Het effect van smeltend poolijs zou de noodzaak van een ‘schrikkelseconde’ met drie jaar kunnen vertragen.

Klimaatverandering begint de manier te veranderen waarop mensen de tijd bijhouden.

Een analyse gepubliceerd in Nature op 27 maart heeft voorspeld dat smeltende ijskappen de rotatie van de aarde zodanig vertragen dat de volgende schrikkelseconde – het mechanisme dat sinds 1972 wordt gebruikt om de officiële tijd van atoomklokken te verzoenen met die gebaseerd op de onstabiele rotatiesnelheid van de aarde – met drie jaar zal worden uitgesteld.

‘Er is genoeg ijs gesmolten om het zeeniveau voldoende te laten stijgen, zodat we daadwerkelijk kunnen zien dat de snelheid van de rotatie van de aarde is beïnvloed’, zegt Duncan Agnew, geofysicus bij de Scripps Institution of Oceanography in La Jolla, Californië, en auteur van het onderzoek.

Volgens zijn analyse zal de opwarming van de aarde de behoefte aan een nieuwe schrikkelseconde van 2026 naar 2029 terugdringen. Schrikkelseconden veroorzaken zoveel schade aan de computerwereld dat wetenschappers hebben gestemd om er vanaf te komen, maar pas in 2035. Onderzoekers zijn vooral bang voor de volgende. schrikkelseconde, omdat het voor de eerste keer waarschijnlijk een negatieve, overgeslagen seconde zal zijn, in plaats van dat er een extra seconde wordt toegevoegd.

“We weten niet hoe we moeten omgaan met het ontbreken van een seconde. Daarom maken tijdmetrologen zich zorgen”, zegt Felicitas Arias, voormalig directeur van de tijdafdeling van het International Bureau of Weights and Measures in Sèvres, Frankrijk.

In metrologische termen is de vertraging van drie jaar “goed nieuws”, zegt ze, want zelfs als er nog steeds een negatieve schrikkelseconde nodig is, zal deze later gebeuren, en de wereld zou er vóór 2035 minder van kunnen zien dan anders zou zijn verwacht. .

Maar dit moet niet gezien worden als een pleidooi voor de opwarming van de aarde, zegt Agnew. “Het wordt volledig gecompenseerd door alle negatieve aspecten.”

Klokken synchroniseren

Duizenden jaren lang hebben mensen de tijd gemeten met behulp van de rotatie van de aarde, en de tweede werd gedefinieerd als een fractie van de tijd die de planeet nodig heeft om één keer om zijn as te draaien. Maar sinds 1967 hebben atoomklokken – die tikken op basis van de frequentie van het door atomen uitgezonden licht – gediend als nauwkeurigere tijdwaarnemers. Tegenwoordig definieert een reeks van ongeveer 450 atoomklokken de officiële tijd op aarde, bekend als Coördineerde Universele Tijd (utc), en schrikkelseconden worden om de paar jaar gebruikt om de utc in lijn te houden met de natuurlijke dag van de planeet.

Atoomklokken zijn betere tijdwaarnemers dan de aarde, omdat ze miljoenen jaren stabiel zijn, terwijl de rotatiesnelheid van de planeet varieert. In zijn analyse gebruikte Agnew wiskundige modellen om de bijdragen van bekende geofysische verschijnselen aan de rotatie van de aarde uit elkaar te halen en om hun effecten op toekomstige schrikkelseconden te voorspellen.

Veel metrologen verwachtten dat er alleen maar schrikkelseconden zouden worden toegevoegd, omdat op de schaal van miljoenen jaren de rotatie van de aarde vertraagt, wat betekent dat een minuut in utc af en toe 61 seconden lang moet zijn om de aarde in staat te stellen haar achterstand in te halen. Deze vermindering van de rotatiesnelheid van de planeet wordt veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de maan op de oceanen, waardoor wrijving ontstaat. Het verklaart bijvoorbeeld ook waarom verduisteringen 2000 jaar geleden op andere tijdstippen van de dag werden geregistreerd dan we zouden verwachten op basis van de huidige rotatiesnelheid, en waarom analyses van oude sedimenten suggereren dat 1,4 miljard jaar geleden een dag slechts één dag was. ongeveer 19 uur lang.

Maar op kortere tijdschalen zorgen geofysische verschijnselen ervoor dat de rotatiesnelheid fluctueert, zegt Agnew. Op dit moment wordt de snelheid waarmee de aarde draait beïnvloed door stromingen in de vloeibare kern van de planeet, die er sinds de jaren zeventig voor hebben gezorgd dat de rotatiesnelheid van de buitenste korst is toegenomen. Dit heeft ertoe geleid dat extra schrikkelseconden minder vaak nodig zijn, en als de trend zich voortzet, zal een schrikkelseconde uit utc moeten worden verwijderd.

Uit de analyse van Agnew blijkt dat dit vanwege de klimaatverandering later zou kunnen gebeuren dan eerder werd gedacht. Gegevens van satellieten die de zwaartekracht van de aarde in kaart brengen laten zien dat de planeet sinds het begin van de jaren negentig minder bolvormig en platter is geworden, omdat het ijs van Groenland en Antarctica is gesmolten en de massa van de polen naar de evenaar is verplaatst. Net zoals een draaiende schaatser vertraagt door zijn armen van zijn lichaam af te strekken (en versnelt door ze naar binnen te trekken), vertraagt deze waterstroom weg van de rotatieas van de aarde de rotatie van de planeet.

Het netto resultaat van kernstromingen en van klimaatverandering is nog steeds een versnellende aarde. Maar Agnew ontdekte dat zonder het effect van smeltend ijs drie jaar eerder een negatieve schrikkelseconde nodig zou zijn dan nu wordt voorspeld. ‘Menselijke activiteiten hebben een diepgaande invloed op de klimaatverandering. Het uitstellen van een schrikkelseconde is nog maar één voorbeeld’, zegt Jianli Chen, geofysicus aan de Hong Kong Polytechnic University.

Precisieproblemen

Een uitgestelde schrikkelseconde zou door metrologen worden verwelkomd. Schrikkelseconden zijn nu al een ‘groot probleem’, omdat ze in een samenleving die steeds meer gebaseerd is op nauwkeurige timing, leiden tot grote storingen in computersystemen, zegt Elizabeth Donley, hoofd van de tijd- en frequentiedivisie van het Amerikaanse National Institute of Standards en Technologie in Boulder, Colorado.

Een ongekende negatieve schrikkelseconde zou zelfs nog erger kunnen zijn. “Er is geen verklaring voor in alle bestaande computercodes”, zegt ze.

Het artikel van Agnew is nuttig bij het maken van voorspellingen, maar Donley zegt dat er nog steeds grote onzekerheid bestaat over wanneer een negatieve schrikkelseconde nodig zal zijn. De berekeningen zijn gebaseerd op het feit dat de versnelling van de aarde in het huidige tempo doorgaat, maar de activiteit in de binnenste kern is vrijwel onmogelijk te voorspellen, waarschuwt Christian Bizouard, een astrogeofysicus bij de International Earth Rotation and Reference Systems Service in Parijs, die verantwoordelijk is voor de beslissing wanneer er een schrikkelseconde nodig is. “We weten niet wanneer dat betekent dat de versnelling zal stoppen en zichzelf zal omkeren”, zegt hij.

Agnew hoopt dat het zien van de invloed van klimaatverandering op de tijdwaarneming sommige mensen tot actie zal aanzetten. “Ik ben al heel lang met klimaatverandering bezig, en ik kan me daar prima zorgen over maken zonder dit, maar het is nog een andere manier om mensen ervan te overtuigen hoe belangrijk dit is”, zegt hij.

Bronnen: Nature