Wolken spelen een rol bij de opwarming van het noordpoolgebied en de samenvallende afname van het zee-ijs, maar het is een ingewikkeld verhaal. Met behulp van gegevens van drie Arctische locaties, wetenschappers bestudeerden de relaties tussen temperatuur, waterdamp, en hoe wolken de aarde isoleren. Ze ontdekten dat in poolgebieden, wolken gedragen zich niet zoals elders. In het Noordpoolgebied, de isolerende waarde van wolken blijft hetzelfde zolang de relatieve vochtigheid niet verandert. Deze stabiliteit wordt verstoord als de relatieve vochtigheid varieert.

Deze bevindingen verklaren waarom waargenomen seizoensgebonden en regionale variabiliteit in het isolerende gedrag van poolwolken niet dezelfde relaties vertonen als in de middelhoge breedtegraden en tropen. De resultaten hebben belangrijke implicaties voor toekomstige veranderingen in de manier waarop wolken de planeet isoleren en koelen. Vermindering van de hoeveelheid zee-ijs in het noordpoolgebied zal leiden tot meer open watergebieden in het noordpoolgebied en, door een keten van gebeurtenissen, een toename van het isolerend vermogen van wolken in de herfst. Deze bevindingen illustreren hoe belangrijk het is om te begrijpen hoe temperatuur en vochtigheid in de toekomst samen kunnen veranderen om te voorspellen hoe de impact van wolken kan variëren met klimaatverandering.

Met behulp van observatiegegevens, wetenschappers hebben drie-uursgemiddelden afgeleid van het stralingseffect van infraroodwolken aan het oppervlak (CRE; een maat voor de isolerende eigenschappen van wolken) op stations die representatief zijn voor verschillende Arctische gebieden - Barrow, Alaska; Eureka, Canada; en top, Groenland. De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer op deze locaties besloeg een groot bereik van minder dan 0,1 cm in de winter bij Summit tot ~2 cm in de zomer bij Barrow. Over het bereik van Arctische omstandigheden, CRE in het midden-infrarode golflengtegebied neemt toe met temperatuur en waterdamp, terwijl CRE in het ver-infrarode golflengtegebied afneemt. Wanneer opgeteld, de compensatie van deze twee spectrale gebieden verbergt de afhankelijkheid van temperatuur en vochtigheid tussen ~230 en 280 K, en, dus, verklaart het gebrek aan correlatie in CRE getoond in de waarnemingen. Deze compenserende fluxvariaties zijn uniek voor de temperatuur- en vochtigheidsbereiken die in het noordpoolgebied worden waargenomen.

Om deze vergoeding nader te onderzoeken, wetenschappers voerden stralingsoverdrachtsberekeningen uit met behulp van profielen van temperatuur en waterdamp die werden waargenomen bij Barrow en Summit. Door het eerder beschreven compenserende effect temporele of ruimtelijke variaties in temperatuur en waterdamp binnen het Arctische temperatuurbereik veranderen CRE niet zolang de relatieve vochtigheid constant blijft. Relatieve vochtigheid, een hoeveelheid die we allemaal kennen van weersvoorspellingen, hangt af van zowel de hoeveelheid waterdamp in de lucht als de temperatuur. Dezelfde hoeveelheid waterdamp bij een lagere temperatuur zou een hogere relatieve vochtigheid geven. De wetenschappers ontdekten dat als alleen waterdamp of temperatuur veranderde, de CRE of het isolerende effect van Arctische wolken zou veranderen. Echter, als zowel de waterdamp als de temperatuur zodanig zijn veranderd dat de relatieve vochtigheid constant blijft, toen bleef de CRE constant.

Om de mogelijke gevolgen van deze bevindingen te begrijpen, wetenschappers gebruikten een klimaatmodel om toekomstige veranderingen in het Arctische systeem te projecteren. Het model toonde aan dat de toename van de wolkenisolerende factor begon in de vroege jaren 2000, met de grootste veranderingen die naar verwachting na 2040 in de herfst zullen plaatsvinden. Dit resultaat houdt verband met temperatuurstijgingen in de herfst die groter zijn dan de verwachte toename van waterdamp, waardoor de relatieve luchtvochtigheid daalt. Een soortgelijk maar kleiner signaal wordt waargenomen in het voorjaar, deels vanwege minder bewolking en over het algemeen dunnere wolken tijdens dat seizoen.