Moln är ett av de största jokertecken i förutsägelser om hur mycket och hur snabbt Arktis kommer att fortsätta värma i framtiden. Beroende på tid på året och den förändrade miljö där de bildas och existerar, moln kan både verka och kyla ytan under dem.

I årtionden, forskare har antagit att förluster i det arktiska havisskyddet tillåter att det bildas fler moln nära havets yta. Nu, ny NASA -forskning visar att genom att släppa ut värme och fukt genom ett stort hål i havsis som kallas en polynya, det exponerade havet ger näring åt fler moln som fångar upp värmen i atmosfären och hindrar frysning av ny havsis.

Resultaten kommer från en studie över en del av norra Baffinbukten mellan Grönland och Kanada som kallas North Water Polynya. Forskningen är bland de första som undersöker interaktionen mellan polynya och moln med aktiva sensorer på satelliter, vilket gjorde det möjligt för forskare att analysera moln vertikalt på lägre och högre nivåer i atmosfären.

Tillvägagångssättet gjorde det möjligt för forskare att mer exakt se hur molnbildning förändrades nära havets yta över polynya och den omgivande havsisen, förklarade Emily Monroe, en atmosfärisk forskare vid NASAs Langley Research Center i Hampton, Virginia, som ledde studien.

"Istället för att förlita oss på modellutmatning och meteorologisk omanalys för att testa vår hypotes, vi kan dra nästan omedelbar satellitsökningsdata från området nära polynjan, "Sade Monroe." Eftersom varje skanning samlas in över en tidsskala i storleksordningen cirka 10 sekunder, det är mer troligt att polynya och närliggande is upplever samma storskaliga väderförhållanden, så att vi mer exakt kan reta isär vilken effekt förändringen från isyta till vattenyta har på de överliggande molnen. "

Havsisen fungerar som ett lock på en kruka med kokande vatten, förklarade Linette Boisvert, en havsforskare vid NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, som var en del av studien. När locket tas bort, värme och ånga släpps ut i luften.

"Vi får mer värme och fukt från havet som kommer in i atmosfären eftersom havsisen fungerar som en keps eller en barriär mellan den relativt varma havsytan och den kalla och torra atmosfären ovanför, "Sa Boisvert." Denna uppvärmning och fuktning av atmosfären bromsar havsisens vertikala tillväxt, vilket betyder att det inte blir lika tjockt, så det är mer sårbart att smälta under sommarmånaderna. "

Liksom andra polynyor i Arktis och Antarktis, North Water Polynya bildas när specifika vindmönster blåser i en ihållande riktning och rivhål i isen. Dessa vindmönster finns bara under vintermånaderna, och hålen öppnas och stängs upprepade gånger, växelvis exponera och isolera havet.

De nya insikterna kommer under en tid då arktisk havsis tycks ha nått sin årliga minsta omfattning efter avtagande under de varmare månaderna 2021. De understryker hur havsis påverkar en region som spelar en integrerad roll för att reglera takten i den globala uppvärmningen, höjning av havsnivån, och andra effekter av klimatförändringar som orsakas av människor.

Havsis höjer inte den globala havsnivån direkt. Som isbitar i en drink, smältande havsis ökar inte direkt vattenmängden i havet. Fortfarande, en krympande arktisk havsisutbredning kan utsätta relativt varmt havsvatten för regionens kustisar och glaciärer, orsakar mer smältning som bidrar med sötvatten till havet och orsakar havsnivåhöjning.

Den nya forskningen visar att låga moln över polynjan avger mer energi eller värme än moln i angränsande områden som täcks av havsis. Dessa låga moln innehöll mer flytande vatten, också - nästan fyra gånger högre än moln över närliggande havsis. Det ökade molntäcket och värmen under molnen kvarstod i ungefär en vecka efter varje tillfälle som polynjan refroserade under studiens tidsperiod.

"Bara för att havsisen reformeras och polynjan stänger, det betyder inte att förhållandena går tillbaka till det normala direkt, "Sade Boisvert." Även om fuktkällorna i princip är borta, denna effekt av extra moln och ökad molnstrålande effekt på ytan kvarstår en tid efter [polynjan fryser]. "

Fynden tyder också på att molnens svar på polynjan förlängdes den tid hålet förblev öppet, sa Patrick Taylor, en klimatforskare vid NASA Langley, som också var en del av studien.

"De kan skapa en tjockare filt och öka mängden värme som släpps ut till ytan, "Taylor sa." Den avgivna värmen hjälper till att hålla ytan på North Water Polynya lite varmare och hjälper till att förlänga själva evenemanget. "

Storskaliga meteorologiska processer försvårar ofta studier av uppvärmning i Arktis. Dock, upprepade öppningar i havsisen i samma region skapar ett naturligt laboratorium för att studera återkopplingen mellan moln och växlingen mellan havsis och polynyas.

"Vi kan jämföra både havsis och öppna vattenområden, och molnen över de två yttyperna i tillräckligt nära närhet, så att vi inte behöver oroa oss för stora förändringar i atmosfäriska förhållanden som har förvirrat tidigare studier, "Sa Taylor." Om det inte finns något molnsvar på en polynya -händelse där havsisen försvinner under några dagar, du förväntar dig inget svar någon annanstans. Öppningen av en polynya är en mycket stark, distinkt tvingande. "

Teamet planerar att ta sin forskning till nästa nivå och testa om en liknande molneffekt kan observeras i andra områden där havsis och öppet hav möts.