As nuvens desempenham um papel no aquecimento do Ártico e diminuições coincidentes no gelo marinho, mas é uma história complicada. Usando dados de três sítios árticos, os cientistas estudaram as relações entre a temperatura, vapor de água, e como as nuvens isolam a Terra. Eles descobriram que nas regiões polares, as nuvens não se comportam como em outros lugares. No Ártico, o valor de isolamento das nuvens permanece o mesmo, desde que a umidade relativa não varie. Esta estabilidade é interrompida se a umidade relativa do ar variar.

Essas descobertas explicam por que a variabilidade sazonal e regional observada no comportamento de isolamento das nuvens árticas não exibe as mesmas relações vistas nas latitudes médias e trópicos. Os resultados têm implicações importantes para mudanças futuras na forma como as nuvens isolam e resfriam o planeta. As reduções na quantidade de gelo marinho no Ártico levarão a mais áreas de águas abertas no Ártico e, por meio de uma cadeia de eventos, um aumento na capacidade de isolamento das nuvens no outono. Essas descobertas ilustram a importância de compreender como a temperatura e a umidade podem mudar juntas no futuro para prever como os impactos das nuvens podem variar com as mudanças climáticas.

Usando dados observacionais, os cientistas derivaram as médias de três horas do efeito radiativo da nuvem no infravermelho da superfície (CRE; uma medida das propriedades de isolamento da nuvem) em estações representativas de diferentes regiões árticas - Barrow, Alasca; Eureka, Canadá; e Summit, Groenlândia. A quantidade de vapor de água na atmosfera nesses locais mediu uma grande variedade de menos de 0,1 cm no inverno em Summit a ~ 2 cm no verão em Barrow. Ao longo da faixa de condições do Ártico, CRE na região do comprimento de onda do infravermelho médio aumenta com a temperatura e vapor de água, enquanto CRE na região do comprimento de onda do infravermelho distante diminui. Quando somado, a compensação dessas duas regiões espectrais esconde a dependência da temperatura e umidade entre ~ 230 e 280 K, e, portanto, explica a falta de correlação no CRE mostrada nas observações. Essas variações de fluxo de compensação são exclusivas das faixas de temperatura e umidade observadas no Ártico.

Para investigar esta compensação em mais detalhes, os cientistas realizaram cálculos de transferência radiativa usando perfis de temperatura e vapor d'água observados em Barrow e Summit. Devido ao efeito de compensação descrito anteriormente, as variações temporais ou espaciais na temperatura e no vapor de água dentro da faixa de temperatura do Ártico não mudam o CRE, desde que a umidade relativa permaneça constante. Humidade relativa, uma quantidade com a qual todos estamos familiarizados com as previsões do tempo, depende da quantidade de vapor d'água no ar e da temperatura. A mesma quantidade de vapor d'água em uma temperatura mais fria resultaria em uma umidade relativa mais alta. Os cientistas descobriram que se apenas o vapor de água ou a temperatura mudassem, o CRE ou efeito isolante das nuvens árticas mudaria. Contudo, se o vapor d'água e a temperatura mudaram de forma a manter a umidade relativa constante, então o CRE permaneceu constante.

Para entender os impactos potenciais dessas descobertas, os cientistas usaram um modelo climático para projetar mudanças futuras no sistema ártico. O modelo mostrou que os aumentos no fator de isolamento de nuvens começaram no início de 2000, com as maiores mudanças projetadas para aparecer após 2040 no outono. Este resultado está associado a aumentos de temperatura no outono ultrapassando os aumentos de vapor de água esperados, levando a uma redução da umidade relativa. Um sinal semelhante, mas menor, é observado na primavera, em parte por causa da menor cobertura de nuvens e geralmente nuvens mais finas durante essa estação.