p O Ártico mudou em um ritmo mais rápido do que o resto do planeta. As nuvens afetam o orçamento de energia de superfície e, portanto, o derretimento ou crescimento de gelo terrestre e oceânico. Muitas nuvens árticas são de "fase mista, "consistindo em gelo e partículas líquidas simultaneamente. A previsão correta da partição da massa e das transições entre essas duas fases é vital para entender os impactos das nuvens no clima ártico. Por quê? Porque as partículas de gelo e as gotículas de líquido se espalham e absorvem a energia solar e infravermelha de formas substancialmente diferentes formas. Uma equipe descobriu que o movimento em grande escala de massas de ar com diferentes concentrações de aerossóis e umidade é uma grande influência na fase das nuvens. Também importantes foram os processos em menor escala que influenciaram por quanto tempo uma partícula de gelo permaneceu elevada na nuvem. . p Especialistas se reuniram e determinaram os principais processos que controlam a partição de gelo e partículas líquidas nas nuvens do Ártico. O estudo olhou especificamente para a interação entre os processos de grande e local escala para identificar quais processos microfísicos de pequena escala são mais importantes para modelos globais capturarem para melhor simular a fase de nuvem correta em modelos. O estudo também identificou que melhores observações dos principais parâmetros do aerossol são desejáveis ​​para entender melhor como as interações aerossol-nuvem conduzem as transições na fase de nuvem. Os resultados do estudo oferecem ideias para melhor representar as nuvens do Ártico em modelos numéricos de clima e sistema terrestre.

p Muitas nuvens árticas estão em fase mista. Predizer corretamente a partição de massa e as transições entre essas duas fases é vital para entender os impactos das nuvens no clima ártico, porque as partículas de gelo e as gotículas de líquido impactam a transferência radiativa atmosférica de maneiras substancialmente diferentes. A equipe escolheu se concentrar em uma nuvem de fase mista estratiforme persistente observada no local de Medição de Radiação Atmosférica (ARM) do DOE em Barrow, Alasca, em 11 a 12 de março, 2013. Este caso é de particular interesse porque uma variabilidade temporal substancial na camada de nuvem líquida e precipitação de gelo associada foi observada durante as 37 horas de duração da nuvem.

p A equipe usou um amplo conjunto de instrumentos de sensoriamento remoto baseados no solo, incluindo lidar e radares de varredura verticalmente apontados e multifrequência operados no observatório atmosférico ARM North Slope of Alaska em Barrow, combinado com informações sobre dispersão e absorção de luz de aerossol de instrumentos da Administração Oceânica e Atmosférica Nacional. Para fornecer contexto em grande escala para o estudo de caso e examinar processos importantes com mais detalhes, abordagens de modelos múltiplos foram empregadas. Simulações de modelo de área limitada são usadas para identificar processos que causam a descida da camada de nuvem, bem como o papel do forçamento de superfície e em grande escala na precipitação observada e nas transições de partição de fase. As previsões de curto prazo do modelo de Monitoramento da Composição Atmosférica e do Clima (MACC) são usadas para obter uma perspectiva mais ampla sobre o transporte de aerossóis em Barrow e em seus arredores durante o período de estudo de caso, e ajudam a compreender em que grau as mudanças observadas localmente na quantidade e tipo de aerossol podem ser atribuídas à advecção versus processamento local.

p Recursos observacionais e de modelagem foram reunidos para entender os processos que controlam o particionamento da fase de nuvem e sua transição no tempo. As evidências sugerem que três fatores principais contribuíram para a mudança abrupta na partição de fase para este estudo de caso:

1. A advecção em larga escala de diferentes massas de ar com diferentes teores de umidade e indicações de diferentes concentrações de aerossol desempenhou um papel importante. Durante o período de maior conteúdo de gelo e água líquida, a massa de ar sobre Barrow tinha uma concentração de aerossol relativamente alta e era sustentada por advecção úmida no nível da nuvem.
2. Processos em escala de nuvem, especificamente o estado de acoplamento termodinâmico da superfície da nuvem, mudou no momento desta transição de massa de ar.
3. Tempo de residência da partícula de gelo, que está ligada à dinâmica de escala local, foi importante na mudança de particionamento de fase.

p A equipe descobriu que o caminho da água gelada simulado era maior durante os períodos de fortes correntes ascendentes que dominavam durante a parte inicial do estudo de caso. Após a transição, as correntes ascendentes enfraqueceram e os cristais de gelo caíram mais rapidamente do sistema de nuvens. A equipe descobriu que a blindagem radiativa de uma nuvem cirrus em 12 de março e a influência do ciclo solar foram de menor importância para a modulação da turbulência na nuvem de fase mista, e, portanto, provavelmente não desempenhou papéis importantes na transição. A falta de observações das propriedades do aerossol, incluindo concentrações de núcleos de gelo e perfis verticais de concentrações e tamanho de partículas de aerossol, representa um grande desafio para a compreensão das transições de fase. Adicionalmente, este estudo de caso sugere que a interação das propriedades microfísicas da nuvem induzida por aerossol com os processos termodinâmicos e dinâmicos da nuvem também pode ser criticamente importante.