Il profilo verticale del riscaldamento artico (cioè quanto riscaldamento avviene a diverse altezze) serve a fornirci una prima visione nella causa sottostante.Se fosse il trasporto del calore dalle basse latitudini la causa maggiore, maggior riscaldamento dovremmo aspettarcelo ad altezze maggiori. Se invece la causa  risiede nella riduzione della estenzione dei ghiacci marini, il massimo di riscaldamento dovremmo trovarlo in superficie. La Figura 1 mostra la simulazione del riscaldamento atteso nella ipotesi che il ghiaccio marino sia la causa principale.  

Figura 1: trends di temperatura collegati a modifiche del ghiaccio marino. I trends mediati sono mostrati per il periodo 1989-2008 per fasce latitudinali e per i periodi: inverno (a), primavera (b), estate  (c) autunno (d). I trends sono ottenuti da previsioni dei campi di temperatura in relazione alle serie temporali di ghiaccio marino.

Usando dati di temperatura con maggior  risoluzione forniti da misure satellitari aggiornate, Screen 2010 esamina il trend di riscaldamento per ogni stagione. Ciò che trova è che il massimo di riscaldamento artico è in superficie e che tale riscaldamento si riduce in altezza per tutte le stagioni meno che in estate. Questa struttura verticale suggerisce che i cambiamenti in superficie, quali la diminuzione dei ghiacci marini o la copertura nevosa, sono la causa primaria della recente amplificazione artica

Figura 2: Trends di temperatura, valori osservati. Trends di temperatura mediati per fasce latitudinali per a)- inverno (Dicembre-Febbraio), b)- primavera (Marzo-Maggio), c)-estate (Giugno-Agosto), d)-autunno (Settembre-Novembre).La colorazione in rosso indica che la atmosfera più bassa si è riscaldata più velocemente della colonna atmosferica nel suo insieme. La colorazione blu indica che la atmosfera più bassa si è riscaldata più lentamente della intera colonna atmosferica  

Il riscaldamento in superficie è modesto in estate poiché la energia è usata per sciogliere il ghiaccio rimanente e per scaldare lo strato superficiale dell’oceano. La maggior parte del riscaldamento invernale è associato al cambiamento della copertura dei ghiacci marini, anche se la diminuzione del ghiaccio marino in questo periodo dell’anno è relativamente piccola. In estate la atmosfera cede calore all’oceano mentre in inverno il flusso di calore è invertito. La riduzione della copertura di ghiaccio marino estivo permette un maggior riscaldamento dello strato superiore dell’oceano, ma il riscaldamento atmosferico è modesto. L’eccesso di calore immagazzinato nello strato oceanico superficiale è successivamente rilasciato in atmosfera durante l’inverno.

Un altro potenziale contributore all’amplificazione del riscaldamento che viene indagato è il cambiamento della copertura nuvolosa. La primavera è la sola stagione che evidenzia un trend significativo della copertura nuvolosa nell’Artico, ma il trend è negativo. Attualmente non esiste una evidenza che la modifica della copertura nuvolosa contribuisca al recente riscaldamento Artico negli strati prossimi al suolo.

Cambiamenti del vapore acqueo atmosferico possono amplificare il riscaldamento Artico. Comunque degli specifici trends della umidità sono presenti solo in estate e primo autunno. Il marcato riscaldamento dell’inverno e primavera non sono associati da alcun aumento della umidità. Infatti la evidenza suggerisce che parte dell’aumento della umidità superficiale è dovuto ad un aumento del flusso di umidità associato alla riduzione del ghiaccio marino.

Le evidenze sperimentali dei due decenni trascorsi rivelano che la riduzione della copertura del ghiaccio marino ed il suo spessore è stato abbastanza grande da incrementare il riscaldamento Artico durante la maggior parte dell’anno. L’insorgere di un forte feedback positivo ghiaccio-temperatura aumenta la probabilità di un futuro riscaldamento rapido in Artico e di una diminuzione del ghiaccio marino.