O Vapor d'água é o gás de efeito estufa mais dominante. O efeito estufa ou fluxo radiativo da água é de cerca de 75 W/m², enquanto o dióxido de carbono contribui com 32 W/m² (Kiehl 1997). Essas proporções são confirmadas através da medição do retorno da radiação infravermelha para a superfície da Terra (Evans 2006). O vapor d'água também é o efeito de retroalimentação (feedback) positiva dominante no nosso clima e a principal razão pela qual a temperatura é tão sensível às mudanças nas concentrações de CO₂.

Ao contrário das forças externas, tais como o CO₂, que podem ser adicionadas à atmosfera, o nível de vapor d'água na atmosfera é uma função da temperatura. O vapor d'água é trazido para a atmosfera através da evaporação - a taxa de evaporação depende da temperatura dos oceanos e do ar, sendo governada pela equação Clausius-Clapeyron. Se mais água é adicionada à atmosfera, esta condensa e cai na forma de chuva ou neve, em uma ou duas semanas. Da mesma forma, se a umidade sair da atmosfera, a evaporação restaurará os níveis de vapor d'água para os 'níveis normais' em um período curto de tempo.

O vapor d'água como feedback positivo

Como o vapor d'água está diretamente relacionado à temperatura, ele atua também como um feedback positivo - de fato, o maior feedback positivo do clima (Soden 2005). A medida que a temperatura sobe, a evaporação aumenta e mais vapor d'água se acumula na atmosfera. Por ser um gás de efeito estufa, o vapor d'água absorve mais calor, promovendo o aquecimento do ar e causando mais evaporação. Quando o CO₂ é adicionado à atmosfera, por ser um gás de efeito estufa, ele tem um efeito de aquecimento. Isso leva a evaporar mais água e aquecer o ar, a níveis altos e estáveis. Dessa forma, o aquecimento causado pelo CO₂ é amplificado.

Em quanto o vapor d'água amplifica o aquecimento pelo CO₂? Sem nenhum feedback, o dobro da quantidade de CO₂ aqueceria o globo em cerca de 1^oC. Levando isso em conta, o feedback do vapor d'água praticamente dobra a quantidade de aquecimento pelo CO₂. Quando outros feedbacks são incluídos (p.ex. - perda de albedo devido ao derretimento do gelo), o aquecimento total em função da duplicação do CO₂ é de cerca de 3°C (Held 2000).

Observações empíricas do feedback do vapor d'água e da sensibilidade climática

O efeito amplificado do vapor d'água foi observado durante o resfriamento global após a erupção do Monte Pinatubo (Soden 2001). Esse resfriamento levou a uma diminuição da umidade atmosférica o que amplificou a queda da temperatura. Uma sensibilidade climática de cerca de 3°C também foi confirmada por inúmeros estudos empíricos os quais examinaram como o clima respondeu a diferentes forçantes no passado (Knutti & Hegerl 2008).

Satélites tem observado um aumento no vapor d'água atmosférico de cerca de 0.41 kg/m² por década, desde 1988. Um estudo de detecção e atribuição, também conhecido como "fingerprinting", foi utilizado para identificar a causa do aumento nos níveis de vapor d'água (Santer 2007). Estudos de fingerprinting envolvem rigorosos testes estatísticos das diferentes justificativas possíveis para uma mudança em algumas propriedades do sistema climático. Os resultados de 22 modelos climáticos distintos (praticamente, todos os principais modelos climáticos do mundo) foram agrupados e o que se encontrou é que o recente aumento na umidade sobre a maior parte dos oceanos não se deve à radiação solar ou a uma recuperação gradual da erupção do Monte Pinatubo de 1991. O principal direcionador do 'umedecimento atmosférico' é o aumento na concentração de CO₂ causado pela queima dos combustíveis fósseis.

Teorias, observações e modelos climáticos mostram que o aumento do vapor d'água é de cerca de 6 a 7,5% para cada grau Celsius de aquecimento da camada inferior da atmosfera.  As mudanças observadas na temperatura, umidade, e circulação atmosférica se encaixam, internamente e fisicamente, de forma consistente. Quando os céticos citam o vapor d'água como o gás de efeito estufa dominante eles estão, na verdade, invocando o feedback positivo que faz nosso clima ser tão sensível ao CO₂, como mais uma evidência do aquecimento global de origem antrópica.

Argumento intermediário escrito por John Cook

A seguir é apresentado um vídeo aula relacionado ao assunto, do curso online Denial101x - Making Sense of Climate Science Denial

Vídeo adicional do curso online

Entrevista com o especialista Steve Sherwood