Door: Daphne de Widt
Naar: Marcel aan de Brugh (juli 2024) ; NRC reportage ‘Smeltende ijskappen laten de aarde langzamer draaien.’ En Mostafa Kiani Shahvandia et al, 5 juni 2024, PNAS 2024 Vol. 121 No. 30 e2406930121,
Een dag, 24 uur. Een gegeven dat voor iedereen vrijblijvend is en over de hele wereld hetzelfde is. Dag en nacht is voor iedereen verschillend door de draaiing van onze aarde. Toch is die 24 uur niet altijd hetzelfde, net als een schrikkeldag om de 4 jaar bestaan er ook schrikkelseconden die toegepast worden. Een steeds langer wordende dag is een groter fenomeen dan veel mensen misschien denken. Klimaatveranderingen spelen een grote rol in de lengte van onze dagen op dit moment en zeker in de toekomst. Zo hebben de klimaatveranderingen naast veranderende temperaturen en een stijging van de zeespiegel ook een invloed op de rondheid van de aarde.
Pool-evenaar transport
Eind juni van dit jaar is er een studie gepubliceerd in PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), het academische tijdschrift van de national academy of sciences van de Verenigde Staten, waarin wetenschappers hebben berekend dat het sneller smelten van de ijskappen van Groenland (GrIS) en Antarctica (AIS) sinds 2000 een grote invloed heeft op de lengte van een dag, de LOD.
Het afnemen van het volume ijs op aarde zorgt voor een toename in de zeespiegel, daarnaast zorgt het ook voor een grotere hoeveelheid transport van water tussen de polen en de evenaar. Deze toename van transport naar de evenaar zorgt ervoor dat onze aarde platter wordt, deze afplatting van de aarde zorgt ervoor dat de aarde langzamer om zijn as draait en de lengte van de dagen toeneemt. De wetenschappers zijn uiteindelijk op een toename van 1.33 milliseconden per eeuw uitgekomen, dit is 0.0133 milliseconden per jaar. Deze toename van de daglengte zal de komende jaren groter worden wanneer de veranderingen in het klimaat niet afnemen en de ijskappen blijven smelten. De invloed van het pool-evenaar watertransport kan zelfs een grotere invloed hebben op de LOD dan de maan samen met de getijden die de LOD met 2.40 milliseconden per eeuw verlengen.
De toekomst
Bert Vermeersen, hoogleraar planeetonderzoek aan de TU Delft, noemde de recente hogere bijdrage van de ijs smelt aan de daglengte „een nieuw aspect”. Hij vindt het „interessant” om te lezen dat deze component „zelfs sterker kan gaan worden rond 2100 dan de maan- en getijden component.” Dat de invloed van het herverdelen van gesmolten water een grotere impact gaat krijgen dan de invloed van de maan is een scenario dat zich zal ontpoppen wanneer de uitstoot van broeikasgassen niet minder wordt en de klimaatverandering sterk doorgaat.
Om het veranderen van de LOD tot 2100 te berekenen met de klimaatveranderingen als belangrijke factor hebben de wetenschappers gebruikgemaakt van de Representative Concentration Pathways (RCP). Dit zijn 4 trajecten die de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer in de toekomst voorspellen aan de hand van verschillende klimaatverandering scenario’s, dit wordt uitgedrukt in stralingsforcering waarden (het verschil in energie dat binnenkomt van de zon tegenover wat de aarde terug de ruimte in uitstraalt). De hoogste en laagste waarden van 2.6 en 8.5 zijn gebruikt. In het scenario met een lage uitstoot blijft de verandering van de LOD laag, rond 1.00 milliseconden per eeuw. Maar met de hoogste uitstootwaarde zal de verandering van de LOD toenemen tot 2.62 milliseconden per eeuw, wat neerkomt op een grotere invloed dan de maan en getijden met 2.40 milliseconden per eeuw.
De uiteindelijke waarde van de verandering in de LOD zal ergens tussen deze waarden liggen, dit hangt af van de sterkte van de klimaatveranderingen en de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer. Gezien dit weer invloed heeft op de snelheid van het smelten van de ijskappen.
Datasets
De standaard lengte van de dag staat nu op 86,400 seconden, hier is ook de universele tijd op gebaseerd (UTM). Verschillen in de lengte van de dag worden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de maan die zorgt voor getijden, windschommelingen op zonale schaal, fluctuaties van zonale stromingen in de kern van onze aarde en door El Niño. Daarnaast heeft na de laatste ijstijd ook het terugveren van het aardoppervlakte na het smelten van ijs (GIA, Glacial isostatic adjustment) een invloed op de lengte van onze dag, deze invloed is in het negatieve, namelijk -0.80 ± 0.10 milliseconde per eeuw. Via het gebruik van drie verschillende datasets is uitgerekend dat de vergrote invloed van het pool-evenaar watertransport door de klimaatveranderingen deze negatieve waarde compenseert en dus ook overstijgt, hij is namelijk 1.33 ± 0.03 milliseconden per eeuw. Er is gebruik gemaakt van een dataset met de daglengte over de laatste drieduizend jaar, een klimaat dataset met gegevens over ijs smelt uit 1900 en een dataset over het in de tijd fluctuerende platter worden van de aarde.
Met deze drie datasets is eerst uitgerekend wat het effect is van ijs smelt op de afplatting van de aarde en daarmee de draaiingssnelheid van de aarde. Deze gegevens zijn van de totale afplatting van de aarde afgetrokken, deze is algemeen bekend. De overgebleven waarde komt overeen met twee belangrijke factoren die invloed hebben op de daglengte, namelijk de invloed van de maan op onze oceanen en het terugveren van de bodem na het smelten van ijskappen na de laatste ijstijd (GIA). Deze gegevens lieten uiteindelijk zien dat het smelten van de ijskappen een grote invloed heeft op de lengte van onze dag en dat deze invloed alleen maar groter zal worden als de klimaatveranderingen zo door blijven gaan.
