De aarde draait elk jaar een fractie langzamer doordat de ijskappen smelten

Door klimaatverandering duren de dagen op aarde sinds het jaar 2000 ietsje langer. Per jaar gaat het om fracties van milliseconden, zo hebben wetenschappers berekend in een studie die is gepubliceerd in PNAS.

Oorzaak van de langer durende dagen is het versneld smelten van de ijskappen op Groenland en Antarctica sinds ongeveer de eeuwwisseling. De gesmolten massa water herverdeelt zich over de oceanen, vanaf de polen richting de evenaar. Daardoor raakt de aarde ietsje meer afgeplat, en draait hij langzamer – en dus duren de dagen iets langer.

Standaard wordt ervan uitgegaan dat een dag tegenwoordig 86.400 seconden duurt. Daar is de universele tijd (Coordinated Universal Time, UTC) op gebaseerd. Maar heel precieze metingen met atoomklokken, sinds de jaren 70, wijken soms iets van dat aantal af. Om het verschil te overbruggen kan er een schrikkelseconde worden ingevoerd – sinds 1972 is dat 27 keer gebeurd. Dat kan problemen opleveren met computers, zoals in 2012 gebeurde, toen niet alle software overweg bleek te kunnen met de aangepaste tijd.

Landen op Mars

Niet alleen voor goed computerverkeer is het belangrijk om de exacte daglengte te kennen, zegt aardwetenschapper Mostafa Kiani Shahvandi. Hij is eerste auteur van het nu gepubliceerde artikel en werkt als promovendus aan het instituut voor geodesie en fotogrammetrie van de Eidgenössische Technische Hochschule Zürich. „Ook voor ruimtereizen is het van belang. Als je met een ruimteschip heel nauwkeurig wil landen op Mars, moet je exact weten hoe snel de aarde draait.”

De wetenschappers gingen bij hun onderzoek uit van drie datasets. Eentje van daglengte over de laatste drieduizend jaar – afgeleid uit observaties van onder meer zons- en maansverduisteringen. Een klimaatdataset (vanaf 1900) met gegevens over ijssmelt. En een dataset over de door de tijd fluctuerende afplatting van de aarde.

Eerst berekenden de onderzoekers het effect van ijssmelt op de afplatting, en daarmee op de draaiingssnelheid van de aarde. Dat trokken ze af van de totale afplatting, die bekend is. De overgebleven waarde bleek overeen te komen met de combinatie van twee andere factoren: de invloed van de maan op de oceanen, en omgekeerd. En het terugveren van de aarde na het einde van de laatste ijstijd, ongeveer 10.000 jaar geleden. Grote delen van het noordelijk halfrond waren bedekt met ijs, en drukten de bodem naar beneden. Na het einde van de ijstijd is de bodem weer teruggeveerd, en op sommige plekken is dat nog steeds aan de gang.

Hiermee geven ze meteen antwoord op een onlangs in Nature verschenen publicatie, waarin auteur Duncan Carr Agnew, hoogleraar geofysica aan de University of California San Diego, suggereerde dat ook de draaiing van de binnenkern van de aarde van invloed zou kunnen zijn op de afplatting van de aarde, en daarmee op de daglengte. Shahvandi: „We laten zien dat die draaiing geen rol speelt in de langetermijntrend van de daglengte. Wel kan het zorgen voor kleine fluctuaties.” Agnew laat desgevraagd weten dat het nu gepubliceerde onderzoek „goed aansluit bij wat ik heb gedaan”.

De dominante factor

Uiteindelijk komen Shahvandi en zijn collega’s erop uit dat het smelten van gletsjers en van de ijskappen op Groenland en Antarctica de daglengte oprekt met 1,33 milliseconden per eeuw – omgerekend 0,0133 milliseconden per jaar. Ze berekenen ook dat die bijdrage verder kan toenemen als de uitstoot van broeikasgassen door de mens blijft toenemen en de opwarming aanhoudt. Dan zou de invloed van de herverdeling van gesmolten ijs wel eens groter kunnen worden dan die van de maan, nu veruit de dominante factor.

Bert Vermeersen, hoogleraar planeetonderzoek aan de TU Delft, noemt de recente hogere bijdrage van de ijssmelt 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 getijdencomponent.” De invloed van de maan heeft een remmend effect op de rotatie van de aarde.