼ばれています。
水分は水蒸気として大気中に上昇します。嵐が水蒸気を集めて濃縮し、降水が起こります。水蒸気は気温に対して指数関数的に依存するため、熱帯や地表付近などの温暖な地域で最も多くなります。寒冷な高緯度や高地では量が減少します。
空気は上昇するにつれて膨張し冷却され、雲、雨、雪が生じます。この活発な水循環により、水蒸気の分子は大気中で数日しか存在しません。
水は地球のエアコンのような役割を果たしています。地表を冷やしますが（その代わりに地表を湿潤にします）、雨は大気中の多くの汚染物質も洗い流し、すべての人にとって有益です。
降水は極めて重要です。降水量が適度であれば、植生を育み、さまざまな生態系を支えます。しかし気候が温暖化すると、水分量の増加によって豪雨の可能性が高まり、洪水のリスクも増大します。
さらに、蒸発に使われた潜熱は大気に戻り、加熱を強めるとともに空気の上昇を引き起こし、嵐を激化させ、極端な気象現象をより大きく、より制御しにくいものにしています。
こうした変化は、雨が降っていない地域では干ばつや山火事のリスクが高まり、雨が降る地域では豪雨となることを意味しています。
