As nuvens são um dos maiores curingas nas previsões de quanto e com que rapidez o Ártico continuará a aquecer no futuro. Dependendo da época do ano e do ambiente em mudança em que se formam e existem, as nuvens podem atuar tanto para aquecer quanto para resfriar a superfície abaixo delas.

Por décadas, os cientistas presumiram que as perdas na cobertura de gelo do mar Ártico permitem a formação de mais nuvens perto da superfície do oceano. Agora, uma nova pesquisa da NASA mostra que, ao liberar calor e umidade através de um grande buraco no gelo marinho conhecido como polynya, o oceano exposto alimenta a formação de mais nuvens que prendem o calor na atmosfera e impedem o recongelamento de novo gelo marinho.

As descobertas vêm de um estudo sobre uma seção ao norte da Baía de Baffin, entre a Groenlândia e o Canadá, conhecida como North Water Polynya. A pesquisa está entre as primeiras a sondar as interações entre o polynya e as nuvens com sensores ativos em satélites, o que permitiu aos cientistas analisar nuvens verticalmente em níveis mais baixos e mais altos da atmosfera.

A abordagem permitiu que os cientistas identificassem com mais precisão como a formação de nuvens mudou perto da superfície do oceano sobre a polynya e o gelo marinho circundante, explicou Emily Monroe, um cientista atmosférico no Langley Research Center da NASA em Hampton, Virgínia, quem conduziu o estudo.

"Em vez de confiar na saída do modelo e na reanálise meteorológica para testar nossa hipótese, somos capazes de extrair dados de varredura de satélite quase instantâneos da área perto da polynya, "Monroe disse." Uma vez que cada varredura é coletada em uma escala de tempo da ordem de cerca de 10 segundos, é mais provável que a polynya e o gelo próximo estejam experimentando as mesmas condições climáticas de grande escala, para que possamos distinguir com mais precisão o efeito que a mudança da superfície do gelo para a superfície da água está tendo nas nuvens sobrepostas. "

O gelo marinho age como uma tampa em uma panela de água fervente, explicou Linette Boisvert, um cientista do gelo marinho no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Maryland, quem fez parte do estudo. Quando a tampa é removida, o calor e o vapor escapam para o ar.

"Estamos recebendo mais calor e umidade do oceano indo para a atmosfera porque o gelo marinho atua como uma tampa ou uma barreira entre a superfície relativamente quente do oceano e a atmosfera fria e seca acima, "Boisvert disse." Este aquecimento e umedecimento da atmosfera retarda o crescimento vertical do gelo marinho, o que significa que não será tão espesso, por isso é mais vulnerável ao derretimento nos meses de verão. "

Como outros polynyas no Ártico e na Antártica, a North Water Polynya se forma quando padrões de vento específicos sopram em uma direção persistente e fazem buracos no gelo. Esses padrões de vento só existem nos meses de inverno, e os buracos abrem e fecham repetidamente, expondo e isolando alternadamente o oceano.

Os novos insights surgem durante uma época em que o gelo do mar Ártico parece ter atingido sua extensão mínima anual após diminuir durante os meses mais quentes de 2021. Eles ressaltam como o gelo marinho influencia uma região que desempenha um papel fundamental na regulação do ritmo do aquecimento global, aumento do nível do mar, e outros efeitos das mudanças climáticas causadas pelo homem.

O gelo marinho não eleva os níveis globais do mar diretamente. Como cubos de gelo em uma bebida, o derretimento do gelo marinho não aumenta diretamente o volume de água do oceano. Ainda, a redução da extensão do gelo marinho do Ártico pode expor a água do mar relativamente quente aos mantos de gelo costeiros e geleiras da região, causando mais derretimento que contribui com água doce para o oceano e causa aumento do nível do mar.

A nova pesquisa mostra que nuvens baixas sobre a polynya emitiram mais energia ou calor do que as nuvens em áreas adjacentes cobertas pelo gelo marinho. Essas nuvens baixas continham mais água líquida, também - quase quatro vezes mais alto do que as nuvens sobre o gelo marinho próximo. O aumento da cobertura de nuvens e o calor sob as nuvens persistiram por cerca de uma semana após cada ocasião em que a polynya congelou durante o período do estudo.

"Só porque o gelo marinho se reforma e a polynya se fecha, isso não significa que as condições voltem ao normal imediatamente, "Boisvert disse." Mesmo que as fontes de umidade tenham praticamente desaparecido, este efeito de nuvens extras e aumento do efeito radiativo da nuvem para a superfície permanece por um tempo após [o congelamento da polynya]. "

As descobertas também sugerem que a resposta das nuvens à polynya prolongou o tempo em que o buraco permaneceu aberto, disse Patrick Taylor, um cientista do clima da NASA Langley, que também fez parte do estudo.

"Eles podem criar uma manta mais espessa e aumentar a quantidade de calor emitida para a superfície, "Taylor disse." O calor emitido ajuda a manter a superfície da North Water Polynya um pouco mais quente e ajuda a prolongar o próprio evento. "

Os processos meteorológicos em grande escala muitas vezes tornam os estudos sobre o aquecimento do Ártico difíceis. Contudo, repetidas aberturas no gelo marinho na mesma região criam um laboratório natural para estudar o feedback entre nuvens e a alternância entre gelo marinho e polynyas.

"Podemos comparar o gelo marinho e as áreas de água aberta, e as nuvens sobre esses dois tipos de superfície em proximidade suficiente, para que não tenhamos que nos preocupar com grandes mudanças nas condições atmosféricas que confundiram estudos anteriores, "Disse Taylor." Se não houver uma resposta da nuvem a um evento polynya onde o gelo do mar vai embora ao longo de alguns dias, você não esperaria uma resposta em nenhum outro lugar. A abertura de um polynya é muito forte, forçamento distinto. "

A equipe está planejando levar sua pesquisa para o próximo nível e testar se um efeito de nuvem semelhante pode ser observado em outras áreas onde o gelo do mar e o oceano aberto se encontram.