Maan als klimaatbeheerser

De getijdencyclus zou een belangrijke motor kunnen zijn van de fluctuaties van het klimaat op aarde. En doordat de aantrekkingskracht van de maan de getijden in grote mate beïnvloedt, kan de maan worden beschouwd als de mondiale klimaatbeheerser.

VELEN DENKEN dat de maan – en in het bijzonder de volle maan –het weer beïnvloedt, maar daarvan kan gemakkelijk worden aangetoond dat het een fabel is: het gevolg van selectieve en subjectieve waarnemingen. Volgens de Amerikaanse geofysicus Charles Keeling, van het Scripps Institution of Oceanography in San Diego, Californië, zou de maan echter wèl invloed op het mondiale klimaat kunnen hebben. Die invloed zou tot stand kunnen komen via de getijdenwerking van maan en zon op de oceanen en dus moeten worden meegenomen in de modellen waarmee men de grillen van het klimaat tracht te beschrijven.

Getijden ontstaan als gevolg van de aantrekkingskracht van de maan en (in mindere mate) de zon op vooral het water op aarde. De maan veroorzaakt twee `vloedbergen', waar de aarde als het ware onderdoor draait en een bepaalde plaats afwisselend hoog- en laagwater krijgt. Het getijverschil, dat overigens nog eens extra door geografische factoren wordt beïnvloed, is echter niet altijd even groot. Als de maan in dezelfde richting als de zon staat (rond nieuwe maan), werken maan en zon samen en treedt een maximum (springtij) op. Rond volle maan werkt de zon juist tegen en treedt een minimum (doodtij) op.

Maar er zijn nog meer combinaties mogelijk. De maan draait in een elliptische baan om de aarde en de aarde draait in een elliptische baan om de zon, waardoor de afstand maan-aarde en aarde-zon in respectievelijk 28 dagen en 365 dagen varieert. Als springtij optreedt terwijl de maan het dichtst bij de aarde staat en de aarde het dichtst bij de zon, zal het getijdeneffect nog wat sterker zijn dan wanneer die afstanden het grootst zijn. Ook variëren de hoeken van waaruit maan en zon aan de aarde trekken. Combinaties van al deze mogelijkheden leiden tot talloze periodiciteiten, waarvan de langste duizenden jaren duren.

Gerard Bond, een onderzoeker van de Columbia-universiteit in New York, ontdekte drie jaar geleden een intrigerende, quasi-periodieke fluctuatie in de gemiddelde temperatuur op aarde. Hij had die fluctuatie afgeleid uit de data van ijslagen en diepzeesedimenten die in de afgelopen 80.000 jaar waren gevormd. Bond ontdekte dat het op aarde zo om de 1300 tot 1800 jaar wat koeler was dan normaal en hij noemde die quasi-periodiciteit `klimaatcycli van 1000 tot 2000 jaar'. Eén van die koudeperioden viel samen met de periode aan het einde van de middeleeuwen die in Europa de `Kleine IJstijd' wordt genoemd.

Uit het feit dat deze cyclus in de afgelopen 80.000 jaar vrijwel ononderbroken heeft bestaan, dus zowel tijdens ijstijden als warmere interglaciale perioden, concludeerde Bond dat er één mechanisme aan ten grondslag moest liggen. Wat dat mechanisme was, kon hij niet zeggen. Charles Keeling en zijn collega Timothy Whorf denken nu dat deze fluctuatie op zijn minst voor een deel wordt veroorzaakt door min of meer periodieke variaties in de maximale sterkte van de door de maan en de zon veroorzaakte getijden in de oceanen (PNAS 97, no. 8).

Keeling en Whorf laten zien dat de maxima van de koelere perioden in de afgelopen 30.000 jaar in vrijwel alle gevallen goed samenvallen met een getijdencyclus van 1800 jaar: een cyclus die de sterkste getijverschillen op aarde veroorzaakt. Tijdens zulke perioden zou de verticale menging van het oceaanwater toenemen, waardoor méér koud oceaanwater naar het oppervlak komt en de atmosfeer afkoelt. Tijdens perioden van zwakkere getijdenwerking blijft het koude oceaanwater in de diepte en kan de atmosfeer weer wat opwarmen.

De theorie dat variaties in de maximale sterkte van getijden een invloed op het klimaat zouden kunnen hebben is al meer dan dertig jaar oud, maar raakte na het oplaaien van de discussies over het versterkte broeikaseffect op de achtergrond. Eén van de problemen met de theorie was dat er zoveel getijdencycli bestaan, dat er altijd wel een verband met een klimatologische reeks data is te vinden. Bovendien wordt het mechanisme van de verticale menging in oceanen nog slecht begrepen, waardoor het moeilijk is het belang van de tidal forcing ten opzichte van de andere klimaatmechanismen vast te stellen.

tidal forcing

Aan de andere kant is bekend dat in de maan- en zongetijden een enorm vermogen besloten ligt: 3,5 terawatt, ofwel bijna het dubbele van het vermogen dat de wind aan de oceanen overdraagt – waardoor het omhoog komen van het diepere, koude water wordt gestimuleerd. Bovendien is het proces van tidal forcing in sterke mate niet-lineair, zodat een kleine verstoring in sommige situaties een grote verandering tot gevolg zou kunnen hebben. Volgens Keeling lijkt recent onderzoek er op te wijzen dat de getijden een belangrijke invloed zouden kunnen hebben op de ligging van de thermocline: de laag die het warmere oppervlaktewater scheidt van het koudere, diepere water.

Hoewel het klimaat op aarde natuurlijk door talloze factoren wordt beïnvloed, zou de getijdencyclus van 1800 jaar volgens Keeling wel eens een belangrijke motor van de fluctuaties van het klimaat tijdens het Holoceen (de afgelopen 10.000 jaar) kunnen zijn. De huidige opwarming sinds de `Kleine IJstijd' zou dan voor een deel moeten worden toegeschreven aan het zwakker worden van de getijdenwerking sinds ongeveer 1400. Het betekent niet dat de gedachte dat ook broeikasgassen de aarde aan het opwarmen zijn onjuist is. Keeling, die veertig jaar geleden als eerste aantoonde dat de concentratie kooldioxide in de atmosfeer door menselijk toedoen stijgt, meent dat er alles aan moet worden gedaan om die stijging tot staan te brengen.