Afklaring af mysterierne ved de arktiske skyer

Skyer spiller en rolle i opvarmningen af ​​Arktis og sammenfaldende fald i havis, men det er en kompliceret historie. Ved hjælp af data fra tre arktiske steder, forskere studerede forholdet mellem temperatur, vanddamp, og hvordan skyer isolerer jorden. De fandt ud af, at i polarområder, skyer opfører sig ikke som de gør andre steder. I Arktis, isoleringsværdien af ​​skyer forbliver den samme, så længe den relative luftfugtighed ikke varierer. Denne stabilitet forstyrres, hvis den relative luftfugtighed varierer.

Disse fund forklarer, hvorfor observeret sæsonmæssig og regional variation i arktiske skyers isolerende adfærd ikke viser de samme forhold som set på mellembredderne og troperne. Resultaterne har vigtige konsekvenser for fremtidige ændringer i, hvordan skyer både isolerer og køler planeten. Reduktioner i mængden af ​​havis i Arktis vil føre til flere områder med åbent vand i Arktis og, gennem en kæde af begivenheder, en stigning i skyernes isoleringsevne om efteråret. Disse fund illustrerer vigtigheden af ​​at forstå, hvordan temperatur og fugtighed kan ændre sig sammen i fremtiden for at forudsige, hvordan skyens påvirkning kan variere med klimaændringer.

Ved hjælp af observationsdata, forskere udledte tre timers gennemsnit af overflade-infrarød skystrålingseffekt (CRE; et mål for skyisolerende egenskaber) på stationer, der er repræsentative for forskellige arktiske områder-Barrow, Alaska; Eureka, Canada; og topmøde, Grønland. Mængden af ​​vanddamp i atmosfæren på disse steder strakte sig over et stort område fra mindre end 0,1 cm om vinteren ved topmødet til ~ 2 cm om sommeren ved Barrow. Over vifte af arktiske forhold, CRE i det mellem-infrarøde bølgelængdeområde øges med temperatur og vanddamp, mens CRE i det langt-infrarøde bølgelængdeområde falder. Når det opsummeres, kompensationen for disse to spektrale områder skjuler afhængigheden af ​​temperatur og fugtighed mellem ~ 230 og 280 K, og, dermed, forklarer den manglende korrelation i CRE vist i observationerne. Disse kompenserende fluxvariationer er unikke for temperatur- og fugtighedsintervaller observeret i Arktis.

For at undersøge denne kompensation mere detaljeret, forskere udførte strålingsoverførselsberegninger ved hjælp af profiler af temperatur og vanddamp observeret ved Barrow og Summit. På grund af den tidligere beskrevne kompenserende effekt, tidsmæssige eller rumlige variationer i temperatur og vanddamp inden for det arktiske temperaturområde ændrer ikke CRE, så længe den relative luftfugtighed forbliver konstant. Relativ luftfugtighed, en mængde, vi alle kender fra vejrudsigter, afhænger af både mængden af ​​vanddamp i luften og temperaturen. Den samme mængde vanddamp ved en koldere temperatur ville give en højere relativ luftfugtighed. Forskerne fandt ud af, at hvis kun vanddamp eller temperatur ændres, CRE eller isolerende effekt af arktiske skyer ville ændre sig. Imidlertid, hvis både vanddamp og temperatur ændres på en måde for at holde den relative fugtighed konstant, så forblev CRE konstant.

For at forstå de mulige konsekvenser af disse fund, forskere brugte en klimamodel til at projektere fremtidige ændringer i det arktiske system. Modellen viste, at stigninger i den skyisolerende faktor begyndte i begyndelsen af ​​2000'erne, med de største ændringer, der forventes at dukke op efter 2040 i efteråret. Dette resultat er forbundet med temperaturstigninger i efteråret, der overgår de forventede stigninger i vanddampen, hvilket fører til en reduktion i relativ luftfugtighed. Et lignende, men mindre signal observeres om foråret, dels på grund af mindre skydække og generelt tyndere skyer i løbet af den sæson.