Wolken zijn een van de grootste wildcards in voorspellingen van hoeveel en hoe snel het noordpoolgebied in de toekomst zal blijven opwarmen. Afhankelijk van de tijd van het jaar en de veranderende omgeving waarin ze zich vormen en bestaan, wolken kunnen zowel het oppervlak eronder verwarmen als afkoelen.

Al decenia, wetenschappers hebben aangenomen dat verliezen in de Arctische zee-ijsbedekking de vorming van meer wolken nabij het oppervlak van de oceaan mogelijk maken. Nutsvoorzieningen, nieuw NASA-onderzoek toont aan dat door warmte en vocht af te geven via een groot gat in zee-ijs dat bekend staat als een polynya, de blootgestelde oceaan voedt de vorming van meer wolken die warmte in de atmosfeer vasthouden en het opnieuw bevriezen van nieuw zee-ijs belemmeren.

De bevindingen komen uit een studie over een deel van de noordelijke Baffin Bay tussen Groenland en Canada, bekend als de North Water Polynya. Het onderzoek is een van de eerste om de interacties tussen de polynya en wolken te onderzoeken met actieve sensoren op satellieten, waardoor wetenschappers wolken verticaal konden analyseren op lagere en hogere niveaus in de atmosfeer.

Dankzij deze benadering konden wetenschappers nauwkeuriger zien hoe wolkenvorming veranderde in de buurt van het oceaanoppervlak boven de polynya en het omringende zee-ijs, legde Emily Monroe uit, een atmosferische wetenschapper bij NASA's Langley Research Center in Hampton, Virginia, die de studie leidde.

"In plaats van te vertrouwen op modeloutput en meteorologische heranalyse om onze hypothese te testen, we zijn in staat om bijna onmiddellijke satellietscangegevens uit het gebied bij de Polynya te halen, "Zei Monroe. "Aangezien elke scan wordt verzameld over een tijdschaal in de orde van ongeveer 10 seconden, het is waarschijnlijker dat de polynya en het nabijgelegen ijs dezelfde grootschalige weersomstandigheden ervaren, zodat we nauwkeuriger kunnen onderscheiden welk effect de verandering van ijsoppervlak naar wateroppervlak heeft op de bovenliggende wolken."

Zee-ijs werkt als een deksel op een pan met kokend water, verklaarde Linette Boisvert, een zee-ijswetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, die deel uitmaakte van het onderzoek. Wanneer het deksel wordt verwijderd, warmte en stoom ontsnappen in de lucht.

"We krijgen meer warmte en vocht van de oceaan die de atmosfeer ingaat omdat het zee-ijs fungeert als een dop of een barrière tussen het relatief warme oceaanoppervlak en de koude en droge atmosfeer erboven, Boisvert zei. "Deze opwarming en bevochtiging van de atmosfeer vertraagt ​​de verticale groei van het zee-ijs, wat betekent dat het niet zo dik zal zijn, dus het is kwetsbaarder om in de zomermaanden te smelten."

Net als andere polynyas in de Arctische en Antarctische wateren, de North Water Polynya ontstaat wanneer specifieke windpatronen in een aanhoudende richting blazen en gaten in het ijs scheuren. Deze windpatronen bestaan ​​alleen in de wintermaanden, en de gaten openen en sluiten herhaaldelijk, afwisselend bloot en isoleren van de oceaan.

De nieuwe inzichten komen in een tijd waarin het Arctische zee-ijs zijn jaarlijkse minimum lijkt te hebben bereikt nadat het tijdens de warmere maanden in 2021 is afgenomen. Ze onderstrepen hoe zee-ijs een regio beïnvloedt die een integrale rol speelt bij het reguleren van het tempo van de opwarming van de aarde, zeespiegelstijging, en andere effecten van door de mens veroorzaakte klimaatverandering.

Zee-ijs verhoogt de wereldwijde zeespiegel niet rechtstreeks. Als ijsblokjes in een drankje, smeltend zee-ijs vergroot niet direct het watervolume in de oceaan. Nog altijd, een kleiner wordend Arctisch zee-ijs kan relatief warm zeewater blootstellen aan de ijskappen en gletsjers van de regio, waardoor meer smelten dat zoet water bijdraagt ​​​​aan de oceaan en de zeespiegelstijging veroorzaakt.

Het nieuwe onderzoek toont aan dat lage wolken boven de polynya meer energie of warmte uitstoten dan wolken in aangrenzende gebieden bedekt met zee-ijs. Die lage wolken bevatten meer vloeibaar water, ook - bijna vier keer hoger dan wolken boven nabijgelegen zee-ijs. De toegenomen bewolking en hitte onder de wolken hielden ongeveer een week aan na elke gelegenheid, de polynya bevroor gedurende de tijdspanne van het onderzoek.

"Alleen omdat het zee-ijs zich hervormt en de polynya sluit, dat betekent niet dat de omstandigheden meteen weer normaal worden, Boisvert zei. "Ook al zijn de vochtbronnen in wezen verdwenen, dit effect van extra wolken en een groter stralingseffect van wolken naar het oppervlak blijft een tijdje bestaan ​​​​na [de polynya bevriest]."

De bevindingen suggereren ook dat de reactie van de wolken op de polynya de tijd verlengde dat het gat open bleef, zei Patrick Taylor, een klimaatwetenschapper bij NASA Langley, die ook deel uitmaakte van het onderzoek.

"Ze kunnen een dikkere deken creëren en de hoeveelheid warmte die naar het oppervlak wordt afgegeven vergroten, " zei Taylor. "De uitgestraalde warmte helpt het oppervlak van de North Water Polynya een beetje warmer te houden en helpt het evenement zelf te verlengen."

Grootschalige meteorologische processen maken studies naar de opwarming van het noordpoolgebied vaak moeilijk. Echter, herhaalde openingen in het zee-ijs in dezelfde regio creëren een natuurlijk laboratorium om de feedback tussen wolken en de afwisseling tussen zee-ijs en polynyas te bestuderen.

"We kunnen zowel zee-ijs als open watergebieden vergelijken, en de wolken boven die twee oppervlaktetypes dicht genoeg bij elkaar, zodat we ons geen zorgen hoeven te maken over grote veranderingen in atmosferische omstandigheden die eerdere studies in de war hebben gebracht, "Zei Taylor. "Als er geen wolkreactie is op een polynya-gebeurtenis waarbij het zee-ijs in de loop van een paar dagen verdwijnt, je zou nergens anders een reactie verwachten. De opening van een polynya is een zeer sterke, duidelijk forceren."

Het team is van plan om hun onderzoek naar een hoger niveau te tillen en te testen of een vergelijkbaar wolkeneffect kan worden waargenomen in andere gebieden waar zee-ijs en open oceaan elkaar ontmoeten.