مناخ القطب الشمالي

كان الدافع الرئيسي وراء معظم الاستكشافات التاريخية في القطب الشمالي هو البحث عن الممرين الشمالي الغربي والشمالي الشرقي . وقد انطلقت الرحلات الاستكشافية في القرنين السادس عشر والسابع عشر مدفوعةً بشكل كبير من قبل التجار الذين سعوا إلى إيجاد هذه الطرق المختصرة بين المحيط الأطلسي والمحيط الهادئ. إلا أن هذه الرحلات إلى القطب الشمالي لم تبتعد كثيراً عن سواحل أمريكا الشمالية وأوراسيا، ولم تُفلح في إيجاد طريق ملاحي عبر أيٍّ من الممرين.

واصلت البعثات الوطنية والتجارية توسيع نطاق التفاصيل على خرائط القطب الشمالي طوال القرن الثامن عشر، لكنها أهملت إلى حد كبير الملاحظات العلمية الأخرى. كما انحرفت البعثات من ستينيات القرن الثامن عشر وحتى منتصف القرن التاسع عشر عن مسارها بسبب محاولات الإبحار شمالًا، لاعتقاد الكثيرين آنذاك بأن المحيط المحيط بالقطب الشمالي خالٍ من الجليد . وقد وفرت هذه الاستكشافات المبكرة فكرة عن حالة الجليد البحري في القطب الشمالي، وبعض المعلومات الأخرى المتعلقة بالمناخ في بعض الأحيان.

بحلول أوائل القرن التاسع عشر، حرصت بعض البعثات على جمع بيانات أكثر تفصيلاً عن الأرصاد الجوية والمحيطية والمغناطيسية الأرضية، لكنها ظلت متقطعة. وابتداءً من خمسينيات القرن التاسع عشر، أصبحت عمليات الرصد الجوي المنتظمة أكثر شيوعًا في العديد من البلدان، وقامت البحرية البريطانية بتطبيق نظام رصد مفصل. ^{[ 3 ]} ونتيجة لذلك، بدأت البعثات التي انطلقت في النصف الثاني من القرن التاسع عشر في تقديم صورة واضحة عن مناخ القطب الشمالي.

كانت السنة القطبية الدولية الأولى (IPY) في الفترة من 1882 إلى 1883 أول جهد أوروبي كبير لدراسة أرصاد القطب الشمالي. وقدّمت إحدى عشرة دولة الدعم لإنشاء اثنتي عشرة محطة رصد حول القطب الشمالي. لم تكن عمليات الرصد واسعة النطاق أو طويلة الأمد بالقدر الكافي لوصف المناخ بالتفصيل، لكنها وفّرت أول نظرة شاملة على طقس القطب الشمالي.

في عام ١٨٨٤، عُثر على حطام سفينة "بريا" ، التي هُجرت قبل ثلاث سنوات قبالة الساحل الشرقي لروسيا في القطب الشمالي، على ساحل غرينلاند. دفع هذا الاكتشاف فريدتجوف نانسن إلى إدراك أن الجليد البحري يتحرك من الجانب السيبيري للقطب الشمالي إلى الجانب الأطلسي. فقرر استغلال هذه الحركة بتجميد سفينة مصممة خصيصًا، هي " فرام" ، في الجليد البحري والسماح لها بالانجراف عبر المحيط. جُمعت بيانات الأرصاد الجوية من السفينة خلال رحلتها من سبتمبر ١٨٩٣ إلى أغسطس ١٨٩٦. كما قدمت هذه الرحلة الاستكشافية رؤى قيّمة حول دوران سطح الجليد في المحيط المتجمد الشمالي.

في أوائل ثلاثينيات القرن العشرين، أجريت أولى الدراسات المناخية الهامة على الجزء الداخلي من الغطاء الجليدي في جرينلاند . وقد وفرت هذه الدراسات معرفة ربما بأكثر المناخات تطرفاً في القطب الشمالي، وكذلك أول اقتراح بأن الغطاء الجليدي يقع في منخفض في الصخور الأساسية تحته (والذي يُعرف الآن أنه ناتج عن وزن الجليد نفسه).

بعد خمسين عامًا من السنة القطبية الدولية الأولى، في الفترة من 1932 إلى 1933، نُظِّمت سنة قطبية دولية ثانية. كانت هذه السنة أكبر من الأولى، إذ ضمت 94 محطة أرصاد جوية، لكن الحرب العالمية الثانية أخرت أو منعت نشر معظم البيانات التي جُمعت خلالها. ^{[ 3 ]} وشهدت مراقبة القطب الشمالي لحظةً فارقةً أخرى قبل الحرب العالمية الثانية، وذلك في عام 1937 عندما أنشأ الاتحاد السوفيتي أولى محطاته الجليدية العائمة، والتي بلغ عددها أكثر من 30 محطة . وقد أُنشئت هذه المحطة، كالمحطات اللاحقة، على جرف جليدي سميك ، وظلت عائمةً لمدة عام تقريبًا، حيث رصد طاقمها الغلاف الجوي والمحيط طوال رحلتها.

بعد الحرب العالمية الثانية، أصبح القطب الشمالي، الواقع بين الاتحاد السوفيتي وأمريكا الشمالية، خط المواجهة في الحرب الباردة ، مما ساهم بشكل غير مقصود وهام في تعزيز فهمنا لمناخه. بين عامي 1947 و1957، أنشأت حكومتا الولايات المتحدة وكندا سلسلة من المحطات على طول ساحل القطب الشمالي تُعرف باسم خط الإنذار المبكر البعيد (DEWLINE)، والذي استُبدل بنظام الإنذار الشمالي في ثمانينيات القرن العشرين، وذلك لتوفير إنذار مبكر بهجوم نووي سوفيتي. كما جمعت العديد من هذه المحطات بيانات الأرصاد الجوية.

كان الاتحاد السوفيتي مهتمًا أيضًا بالقطب الشمالي، وأقام وجودًا قويًا هناك من خلال مواصلة تشغيل محطات الرصد العائمة في القطب الشمالي. استمر هذا البرنامج بشكل متواصل، حيث ضم 30 محطة في القطب الشمالي من عام 1950 إلى عام 1991. وقد جمعت هذه المحطات بيانات لا تزال قيّمة حتى اليوم لفهم مناخ حوض القطب الشمالي .

من بين فوائد الحرب الباردة الأخرى، الحصول على بيانات رصدية من رحلات البحرية الأمريكية والسوفيتية إلى القطب الشمالي. ففي عام 1958، كانت الغواصة النووية الأمريكية "يو إس إس نوتيلوس"  أول سفينة تصل إلى القطب الشمالي . وفي العقود اللاحقة، جابت الغواصات بانتظام تحت الجليد البحري القطبي، وجمعت بيانات رصدية باستخدام السونار حول سمك الجليد وامتداده. وقد أصبحت هذه البيانات متاحة بعد انتهاء الحرب الباردة، وقدمت أدلة على ترقق الجليد البحري القطبي. كما عملت البحرية السوفيتية في القطب الشمالي، بما في ذلك إبحار كاسحة الجليد النووية "أركتيكا" إلى القطب الشمالي عام 1977، وهي المرة الأولى التي تصل فيها سفينة سطحية إلى القطب.

ازدادت الرحلات الاستكشافية العلمية إلى القطب الشمالي خلال عقود الحرب الباردة، مستفيدةً أحيانًا من الاهتمام العسكري لوجستيًا وماليًا. في عام 1966، تم حفر أول عينة جليدية عميقة في جرينلاند في معسكر سينشري ، مما أتاح لنا لمحة عن المناخ خلال العصر الجليدي الأخير . وتم توسيع هذا السجل في أوائل التسعينيات بأخذ عينتين أعمق من منطقة قريبة من مركز الغطاء الجليدي في جرينلاند. ومنذ عام 1979، بدأ برنامج عوامات المحيط المتجمد الشمالي ( البرنامج الدولي لعوامات القطب الشمالي منذ عام 1991) بجمع بيانات الأرصاد الجوية وبيانات انجراف الجليد عبر المحيط المتجمد الشمالي باستخدام شبكة تضم ما بين 20 و30 عوامة.

أدى انهيار الاتحاد السوفيتي عام 1991 إلى انخفاض حاد في عمليات الرصد المنتظمة من القطب الشمالي. فقد أوقفت الحكومة الروسية نظام محطات القطب الشمالي العائمة، وأغلقت العديد من المحطات السطحية في القطب الشمالي الروسي . وبالمثل، خفضت حكومتا الولايات المتحدة وكندا الإنفاق على رصد القطب الشمالي مع تراجع الحاجة المتصورة إلى خط رصد ديو لاين. ونتيجة لذلك، فإن المجموعة الأكثر اكتمالاً من عمليات الرصد السطحي من القطب الشمالي تعود إلى الفترة من 1960 إلى 1990. ^{[ 3 ]}

ساهمت مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار عن بُعد الفضائية الموجودة حاليًا في المدار في تعويض بعض البيانات التي فُقدت بعد الحرب الباردة، ووفرت تغطيةً لم تكن لتتحقق لولاها. بدأت عمليات الرصد الروتينية للقطب الشمالي عبر الأقمار الصناعية في أوائل سبعينيات القرن الماضي، وتوسعت وتحسنت باستمرار منذ ذلك الحين. ومن نتائج هذه الرصدات سجلٌّ شاملٌ لامتداد الجليد البحري في القطب الشمالي منذ عام ١٩٧٩؛ ^{[ ٤ ] [ ٥ ]} وقد ساهم ارتباطه المحتمل بالاحتباس الحراري الناتج عن الأنشطة البشرية في زيادة الاهتمام بالقطب الشمالي في السنوات الأخيرة. توفر أجهزة الأقمار الصناعية اليوم صورًا روتينية ليس فقط لحالة السحب والثلوج والجليد البحري في القطب الشمالي، بل أيضًا لمتغيرات أخرى، ربما أقل توقعًا، بما في ذلك درجات حرارة السطح والغلاف الجوي، ومحتوى الرطوبة في الغلاف الجوي، والرياح، وتركيز الأوزون.

لقد استمر البحث العلمي المدني الميداني في القطب الشمالي، وشهد دفعة قوية بين عامي 2007 و2009 مع زيادة إنفاق دول العالم على أبحاث القطبين في إطار السنة القطبية الدولية الثالثة (لا ينبغي الخلط بينها وبين السنة الجيوفيزيائية الدولية (1957-1958) التي يُشار إليها أيضًا بالسنة القطبية الدولية الثالثة). خلال هذين العامين، تعاون آلاف العلماء من أكثر من 60 دولة لتنفيذ ما يزيد عن 200 مشروع لدراسة الجوانب الفيزيائية والبيولوجية والاجتماعية للقطب الشمالي والقطب الجنوبي. ^{[ 6 ]}

يستفيد الباحثون المعاصرون في القطب الشمالي أيضًا من النماذج الحاسوبية . هذه البرامج بسيطة نسبيًا في بعض الأحيان، لكنها غالبًا ما تصبح بالغة التعقيد مع سعي العلماء لإضافة المزيد من عناصر البيئة لجعل النتائج أكثر واقعية. ورغم عدم كمالها، تُقدم هذه النماذج رؤى قيّمة حول مسائل متعلقة بالمناخ لا يمكن اختبارها في الواقع. كما تُستخدم لمحاولة التنبؤ بالمناخ المستقبلي وتأثير التغيرات الجوية الناتجة عن الأنشطة البشرية على القطب الشمالي وما وراءه. ومن الاستخدامات الأخرى المثيرة للاهتمام للنماذج، استخدامها جنبًا إلى جنب مع البيانات التاريخية لإنتاج أفضل تقدير لأحوال الطقس في جميع أنحاء العالم خلال الخمسين عامًا الماضية، مع استكمال المناطق التي لم تُجرَ فيها أي رصدات. ^{[ 7 ]} تُساعد مجموعات بيانات إعادة التحليل هذه في تعويض نقص الرصدات في القطب الشمالي.

خلال أشهر الشتاء الممتدة من نوفمبر إلى فبراير، تبقى الشمس منخفضة جدًا في سماء القطب الشمالي أو لا تشرق على الإطلاق. وعندما تشرق، تكون الأيام قصيرة، وانخفاض موقعها في السماء يعني أن كمية ضئيلة من الطاقة تصل إلى سطح الأرض حتى في وقت الظهيرة. علاوة على ذلك، فإن معظم الإشعاع الشمسي الضئيل الذي يصل إلى السطح ينعكس بفعل الغطاء الثلجي اللامع. يعكس الثلج البارد ما بين 70% و90% من الإشعاع الشمسي الذي يصل إليه، ^{[ 3 ]} ويغطي الثلج معظم أراضي القطب الشمالي وسطحه الجليدي في الشتاء. تؤدي هذه العوامل إلى إمداد ضئيل جدًا من الطاقة الشمسية إلى القطب الشمالي في الشتاء؛ والعاملان الوحيدان اللذان يمنعان القطب الشمالي من التبريد المستمر طوال فصل الشتاء هما انتقال الهواء الدافئ ومياه المحيطات الدافئة إلى القطب الشمالي من الجنوب، وانتقال الحرارة من باطن الأرض والمحيطات (اللذان يكتسبان الحرارة في الصيف ويطلقانها في الشتاء) إلى السطح والغلاف الجوي.

تطول أيام القطب الشمالي بسرعة في شهري مارس وأبريل، وترتفع الشمس أعلى في السماء، مما يجلب إشعاعًا شمسيًا أكبر إلى القطب الشمالي مقارنةً بفصل الشتاء. خلال هذه الأشهر الأولى من ربيع نصف الكرة الشمالي، لا تزال معظم مناطق القطب الشمالي تشهد ظروفًا شتوية، ولكن مع إضافة ضوء الشمس. استمرار انخفاض درجات الحرارة، وغطاء الثلج الأبيض الدائم، يعني أن هذه الطاقة الإضافية التي تصل إلى القطب الشمالي من الشمس يكون لها تأثير بطيء، لأنها تنعكس في الغالب دون أن تُدفئ السطح. بحلول شهر مايو، ترتفع درجات الحرارة، حيث يصل ضوء النهار على مدار 24 ساعة إلى العديد من المناطق، لكن معظم القطب الشمالي لا يزال مغطى بالثلوج، لذا يعكس سطح القطب الشمالي أكثر من 70% من طاقة الشمس التي تصل إليه في جميع المناطق باستثناء بحر النرويج وجنوب بحر بيرينغ، حيث يكون المحيط خاليًا من الجليد، وبعض المناطق البرية المجاورة لهذه البحار، حيث يساعد تأثير المياه المفتوحة على إذابة الثلج مبكرًا. ^{[ 3 ]}

في معظم أنحاء القطب الشمالي، يبدأ ذوبان الثلوج بشكل ملحوظ في أواخر مايو أو في وقت ما من يونيو. ويؤدي ذلك إلى سلسلة من التفاعلات، حيث يعكس الثلج الذائب إشعاعًا شمسيًا أقل (من 50% إلى 60%) من الثلج الجاف، مما يسمح بامتصاص المزيد من الطاقة وتسريع عملية الذوبان. ومع اختفاء الثلوج عن اليابسة، تمتص الأسطح التي تحتها المزيد من الطاقة، وتبدأ في التسخين بسرعة.

في القطب الشمالي، في يوم الانقلاب الصيفي (يونيو)، حوالي 21 يونيو، تدور الشمس على ارتفاع 23.5 درجة فوق الأفق. يُشير هذا إلى منتصف النهار في القطب الشمالي ؛ ومنذ ذلك الحين وحتى الاعتدال الربيعي (سبتمبر)، تقترب الشمس تدريجيًا من الأفق، مما يُقلل من كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى القطب. تتزامن فترة غروب الشمس هذه تقريبًا مع فصل الصيف في القطب الشمالي.

مع استمرار القطب الشمالي في تلقي الطاقة من الشمس خلال هذه الفترة، يمكن للأرض، التي أصبحت خالية من الثلج في معظمها، أن تدفأ في الأيام الصافية عندما لا تهب الرياح من المحيط البارد. فوق المحيط المتجمد الشمالي، يختفي الغطاء الثلجي عن الجليد البحري ، وتبدأ برك المياه الذائبة بالتشكل على الجليد، مما يقلل من كمية ضوء الشمس التي يعكسها الجليد ويساعد على ذوبان المزيد منه. حول حواف المحيط المتجمد الشمالي، يذوب الجليد ويتفتت، كاشفًا مياه المحيط التي تمتص تقريبًا كل الإشعاع الشمسي الذي يصل إليها، مخزنةً الطاقة في عمود الماء . بحلول شهري يوليو وأغسطس، تصبح معظم الأرض جرداء وتمتص أكثر من 80% من طاقة الشمس التي تصل إلى سطحها. أما في المناطق التي لا يزال فيها الجليد البحري موجودًا، في حوض القطب الشمالي الأوسط والمضائق بين جزر أرخبيل القطب الشمالي الكندي ، فإن كثرة برك الذوبان وقلة الثلوج تتسبب في امتصاص حوالي نصف طاقة الشمس، ^{[ 3 ]} ولكن معظم هذه الطاقة يذهب نحو ذوبان الجليد لأن سطح الجليد لا يمكن أن يسخن فوق درجة التجمد.

يؤدي الغطاء السحابي المتكرر، الذي يتجاوز 80% فوق معظم المحيط المتجمد الشمالي في شهر يوليو، ^{[ 3 ]} إلى تقليل كمية الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى سطح الأرض عن طريق عكس جزء كبير منه قبل وصوله إلى السطح. وقد تؤدي فترات صفاء السماء غير المعتادة إلى زيادة ذوبان الجليد البحري أو ارتفاع درجات الحرارة. ^{[ 8 ]}

تختلف المناطق الداخلية من غرينلاند عن بقية القطب الشمالي. فقلة السحب في فصلي الربيع والصيف، وارتفاعها الشاهق الذي يقلل من كمية الإشعاع الشمسي الذي يمتصه الغلاف الجوي أو يشتته، كلها عوامل تجعل هذه المنطقة الأكثر تعرضًا للإشعاع الشمسي على سطحها مقارنةً بأي مكان آخر في القطب الشمالي. ومع ذلك، فإن الارتفاع الشاهق، وما يصاحبه من انخفاض في درجات الحرارة، يساعد على منع ذوبان الثلوج المتلألئة، مما يحد من تأثير الاحتباس الحراري الناتج عن هذا الإشعاع الشمسي.

في فصل الصيف، عندما يذوب الثلج، كان الإنويت يعيشون تقليديًا في أكواخ تشبه الخيام مصنوعة من جلود الفقمة أو الكاريبو المشدودة على إطار.

في شهري سبتمبر وأكتوبر، تقصر الأيام بسرعة، وتختفي الشمس تمامًا من سماء المناطق الشمالية. ومع انخفاض كمية الإشعاع الشمسي الواصل إلى سطح الأرض، تنخفض درجات الحرارة تبعًا لذلك. ويبدأ الجليد البحري بالتجمد مجددًا، ثم يكتسي بغطاء ثلجي جديد، مما يجعله يعكس كمية أكبر من ضوء الشمس المتناقص الذي يصل إليه. وبالمثل، في بداية سبتمبر، تكتسي المناطق الشمالية والجنوبية من اليابسة بغطاء ثلجي شتوي، وهو ما يضمن، إلى جانب انخفاض الإشعاع الشمسي على السطح، نهاية الأيام الدافئة التي قد تشهدها تلك المناطق في الصيف. وبحلول نوفمبر، يكون الشتاء قد بلغ ذروته في معظم أنحاء القطب الشمالي، ولا يؤثر الإشعاع الشمسي الضئيل الذي لا يزال يصل إلى المنطقة تأثيرًا يُذكر على مناخها.

أقرت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية في عام 2020 بأن درجة الحرارة المسجلة بالقرب من قمة الغطاء الجليدي في غرينلاند في 22 ديسمبر 1991، والتي بلغت -69.6 درجة مئوية (-93.3 درجة فهرنهايت)، هي الأدنى في نصف الكرة الشمالي. وقد سُجلت هذه الدرجة في محطة أرصاد جوية آلية ، وتم اكتشافها بعد ما يقرب من 30 عامًا، وتُعرف باسم " قطب البرد" في نصف الكرة الشمالي. ^{[ 10 ]}  

يُعدّ الجزء الداخلي من أقصى شرق روسيا ، الواقع في الربع العلوي الأيمن من الخرائط، من بين أبرد المناطق في نصف الكرة الشمالي . ويعود ذلك إلى مناخ المنطقة القاري ، البعيد عن تأثير المحيط الملطف، وإلى الوديان الموجودة فيها التي تحبس الهواء البارد الكثيف وتُحدث انقلابات حرارية قوية ، حيث ترتفع درجة الحرارة مع الارتفاع بدلاً من أن تنخفض. ^{[ 3 ]}

سُجّلت أدنى درجات حرارة رسمية في نصف الكرة الشمالي عند -67.7 درجة مئوية (-89.9 درجة فهرنهايت) في أويمياكون في 6 فبراير 1933، وكذلك عند -67.8 درجة مئوية (-90.0 درجة فهرنهايت) في فيرخويانسك في 5 و7 فبراير 1892 على التوالي. مع ذلك، لا تُعدّ هذه المنطقة جزءًا من القطب الشمالي، إذ يسمح مناخها القاري بصيف دافئ، حيث يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة في يوليو 15 درجة مئوية (59 درجة فهرنهايت) . في الشكل أدناه الذي يُظهر بيانات المناخ في المحطات، يُمثّل الرسم البياني لمدينة ياكوتسك هذا الجزء من الشرق الأقصى؛ إذ يتميّز مناخ ياكوتسك بأنه أقل تطرفًا بقليل من مناخ فيرخويانسك.      

تُغطى منطقة القطب الشمالي عادةً بالجليد البحري على مدار العام، مما يؤثر بشكل كبير على درجات حرارتها في الصيف. كما أنها تشهد أطول فترة انقطاع لأشعة الشمس مقارنةً بأي منطقة أخرى في القطب الشمالي، وأطول فترة سطوع شمسي متواصل، على الرغم من أن كثرة الغيوم في الصيف تقلل من أهمية هذا الإشعاع الشمسي.

على الرغم من موقعها المتمركز حول القطب الشمالي ، وما يصاحب ذلك من فترة ظلام طويلة، إلا أنها ليست أبرد منطقة في القطب الشمالي. ففي الشتاء، تُسهم الحرارة المنتقلة من المياه التي تبلغ درجة حرارتها -2 درجة مئوية (28 درجة فهرنهايت) عبر الشقوق في الجليد ومساحات المياه المفتوحة في تلطيف المناخ إلى حد ما، مما يُبقي متوسط ​​درجات الحرارة الشتوية بين -30 و-35 درجة مئوية (-22 إلى -31 درجة فهرنهايت) . أما أدنى درجات الحرارة في هذه المنطقة شتاءً فتبلغ حوالي -50 درجة مئوية (-58 درجة فهرنهايت) .      

في فصل الصيف، يمنع الجليد البحري سطح الأرض من الاحترار فوق درجة التجمد. يتكون الجليد البحري في معظمه من مياه عذبة، إذ يطرد الجليد الملح أثناء تشكله، لذا فإن درجة حرارة الجليد الذائب تبلغ صفر درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت) ، وتُستخدم أي طاقة إضافية من الشمس في إذابة المزيد من الجليد، وليس في تدفئة سطح الأرض. قد ترتفع درجات حرارة الهواء، عند الارتفاع القياسي للقياس الذي يبلغ حوالي مترين (6 أقدام و7 بوصات) فوق سطح الأرض، بضع درجات فوق درجة التجمد بين أواخر مايو وسبتمبر، على الرغم من أنها تميل إلى البقاء ضمن نطاق درجة واحدة من التجمد، مع تقلبات طفيفة للغاية خلال ذروة موسم الذوبان.     

في الشكل أعلاه الذي يوضح مناخ المحطات، يمثل الرسم البياني السفلي الأيسر، الخاص بالمحطتين NP 7 وNP 8، الظروف السائدة في حوض القطب الشمالي. يعرض هذا الرسم بيانات من محطتي الرصد العائمتين السوفيتيتين في القطب الشمالي، رقمي 7 و8. ويُظهر أن متوسط ​​درجة الحرارة في أبرد الشهور يبلغ حوالي -30 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت) ، وأن درجة الحرارة ترتفع بسرعة من أبريل إلى مايو؛ بينما يُعد شهر يوليو أدفأ الشهور، ويُشير تقارب خطي الحد الأقصى والحد الأدنى لدرجة الحرارة إلى أن درجة الحرارة لا تختلف كثيرًا عن درجة التجمد في منتصف الصيف؛ ومن أغسطس إلى ديسمبر، تنخفض درجة الحرارة تدريجيًا. ويعود ضيق نطاق درجة الحرارة اليومية (طول الأعمدة الرأسية) إلى أن ارتفاع الشمس فوق الأفق لا يتغير كثيرًا، أو لا يتغير على الإطلاق، في هذه المنطقة خلال يوم واحد.  

يعود جزء كبير من التباين الشتوي في هذه المنطقة إلى الغيوم. فنظرًا لغياب ضوء الشمس، يُعد الإشعاع الحراري المنبعث من الغلاف الجوي أحد المصادر الرئيسية للطاقة في هذه المنطقة خلال فصل الشتاء. ويمكن للسماء الملبدة بالغيوم أن تُشع طاقة أكبر بكثير نحو سطح الأرض مقارنةً بالسماء الصافية، لذا تميل هذه المنطقة إلى أن تكون دافئة عندما تكون السماء ملبدة بالغيوم في الشتاء، وتبرد بسرعة عندما تكون السماء صافية. ^{[ 3 ]}

في فصل الشتاء، تشهد جزر القطب الشمالي الكندية درجات حرارة مماثلة لتلك الموجودة في حوض القطب الشمالي، ولكن خلال أشهر الصيف من يونيو إلى أغسطس، تسمح مساحة اليابسة الشاسعة في هذه المنطقة بارتفاع درجة حرارتها أكثر من حوض القطب الشمالي المغطى بالجليد. في الرسم البياني أعلاه الذي يوضح مناخ المحطة، يمثل منحنى محطة ريزولوت نموذجًا نموذجيًا لهذه المنطقة. فوجود الجزر، التي يفقد معظمها غطاءها الثلجي في الصيف، يسمح لدرجات الحرارة الصيفية بالارتفاع فوق درجة التجمد. ويقترب متوسط ​​درجة الحرارة العظمى في الصيف من 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت) ، بينما يكون متوسط ​​درجة الحرارة الصغرى في يوليو أعلى من درجة التجمد، على الرغم من تسجيل درجات حرارة دون الصفر في كل شهر من شهور السنة.  

غالباً ما تبقى المضائق بين هذه الجزر مغطاة بالجليد البحري طوال فصل الصيف. يعمل هذا الجليد على إبقاء درجة حرارة سطح الأرض عند درجة التجمد، تماماً كما هو الحال فوق حوض القطب الشمالي، لذا من المرجح أن يتمتع موقع على مضيق بمناخ صيفي أقرب إلى حوض القطب الشمالي، ولكن مع درجات حرارة قصوى أعلى بسبب الرياح القادمة من الجزر الدافئة المجاورة.

مناخياً، تنقسم غرينلاند إلى منطقتين منفصلتين تماماً: المنطقة الساحلية، التي يخلو معظمها من الجليد، والغطاء الجليدي الداخلي . يغطي الغطاء الجليدي في غرينلاند حوالي 80% من مساحتها، ويمتد إلى الساحل في بعض الأماكن، ويبلغ متوسط ​​ارتفاعه 2100 متر (6900 قدم) ويصل أقصى ارتفاع له إلى 3200 متر (10500 قدم) . يبقى جزء كبير من الغطاء الجليدي تحت درجة التجمد طوال العام، مما يجعله يتمتع بأبرد مناخ في أي منطقة من مناطق القطب الشمالي. تتأثر المناطق الساحلية بالمياه المفتوحة القريبة، أو بانتقال الحرارة عبر الجليد البحري من المحيط، وتفقد أجزاء كثيرة منها غطاءها الثلجي في الصيف، مما يسمح لها بامتصاص المزيد من الإشعاع الشمسي والتدفئة أكثر من المناطق الداخلية.    

تشهد المناطق الساحلية في النصف الشمالي من غرينلاند درجات حرارة شتوية مماثلة أو أعلى قليلاً من درجات حرارة أرخبيل القطب الشمالي الكندي، حيث تتراوح متوسطات درجات الحرارة في يناير بين -30 و-25 درجة مئوية (-22 إلى -13 درجة فهرنهايت) . وتعود هذه المناطق الأكثر دفئًا من الأرخبيل إلى قربها من مناطق ذات غطاء جليدي بحري رقيق حديث التكوين، أو من المحيط المفتوح في خليج بافن وبحر غرينلاند .  

تتأثر المناطق الساحلية في الجزء الجنوبي من الجزيرة بشكل أكبر بمياه المحيط المفتوحة وبالأعاصير المتكررة ، مما يساهم في الحفاظ على درجة الحرارة فيها أعلى من مثيلتها في الشمال. ونتيجةً لهذه التأثيرات، يكون متوسط ​​درجة الحرارة في هذه المناطق خلال شهر يناير أعلى بكثير، حيث يتراوح بين -20 و -4 درجات مئوية (-4 إلى 25 درجة فهرنهايت) .  

يفلت الغطاء الجليدي الداخلي من معظم تأثيرات انتقال الحرارة من المحيط أو الأعاصير، كما أن ارتفاعه الشاهق يُسهم في جعله أكثر برودة، إذ تميل درجات الحرارة إلى الانخفاض مع الارتفاع. ونتيجةً لذلك، تكون درجات الحرارة الشتوية أقل من أي مكان آخر في القطب الشمالي، حيث يبلغ متوسط ​​درجات الحرارة في يناير من -45 إلى -30 درجة مئوية (-49 إلى -22 درجة فهرنهايت) ، وذلك تبعًا للموقع ومجموعة البيانات المستخدمة. وقد تنخفض درجات الحرارة الدنيا في الشتاء فوق الأجزاء المرتفعة من الغطاء الجليدي إلى ما دون -60 درجة مئوية (-76 درجة فهرنهايت) (وكالة المخابرات المركزية، 1978). في الشكل البياني لبيانات المناخ للمحطات أعلاه، يُمثل مخطط سنترال الغطاء الجليدي المرتفع في جرينلاند.    

في فصل الصيف، تشهد المناطق الساحلية في غرينلاند درجات حرارة مماثلة لجزر الأرخبيل القطبي الشمالي، حيث يبلغ متوسطها بضع درجات فقط فوق الصفر في يوليو، مع ارتفاع طفيف في درجات الحرارة في الجنوب والغرب مقارنةً بالشمال والشرق. ويبقى الغطاء الجليدي الداخلي مغطى بالثلوج طوال فصل الصيف، على الرغم من ذوبان بعض الثلوج في أجزاء كبيرة منه. ^{[ 3 ]} ويساعد هذا الغطاء الثلجي، بالإضافة إلى ارتفاع الغطاء الجليدي، على إبقاء درجات الحرارة منخفضة، حيث يتراوح متوسطها في يوليو بين -12 و0 درجة مئوية (10 و32 درجة فهرنهايت) . وعلى طول الساحل، يُحافظ على استقرار درجات الحرارة بفضل تأثير المياه القريبة أو ذوبان الجليد البحري. أما في المناطق الداخلية، فيُحافظ على استقرار درجات الحرارة نظرًا للسطح المغطى بالثلوج، ولكنها قد تنخفض إلى -30 درجة مئوية (-22 درجة فهرنهايت) حتى في يوليو. ونادرًا ما تتجاوز درجات الحرارة 20 درجة مئوية (68 درجة فهرنهايت)، ولكنها تحدث أحيانًا في أقصى الجنوب والمناطق الساحلية الجنوبية الغربية.      

معظم البحار القطبية الشمالية مغطاة بالجليد لجزء من السنة (انظر الخريطة في قسم الجليد البحري أدناه)؛ يشير مصطلح "خالية من الجليد" هنا إلى تلك التي لا تكون مغطاة على مدار السنة.

المناطق الوحيدة التي تبقى خالية من الجليد على مدار العام هي الجزء الجنوبي من بحر بارنتس ومعظم بحر النرويج . وتتميز هذه المناطق بتقلبات طفيفة جدًا في درجات الحرارة السنوية؛ إذ تبقى متوسطات درجات الحرارة الشتوية قريبة من درجة تجمد مياه البحر أو أعلى منها (حوالي -2 درجة مئوية (28 درجة فهرنهايت) )، نظرًا لأن المحيط غير المتجمد لا يمكن أن تنخفض درجة حرارته عن ذلك، بينما تقل متوسطات درجات الحرارة الصيفية في الأجزاء التي تُعتبر جزءًا من القطب الشمالي من هذه المناطق عن 10 درجات مئوية (50 درجة فهرنهايت) . وخلال فترة الـ 46 عامًا التي سُجلت فيها بيانات الأرصاد الجوية في جزيرة شيميا ، جنوب بحر بيرينغ ، بلغ متوسط ​​درجة حرارة أبرد شهر (فبراير) -0.6 درجة مئوية (30.9 درجة فهرنهايت) ، بينما بلغ متوسط ​​درجة حرارة أدفأ شهر (أغسطس) 9.7 درجة مئوية (49.5 درجة فهرنهايت) ؛ ولم تنخفض درجات الحرارة أبدًا عن -17 درجة مئوية (1 درجة فهرنهايت) أو ترتفع فوق 18 درجة مئوية (64 درجة فهرنهايت) . ^{[ 11 ]}            

تُغطى بقية البحار بالجليد خلال جزء من فصلي الشتاء والربيع، لكنها تفقد هذا الجليد خلال فصل الصيف. وتتراوح درجات الحرارة في هذه المناطق صيفًا بين 0 و8 درجات مئوية (32 و46 درجة فهرنهايت) . ويسمح الغطاء الجليدي الشتوي بانخفاض درجات الحرارة في هذه المناطق إلى مستويات أدنى بكثير من المناطق الخالية من الجليد على مدار العام. أما في معظم البحار التي تُغطى بالجليد موسميًا، فيتراوح متوسط ​​درجات الحرارة الشتوية بين -30 و-15 درجة مئوية (-22 و5 درجات فهرنهايت) . وتبقى المناطق القريبة من حافة الجليد البحري أكثر دفئًا نسبيًا نظرًا لتأثير المياه المفتوحة المجاورة. في الشكل البياني أعلاه الذي يوضح العلاقة بين المحطات والمناخ، تُعدّ مخططات بوينت بارو ، وتيكسي ، ومورمانسك ، وإسفيورد نموذجية للمناطق البرية المجاورة للبحار التي تُغطى بالجليد موسميًا. ويسمح وجود اليابسة بوصول درجات الحرارة إلى قيم أكثر تطرفًا بقليل من البحار نفسها.    

قد يصبح القطب الشمالي الخالي من الجليد حقيقة واقعة في شهر سبتمبر، في أي وقت بين عامي 2050 و2100. ^{[ 12 ]}

يُعدّ حوض القطب الشمالي من أكثر المناطق جفافاً في القطب الشمالي. إذ لا تتجاوز كمية الأمطار في معظم أجزائه 250 ملم (10 بوصات) سنوياً، ما يجعله صحراءً . أما المناطق الأصغر في حوض القطب الشمالي، شمال سفالبارد وشبه جزيرة تايمير، فتتلقى ما يصل إلى 400 ملم (16 بوصة) سنوياً. ^{[ 13 ]}    

يبلغ متوسط ​​هطول الأمطار الشهري في معظم أنحاء حوض القطب الشمالي حوالي 15 ملم ( بوصة واحدة) من نوفمبر إلى مايو، ويرتفع إلى ما بين 20 و30 ملم (من 0.79 إلى 1.18 بوصة ) في يوليو وأغسطس وسبتمبر. ^{[ 13 ]} ويعود جفاف الشتاء إلى قلة تواتر الأعاصير في المنطقة خلال تلك الفترة، وبعدها عن المياه الدافئة المفتوحة التي يمكن أن توفر مصدرًا للرطوبة (سيريز وباري 2005). وعلى الرغم من انخفاض إجمالي هطول الأمطار في الشتاء، إلا أن تواتر الهطول يكون أعلى في يناير، حيث سجلت 25% إلى 35% من عمليات الرصد هطولًا للأمطار، مقارنةً بيوليو، حيث سجلت 20% إلى 25% من عمليات الرصد هطولًا للأمطار (سيريز وباري 2005). ويكون معظم الهطول المسجل في الشتاء خفيفًا جدًا، وربما يكون غبارًا ماسيًا ( بلورات جليدية ). يزداد عدد الأيام التي تشهد هطولًا مطريًا قابلًا للقياس (أكثر من 0.1 ملم (0.004 بوصة) في اليوم) قليلًا في يوليو مقارنةً بيناير (الاتحاد السوفيتي، 1985). وتشير 95% إلى 99% من بيانات هطول الأمطار المسجلة في يناير إلى أنها كانت متجمدة. أما في يوليو، فتشير 40% إلى 60% من بيانات هطول الأمطار المسجلة إلى أنها كانت متجمدة (سيريز وباري، 2005).      

تُعدّ أجزاء حوض القطب الشمالي الواقعة شمال سفالبارد وشبه جزيرة تايمير استثناءً من الوصف العام المذكور آنفًا. إذ تستقبل هذه المناطق العديد من الأعاصير الضعيفة القادمة من مسار العواصف في شمال المحيط الأطلسي ، والذي يكون في أوج نشاطه خلال فصل الشتاء. ونتيجةً لذلك، تكون كميات الهطول فوق هذه الأجزاء من الحوض أكبر في الشتاء مما ذُكر سابقًا. كما أن الهواء الدافئ الذي ينتقل إلى هذه المناطق يعني أن الهطول السائل أكثر شيوعًا من بقية حوض القطب الشمالي في كلٍّ من فصلي الشتاء والصيف.

يزداد إجمالي هطول الأمطار السنوي في أرخبيل القطب الشمالي بشكل ملحوظ من الشمال إلى الجنوب. وتتلقى الجزر الشمالية كميات مماثلة، بدورة سنوية مشابهة، لتلك التي تتلقاها منطقة حوض القطب الشمالي المركزي. أما فوق جزيرة بافن والجزر الصغيرة المحيطة بها، فيزداد الإجمالي السنوي من ما يزيد قليلاً عن 200 ملم (8 بوصات) في الشمال إلى حوالي 500 ملم (20 بوصة) في الجنوب، حيث تكثر الأعاصير القادمة من شمال المحيط الأطلسي. ^{[ 13 ]}    

مع ذلك ، في الجزء الأوسط من الأرخبيل، مثل خليج كامبريدج وأولوخاكتوك في جزيرة فيكتوريا وجيو هافن في جزيرة الملك ويليام ، يكون هطول الأمطار أقل ويبلغ متوسطه أقل من 200 ملم (8 بوصات) سنوياً. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}  

كميات الهطول السنوية المذكورة أدناه لغرينلاند مأخوذة من الشكل 6.5 في دراسة سيريز وباري (2005). ونظرًا لندرة سجلات الطقس طويلة الأجل في غرينلاند، وخاصة في المناطق الداخلية، فقد تم تطوير هذا المناخ الخاص بالهطول من خلال تحليل الطبقات السنوية في الثلج لتحديد تراكم الثلج السنوي (بالمكافئ السائل)، وتم تعديله على الساحل باستخدام نموذج لمراعاة تأثيرات التضاريس على كميات الهطول.

يمتد الثلث الجنوبي من غرينلاند ضمن مسار عواصف شمال المحيط الأطلسي، وهي منطقة تتأثر بشكل متكرر بالأعاصير. وتؤدي هذه الأعاصير المتكررة إلى هطول أمطار سنوية غزيرة تفوق مثيلاتها في معظم أنحاء القطب الشمالي. ويتجلى ذلك بوضوح بالقرب من الساحل، حيث يرتفع سطح الأرض من مستوى سطح البحر إلى أكثر من 2500 متر (8200 قدم) ، مما يزيد من هطول الأمطار بفعل الرفع التضاريسي . ونتيجة لذلك، تتراوح كمية الأمطار السنوية بين 400 مليمتر (16 بوصة) في المناطق الداخلية الجنوبية، وأكثر من 1200 مليمتر (47 بوصة) بالقرب من السواحل الجنوبية والجنوبية الشرقية. وتستقبل بعض المواقع القريبة من هذه السواحل، حيث يكون سطح الأرض مواتياً بشكل خاص للرفع التضاريسي، ما يصل إلى 2200 مليمتر (87 بوصة) من الأمطار سنوياً. ويزداد هطول الأمطار في فصل الشتاء، عندما يكون مسار العواصف في أوج نشاطه، مقارنةً بفصل الصيف.        

يتأثر الساحل الغربي للثلث الأوسط من غرينلاند أيضاً ببعض الأعاصير والرفع التضاريسي، ويصل معدل هطول الأمطار على منحدر الغطاء الجليدي بالقرب من هذا الساحل إلى 600 ملم (24 بوصة) سنوياً. أما الساحل الشرقي للثلث الأوسط من الجزيرة، فيتلقى ما بين 200 و600 ملم (8 و24 بوصة) من الأمطار سنوياً، مع ازدياد الكمية من الشمال إلى الجنوب. ويشابه معدل هطول الأمطار على الساحل الشمالي معدله على حوض القطب الشمالي المركزي.    

يُعدّ الجزء الداخلي من الغطاء الجليدي في وسط وشمال غرينلاند أكثر مناطق القطب الشمالي جفافاً. ويتراوح معدل هطول الأمطار السنوي فيه بين أقل من 100 إلى حوالي 200 ملم (من 4 إلى 8 بوصات تقريباً) . وتبقى درجات الحرارة في هذه المنطقة دون الصفر باستمرار، لذا فإن جميع الهطولات تتساقط على شكل ثلوج، وتكون كمية الهطول في الصيف أكبر منها في الشتاء. (الاتحاد السوفيتي، 1985).  

تتلقى بحار تشوكشي ولابتيف وكارا وخليج بافن كميات من الأمطار تفوق إلى حد ما ما يتلقاه حوض القطب الشمالي، حيث تتراوح الكميات السنوية بين 200 و400 ملم (8 و16 بوصة) . وتتشابه الدورات السنوية في بحار تشوكشي ولابتيف وخليج بافن مع تلك الموجودة في حوض القطب الشمالي، حيث تهطل كميات أكبر من الأمطار في الصيف مقارنة بالشتاء، بينما يتميز بحر كارا بدورة سنوية أقصر نتيجة لزيادة هطول الأمطار في الشتاء بسبب الأعاصير القادمة من مسار عواصف شمال المحيط الأطلسي. ^{[ 13 ] [ 17 ]}  

تتأثر بحار لابرادور والنرويج وغرينلاند وبارنتس، بالإضافة إلى مضيقي الدنمارك وديفيس ، بشدة بالأعاصير في مسار عواصف شمال المحيط الأطلسي ، الذي يكون في أوج نشاطه خلال فصل الشتاء. ونتيجة لذلك، تتلقى هذه المناطق كميات أكبر من الأمطار في الشتاء مقارنةً بالصيف. ويتزايد إجمالي هطول الأمطار السنوي بسرعة من حوالي 400 ملم (16 بوصة) في الجزء الشمالي إلى حوالي 1400 ملم (55 بوصة) في الجزء الجنوبي من المنطقة. ^{[ 13 ]} ويكون هطول الأمطار متكررًا في الشتاء، حيث تُسجل كميات قابلة للقياس في المتوسط ​​20 يومًا من شهر يناير في بحر النرويج (الاتحاد السوفيتي، 1985). أما بحر بيرينغ، فيتأثر بمسار عواصف شمال المحيط الهادئ، ويتراوح إجمالي هطول الأمطار السنوي فيه بين 400 و800 ملم (16 و31 بوصة) ، مع ذروة شتوية أيضًا.      

كما هو الحال في بقية أنحاء الكوكب، شهد مناخ القطب الشمالي تغيرات عبر الزمن. يُعتقد أنه قبل حوالي 55 مليون سنة، كانت أجزاء من القطب الشمالي تدعم أنظمة بيئية شبه استوائية ^{[ 24 ]} ، وأن درجات حرارة سطح البحر في القطب الشمالي ارتفعت إلى حوالي 23 درجة مئوية (73 درجة فهرنهايت) خلال ذروة الاحترار في العصر الباليوسيني-الإيوسيني . في الماضي القريب، شهد الكوكب سلسلة من العصور الجليدية والفترات الدافئة بين الجليدية على مدى مليوني سنة تقريبًا، حيث بلغ العصر الجليدي الأخير أقصى امتداد له قبل حوالي 18000 سنة وانتهى قبل حوالي 10000 سنة. خلال هذه العصور الجليدية، غطت مساحات شاسعة من شمال أمريكا الشمالية ( الغطاء الجليدي لورنتيد ) وأوراسيا ( التجلد الفايشلي ) بأغطية جليدية مماثلة لتلك الموجودة اليوم في جرينلاند؛ وكانت الظروف المناخية في القطب الشمالي تمتد جنوبًا إلى أبعد من ذلك بكثير، ومن المرجح أن الظروف في منطقة القطب الشمالي الحالية كانت أكثر برودة. تشير مؤشرات درجة الحرارة إلى أن المناخ كان مستقرًا على مدى السنوات الـ 8000 الماضية، مع اختلافات في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية أقل من حوالي 1 درجة مئوية (34 درجة فهرنهايت) ؛ (انظر المناخ القديم ).    

تُظهر الخريطة متوسط ​​الانحراف في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية خلال عشر سنوات (2000-2009) مقارنةً بمتوسط ​​الفترة 1951-1980. وتُسجّل أعلى الزيادات في درجات الحرارة في القطب الشمالي وشبه جزيرة أنتاركتيكا. المصدر: مرصد الأرض التابع لوكالة ناسا ^{[ 25 ]}

هناك عدة أسباب تدعو إلى توقع تفاقم التغيرات المناخية، مهما كان سببها، في القطب الشمالي مقارنةً بالمناطق المعتدلة والمناطق الاستوائية. أولها تأثير التغذية الراجعة بين الجليد والبياض، حيث يؤدي ارتفاع درجة الحرارة الأولي إلى ذوبان الثلوج والجليد، مما يكشف عن أسطح داكنة تمتص المزيد من ضوء الشمس، وبالتالي زيادة الاحترار. ثانيًا، نظرًا لأن الهواء البارد يحمل كمية أقل من بخار الماء مقارنةً بالهواء الدافئ، فإن نسبة أكبر من أي زيادة في الإشعاع الذي يمتصه سطح القطب الشمالي تذهب مباشرةً إلى تسخين الغلاف الجوي، بينما في المناطق الاستوائية، تذهب نسبة أكبر إلى التبخر. ثالثًا، نظرًا لأن بنية درجة حرارة القطب الشمالي تعيق حركة الهواء الرأسية، فإن عمق طبقة الغلاف الجوي التي يجب أن تسخن لتسخين الهواء القريب من السطح يكون أقل بكثير في القطب الشمالي منه في المناطق الاستوائية. رابعًا، سيؤدي انخفاض امتداد الجليد البحري إلى انتقال المزيد من الطاقة من المحيط الدافئ إلى الغلاف الجوي، مما يزيد من الاحترار. وأخيرًا، قد تؤدي التغيرات في أنماط دوران الغلاف الجوي والمحيطات الناتجة عن تغير درجة الحرارة العالمية إلى نقل المزيد من الحرارة إلى القطب الشمالي، مما يعزز الاحترار القطبي. ^{[ 26 ]}

بحسب الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ (IPCC)، فإن "احترار النظام المناخي أمرٌ لا جدال فيه"، وقد ارتفع متوسط ​​درجة الحرارة العالمية بمقدار 0.6 إلى 0.9 درجة مئوية (1.1 إلى 1.6 درجة فهرنهايت) خلال القرن الماضي. ويشير هذا التقرير أيضًا إلى أن "معظم الزيادة الملحوظة في متوسط ​​درجات الحرارة العالمية منذ منتصف القرن العشرين تُعزى على الأرجح [بنسبة تزيد عن 90%] إلى الزيادة الملحوظة في تركيزات غازات الدفيئة الناتجة عن الأنشطة البشرية". كما تُشير الهيئة إلى أن متوسط ​​درجة الحرارة السنوية في القطب الشمالي قد ارتفع خلال المئة عام الماضية بما يقارب ضعف الزيادة في متوسط ​​درجة الحرارة العالمية. ^{[ 27 ]} وفي عام 2009، أفادت وكالة ناسا بأن 45% أو أكثر من الاحترار الملحوظ في القطب الشمالي منذ عام 1976 يُعزى على الأرجح إلى تغيرات في الجسيمات الدقيقة المحمولة جوًا والتي تُسمى الهباء الجوي . ^{[ 28 ]}  

تتوقع نماذج المناخ أن يستمر ارتفاع درجة الحرارة في القطب الشمالي خلال القرن القادم بنحو ضعف متوسط ​​ارتفاع درجة الحرارة العالمية. وبحلول نهاية القرن الحادي والعشرين، من المتوقع أن يرتفع متوسط ​​درجة الحرارة السنوية في القطب الشمالي بمقدار يتراوح بين 2.8 و7.8 درجة مئوية (5.0 إلى 14.0 درجة فهرنهايت) ، مع ارتفاع أكبر في فصل الشتاء ( 4.3 إلى 11.4 درجة مئوية (7.7 إلى 20.5 درجة فهرنهايت) ) مقارنةً بفصل الصيف. ^{[ 27 ]} ومن المتوقع استمرار انخفاض امتداد الجليد البحري وسماكته خلال القرن القادم، حيث تتوقع بعض النماذج أن يصبح المحيط المتجمد الشمالي خاليًا من الجليد البحري في أواخر الصيف بحلول منتصف القرن أو أواخره. ^{[ 27 ]}    

أظهرت دراسة نُشرت في مجلة ساينس في سبتمبر 2009 أن درجات الحرارة في القطب الشمالي أعلى حاليًا مما كانت عليه في أي وقت مضى خلال الألفي عام الماضية. ^{[ 29 ]} استخدم الفريق، بقيادة داريل كوفمان من جامعة شمال أريزونا ، عينات من لباب الجليد وحلقات الأشجار ورواسب البحيرات من 23 موقعًا، لتقديم لمحات عن تغير المناخ. ^{[ 30 ]} تمكن الجيولوجيون من تتبع درجات حرارة القطب الشمالي في فصل الصيف منذ عهد الرومان من خلال دراسة المؤشرات الطبيعية في المنطقة. وأظهرت النتائج انخفاضًا مطردًا في درجات الحرارة على مدى 1900 عام تقريبًا، نتيجة لترنح مدار الأرض الذي جعل الكوكب أبعد قليلًا عن الشمس خلال فصل الصيف في نصف الكرة الشمالي. ^{[ 29 ] [ 30 ]} أدت هذه التغيرات المدارية إلى فترة باردة عُرفت باسم العصر الجليدي الصغير خلال القرون 17 و18 و19. ^{[ 29 ] [ 30 ]} مع ذلك، شهدت درجات الحرارة ارتفاعًا خلال المئة عام الماضية، على الرغم من أن التغيرات المستمرة في مدار الأرض كانت ستؤدي إلى مزيد من التبريد. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]} وقد حدثت أكبر الزيادات منذ عام 1950، حيث وقعت أربعة من أدفأ خمسة عقود في الألفي عام الماضية بين عامي 1950 و2000. ^{[ 29 ]} وكان العقد الأخير هو الأكثر دفئًا في السجل. ^{[ 32 ]}