Les nuages ​​jouent un rôle dans le réchauffement de l'Arctique et la diminution concomitante de la glace de mer, mais c'est une histoire compliquée. À l'aide des données de trois sites arctiques, les scientifiques ont étudié les relations entre la température, vapeur d'eau, et comment les nuages ​​isolent la Terre. Ils ont découvert que dans les régions polaires, les nuages ​​ne se comportent pas comme ailleurs. Dans l'Arctique, la valeur isolante des nuages ​​reste la même tant que l'humidité relative ne varie pas. Cette stabilité est perturbée si l'humidité relative varie.

Ces résultats expliquent pourquoi la variabilité saisonnière et régionale observée dans le comportement isolant des nuages ​​arctiques ne présente pas les mêmes relations que celles observées dans les latitudes moyennes et les tropiques. Les résultats ont des implications importantes pour les changements futurs dans la façon dont les nuages ​​isolent et refroidissent la planète. La réduction de la quantité de glace de mer dans l'Arctique entraînera un plus grand nombre de zones d'eau libre dans l'Arctique et, à travers une chaîne d'événements, une augmentation de la capacité isolante des nuages ​​à l'automne. Ces résultats illustrent l'importance de comprendre comment la température et l'humidité peuvent changer ensemble à l'avenir pour prédire comment les impacts des nuages ​​peuvent varier avec le changement climatique.

À l'aide de données d'observation, les scientifiques ont calculé des moyennes sur trois heures de l'effet radiatif des nuages ​​infrarouges de surface (CRE ; une mesure des propriétés isolantes des nuages) à des stations représentatives de différentes régions arctiques—Barrow, Alaska; Eurêka, Canada; et Sommet, Groenland. La quantité de vapeur d'eau dans l'atmosphère à ces endroits s'étendait sur une large plage allant de moins de 0,1 cm en hiver à Summit à ~2 cm en été à Barrow. Dans la gamme des conditions arctiques, Le CRE dans la région de longueur d'onde de l'infrarouge moyen augmente avec la température et la vapeur d'eau tandis que le CRE dans la région de longueur d'onde de l'infrarouge lointain diminue. Une fois additionné, la compensation de ces deux régions spectrales masque la dépendance à la température et à l'humidité entre ~230 et 280 K, et, Donc, explique le manque de corrélation en CRE mis en évidence dans les observations. Ces variations de flux compensatoires sont uniques aux plages de température et d'humidité observées dans l'Arctique.

Pour étudier plus en détail cette compensation, les scientifiques ont effectué des calculs de transfert radiatif à l'aide de profils de température et de vapeur d'eau observés à Barrow et Summit. En raison de l'effet compensateur décrit précédemment, les variations temporelles ou spatiales de la température et de la vapeur d'eau dans la plage de température arctique ne changent pas la CRE tant que l'humidité relative reste constante. Humidité relative, une quantité que nous connaissons tous grâce aux prévisions météorologiques, dépend à la fois de la quantité de vapeur d'eau dans l'air et de la température. La même quantité de vapeur d'eau à une température plus froide donnerait une humidité relative plus élevée. Les scientifiques ont découvert que si seulement la vapeur d'eau ou la température changeaient, le CRE ou effet isolant des nuages ​​arctiques changerait. Cependant, si à la fois la vapeur d'eau et la température ont changé de manière à maintenir l'humidité relative constante, puis le CRE est resté constant.

Pour comprendre les impacts potentiels de ces découvertes, les scientifiques ont utilisé un modèle climatique pour projeter les changements futurs dans le système arctique. Le modèle a montré que l'augmentation du facteur d'isolation des nuages ​​a commencé au début des années 2000, les changements les plus importants devant apparaître après 2040 à l'automne. Ce résultat est associé à des augmentations de température en automne dépassant les augmentations attendues de la vapeur d'eau, entraînant une diminution de l'humidité relative. Un signal similaire mais plus petit est observé au printemps, en partie à cause de la couverture nuageuse moindre et des nuages ​​généralement plus minces au cours de cette saison.