Le nuvole svolgono un ruolo nel riscaldamento dell'Artico e in concomitanza di diminuzioni del ghiaccio marino, ma è una storia complicata. Utilizzando i dati di tre siti artici, scienziati hanno studiato le relazioni tra temperatura, vapore acqueo, e come le nuvole isolano la Terra. Hanno scoperto che nelle regioni polari, le nuvole non si comportano come altrove. Nell'Artico, il valore isolante delle nuvole rimane lo stesso fintanto che l'umidità relativa non varia. Questa stabilità viene interrotta se l'umidità relativa varia.

Questi risultati spiegano perché la variabilità stagionale e regionale osservata nel comportamento isolante delle nuvole artiche non mostra le stesse relazioni osservate alle latitudini medie e ai tropici. I risultati hanno importanti implicazioni per i futuri cambiamenti nel modo in cui le nuvole isolano e raffreddano il pianeta. La riduzione della quantità di ghiaccio marino nell'Artico porterà a più aree di mare aperto nell'Artico e, attraverso una catena di eventi, un aumento della capacità isolante delle nuvole in autunno. Questi risultati illustrano l'importanza di comprendere come la temperatura e l'umidità possono cambiare insieme in futuro per prevedere come gli impatti delle nuvole possono variare con il cambiamento climatico.

Utilizzando i dati osservativi, gli scienziati hanno ricavato medie di tre ore dell'effetto radiativo della nuvola infrarossa superficiale (CRE; una misura delle proprietà isolanti delle nuvole) in stazioni rappresentative di diverse regioni artiche:Barrow, Alaska; Eureka, Canada; e vertice, Groenlandia. La quantità di vapore acqueo nell'atmosfera in questi luoghi ha attraversato un ampio intervallo da meno di 0,1 cm in inverno a Summit a ~ 2 cm in estate a Barrow. Nella gamma delle condizioni artiche, CRE nella regione della lunghezza d'onda dell'infrarosso medio aumenta con la temperatura e il vapore acqueo mentre CRE nella regione della lunghezza d'onda dell'infrarosso lontano diminuisce. Quando sommato, la compensazione di queste due regioni spettrali nasconde la dipendenza dalla temperatura e dall'umidità tra ~230 e 280 K, e, così, spiega la mancanza di correlazione in CRE mostrata nelle osservazioni. Queste variazioni di flusso compensatorie sono uniche per gli intervalli di temperatura e umidità osservati nell'Artico.

Per indagare più in dettaglio su questa compensazione, gli scienziati hanno eseguito calcoli di trasferimento radiativo utilizzando i profili di temperatura e vapore acqueo osservati a Barrow e Summit. A causa dell'effetto compensatorio descritto in precedenza, le variazioni temporali o spaziali della temperatura e del vapore acqueo all'interno dell'intervallo di temperatura dell'Artico non cambiano CRE finché l'umidità relativa rimane costante. Umidità relativa, una quantità che tutti conosciamo dalle previsioni del tempo, dipende sia dalla quantità di vapore acqueo nell'aria che dalla temperatura. La stessa quantità di vapore acqueo a una temperatura più fredda darebbe un'umidità relativa maggiore. Gli scienziati hanno scoperto che se solo il vapore acqueo o la temperatura cambiassero, il CRE o l'effetto isolante delle nuvole artiche cambierebbe. Però, se sia il vapore acqueo che la temperatura sono cambiati in modo da mantenere costante l'umidità relativa, quindi il CRE è rimasto costante.

Per comprendere i potenziali impatti di questi risultati, gli scienziati hanno utilizzato un modello climatico per proiettare i futuri cambiamenti nel sistema artico. Il modello ha mostrato che l'aumento del fattore di isolamento delle nuvole è iniziato nei primi anni 2000, con i maggiori cambiamenti previsti per apparire dopo il 2040 in autunno. Questo risultato è associato ad aumenti di temperatura in autunno che superano gli aumenti previsti di vapore acqueo, portando ad una riduzione dell'umidità relativa. Un segnale simile ma più piccolo si osserva in primavera, in parte a causa della minore copertura nuvolosa e delle nubi generalmente più sottili durante quella stagione.