Le nuvole sono uno dei più grandi caratteri jolly nelle previsioni di quanto e quanto velocemente l'Artico continuerà a riscaldarsi in futuro. A seconda del periodo dell'anno e dell'ambiente mutevole in cui si formano ed esistono, le nuvole possono agire sia per riscaldare che per raffreddare la superficie sottostante.

Per decenni, gli scienziati hanno ipotizzato che le perdite nella copertura di ghiaccio marino artico consentano la formazione di più nuvole vicino alla superficie dell'oceano. Ora, una nuova ricerca della NASA mostra che rilasciando calore e umidità attraverso un grande foro nel ghiaccio marino noto come polynya, l'oceano esposto alimenta la formazione di più nuvole che intrappolano il calore nell'atmosfera e ostacolano il ricongelamento di nuovo ghiaccio marino.

I risultati provengono da uno studio su una sezione della baia settentrionale di Baffin tra la Groenlandia e il Canada, nota come North Water Polynya. La ricerca è tra le prime a sondare le interazioni tra polynya e nuvole con sensori attivi sui satelliti, che ha permesso agli scienziati di analizzare le nuvole verticalmente a livelli più bassi e più alti nell'atmosfera.

L'approccio ha permesso agli scienziati di individuare con maggiore precisione come è cambiata la formazione delle nuvole vicino alla superficie dell'oceano sopra la polynya e il ghiaccio marino circostante, ha spiegato Emily Monroe, uno scienziato atmosferico presso il Langley Research Center della NASA a Hampton, Virginia, che ha condotto lo studio.

"Invece di fare affidamento sull'output del modello e sulla rianalisi meteorologica per testare la nostra ipotesi, siamo in grado di estrarre dati di scansione satellitare quasi istantanei dall'area vicino al polynya, " ha detto Monroe. "Poiché ogni scansione viene raccolta su una scala temporale dell'ordine di circa 10 secondi, è più probabile che il polynya e il ghiaccio vicino stiano vivendo le stesse condizioni meteorologiche su larga scala, in modo da poter distinguere più accuratamente quale effetto sta avendo il cambiamento dalla superficie del ghiaccio alla superficie dell'acqua sulle nuvole sovrastanti".

Il ghiaccio marino agisce come un coperchio su una pentola di acqua bollente, ha spiegato Linette Boisvert, uno scienziato del ghiaccio marino presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland, che faceva parte dello studio. Quando il coperchio viene rimosso, calore e vapore fuoriescono nell'aria.

"Stiamo ricevendo più calore e umidità dall'oceano che entra nell'atmosfera perché il ghiaccio marino agisce come una calotta o una barriera tra la superficie relativamente calda dell'oceano e l'atmosfera fredda e secca sopra, " Ha detto Boisvert. "Questo riscaldamento e inumidimento dell'atmosfera rallenta la crescita verticale del ghiaccio marino, il che significa che non sarà così spesso, quindi è più vulnerabile a sciogliersi nei mesi estivi".

Come altri polynya nell'Artico e nell'Antartico, il North Water Polynya si forma quando specifici modelli di vento soffiano in una direzione persistente e creano buchi nel ghiaccio. Questi modelli di vento esistono solo nei mesi invernali, e i fori si aprono e si chiudono ripetutamente, esponendo e isolando alternativamente l'oceano.

Le nuove intuizioni arrivano in un momento in cui il ghiaccio marino artico sembra aver raggiunto la sua estensione minima annuale dopo essere calato durante i mesi più caldi del 2021. Sottolineano come il ghiaccio marino influenzi una regione che svolge un ruolo fondamentale nella regolazione del ritmo del riscaldamento globale, innalzamento del livello del mare, e altri effetti del cambiamento climatico causato dall'uomo.

Il ghiaccio marino non alza direttamente il livello del mare globale. Come cubetti di ghiaccio in un drink, lo scioglimento del ghiaccio marino non aumenta direttamente il volume dell'acqua nell'oceano. Ancora, una riduzione dell'estensione del ghiaccio marino artico può esporre l'acqua di mare relativamente calda alle calotte glaciali e ai ghiacciai costieri della regione, causando più fusione che contribuisce all'acqua dolce nell'oceano e provoca l'innalzamento del livello del mare.

La nuova ricerca mostra che le nuvole basse sopra la polynya emettono più energia o calore rispetto alle nuvole nelle aree adiacenti coperte dal ghiaccio marino. Quelle nuvole basse contenevano più acqua liquida, anche, quasi quattro volte più alto delle nuvole sul vicino ghiaccio marino. L'aumento della copertura nuvolosa e il calore sotto le nuvole sono persistiti per circa una settimana dopo ogni occasione in cui il polynya si è ricongelato durante l'intervallo di tempo dello studio.

"Solo perché il ghiaccio marino si riforma e la polinia si chiude, ciò non significa che le condizioni tornino subito alla normalità, " ha detto Boisvert. "Anche se le fonti di umidità sono sostanzialmente sparite, questo effetto di nuvole extra e aumento dell'effetto radiativo delle nuvole sulla superficie rimane per un po' di tempo dopo che [il polynya si è congelato]."

I risultati suggeriscono anche che la risposta delle nuvole alla polynya ha allungato il tempo in cui il buco è rimasto aperto, ha detto Patrick Taylor, uno scienziato del clima presso la NASA Langley, anche lui parte dello studio.

"Possono creare una coperta più spessa e aumentare la quantità di calore emessa in superficie, "Ha detto Taylor. "Il calore emesso aiuta a mantenere la superficie del North Water Polynya un po' più calda e aiuta a prolungare l'evento stesso".

I processi meteorologici su larga scala spesso rendono difficili gli studi sul riscaldamento dell'Artico. Però, ripetute aperture nel ghiaccio marino nella stessa regione creano un laboratorio naturale per studiare il feedback tra le nuvole e l'alternanza tra ghiaccio marino e polynya.

"Possiamo confrontare sia il ghiaccio marino che le aree di mare aperto, e le nuvole sopra quei due tipi di superficie abbastanza vicine, in modo che non dobbiamo preoccuparci di grandi cambiamenti nelle condizioni atmosferiche che hanno confuso studi precedenti, " ha detto Taylor. "Se non c'è una risposta nuvolosa a un evento di polinya in cui il ghiaccio marino scompare nel corso di pochi giorni, non ti aspetteresti una risposta da nessun'altra parte. L'apertura di un polynya è molto forte, forzatura distinta."

Il team sta pianificando di portare la propria ricerca al livello successivo e testare se un simile effetto nuvola può essere osservato in altre aree in cui il ghiaccio marino e l'oceano aperto si incontrano.